高速公路淺埋黃土隧道施工技術

段金明

(江西交通咨詢有限公司，江西 南昌 330036)

0 前 言

大部分的黃土具有濕陷性，下沉穩定的黃土在受水浸濕后，土結構迅速破壞，并產生顯著下沉，對隧道施工產生巨大的威脅。因此，選擇怎樣的施工工藝、工法，這個將直接關系到黃土隧道施工的安全、穩定，而青海大部分隧道為黃土隧道，本文結合歷年來前輩們對黃土隧道施工的經驗及作者在工作、學習中的一些認識，總結出一些黃土隧道的施工方法及工藝要點，希望能給正在施工的黃土隧道施工及監理人員一點啟示和幫助。

1 工程概況

西寧至互助一級公路擴能改造工程SGJL-1總監辦轄段XHSG-2標段大莊隧道位于青海省互助土族自治縣東溝鄉西山跟村，為分離式中隧道。地形地貌及氣候方面，大莊隧道位于風積黃土丘陵地貌區，隧址區最大海拔高程2 755.05 m，最低海拔高程2 698.03 m，隧道所在區地形起伏不大，最大相對高差57.02 m，隧道進口自然山坡坡度約6°～15°，地形較緩，坡面植被主要為農作物，固坡能力差，自然邊坡穩定；出口自然山坡坡角約5°～15°，坡面植被不發育，主要為草木植物，固坡能力差，自然邊坡穩定。隧址區地層主要為第四系全新統種植土，第四系上更新統風積黃土(Q3eol)、沖洪積卵石(Q3al+pl)、粉土、粉質黏土，新近系中新統西寧組(N1X)泥質砂巖。

2 施工方案

2.1 明洞地基處理

水泥土擠密樁廣泛應用在地基處理及高速公路的路基中，在濕陷性黃土路基軟基處理中效果更為顯著，地基承載力提高到300 KPa以上，達到控制工后沉降的目的。

2.2 水泥土擠密樁的施工工藝

(1)場地平整

水泥土樁場地平整，先是用平地機掛平，再用壓路機壓實，使機械設備移動方便。

(2)施工放樣

根據基礎平面布置圖及樁位圖，通過坐標控制點，準確定出每個施工樁位點，并做好標識(小木樁系醒目標志)，經檢驗無誤后，再進行施工，并做好記錄。樁孔中心點的偏差不超過5 cm。樁直徑40 cm，按等邊三角形布置，樁間距1 m。

(3)施工要求

拌和水泥土樁水泥劑量為8%，材料宜選用粉質黏土涂料中的有機質含量不應大于5%，不得使用表層耕土、淤泥質土以及生活垃圾的雜填土。樁體內壓實度大于97%，擠密系數大于0.93。自動夾桿錘先是空夯15次后聽到清脆的聲音再下料夯實，下料采用自動繼電器控制，5秒每20 cm厚，夯30下之后再聽到清脆的聲音之后繼續下料夯實，以此循環施工。

(4)施工步驟

夯機整平穩固并對準樁孔中心→底夯→填料→夯實填料→至設計樁頂標高→夯機移位。

2.3 超前支護

(1)超前小導管加工與制作

小導管采用外徑φ50 mm的熱軋無縫鋼管，壁厚5 mm，管壁鉆注漿孔，孔徑6 mm，孔間距15 cm，呈梅花型布置，尾部100 cm不鉆注漿孔作為止漿段，并焊φ6鋼筋加強箍，小導管前端設長為10 cm錐頭。

①注漿管沿開挖輪廓線布置，外插角10°～15°；

②注漿壓力為0.8～1.5 MPa；

③縱向首尾相鄰兩排小導管搭接的水平投影長度不小于1.0 m；

④鋼管環向間距為40 cm；

(2)超前小導管安裝

①鉆點布設按照設計，環距40 cm沿隧道開挖輪廓線布置。

②向鉆孔內推入錨管管體可使用風動機和專用連接器。鑿巖機的工作風壓不應小于0.4 MPa。

③超前小導管管體被推進過程中應使錨管管體和鉆孔中心線在同一軸線上。

④準確測定孔位，按照設計的外插角10°～15°，采用風鉆頂入。

⑤超前小導管管體應全部推入鉆孔當托板抵緊壁面時應立即停止推壓。

⑥小導管安裝后不得隨意敲擊。

(3)注漿

①檢查各種機具，進行試運轉。

②注漿材料為水-水玻璃雙液漿液，水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比0.6～1.1水玻璃玻鎂度30～40Be，雙液體積c/s=0.7～1.4，注漿壓力為0.8～1.5 MPa。

③注漿過程中根據地質情況等控制注漿壓力，做好記錄。

④注漿過程中嚴格控制注漿壓力，不得使漿溢出出地面及超出有效注漿范圍，注漿順序由拱腳向拱部逐管注漿。

⑤中途停止超過30 min時應用水或稀水泥漿潤滑注管罐及其管路，注漿時注漿管應插至距孔底50～100 mm隨漿的注入緩慢勻速拔出管體插入后，若孔口無砂漿溢出應及時補注。

2.4 隧道開挖

大莊隧道為Ⅴ級圍巖，采用三臺階七步法開挖，S5H-a型襯砌段每循環進尺0.5 m(1榀拱架間距)，S5H-b型襯砌段每循環進尺0.6 m(1榀拱架間距)。

第1步，上部弧形導坑開挖：超前支護后環向開挖上部弧形導坑，預留3～5 m核心土，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3。每循環進尺1榀鋼拱架，開挖后立即初噴4 cm混凝土，施作藥卷錨桿、鋼筋網片、鋼拱架及打設鎖腳錨管施工，復噴混凝土至設計厚度。

第2、3步，左右側中臺階開挖：每循環開挖進尺為1榀鋼拱架，開挖高度為3～3.5 m，左右側臺階錯開2～3 m，同第1步初期支護工藝流程，拱腳錨管和鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。

第4、5步，左右側下臺階開挖：每循環開挖進尺為1榀鋼拱架，開挖高度為3～3.5 m，左右側臺階錯開2～3 m，同第2步初期支護工藝流程，但注意銜接好鋼架，在鋼架拱腳以上30 cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30°打設4根鎖腳錨管，拱腳錨管和鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。

第6步，上中下臺階預留核心土開挖：各臺階開挖、支護完成后及時開挖預留核心土，預留核心土臺階長度為3～5 m。

第7步，仰拱開挖：每循環開挖進尺長度宜為2 m開挖后及時施作仰拱初期支護，完成兩個開挖、支護循環后，及時施作仰拱，仰拱分段長度為6 m。

2.5 初期支護

S5H-a襯砌類型采用C22藥卷錨桿單根長4 m(間距環向100×縱向50 cm)+φ8雙層鋼筋網片(20×20 cm)+間距50 cmI22b鋼拱架+28 cmC25噴射混凝土。

S5H-b襯砌類型采用C22藥卷錨桿單根長4 m(間距環向100×縱向60 cm)+φ8雙層鋼筋網片(20×20 cm)+間距50 cmI22a鋼拱架+28 cmC25噴射混凝土。

3 結束語

黃土隧道施工雖然較一般隧道復雜，但只要嚴格遵照施工方案施工，做好超前地質預報，把握好工序的銜接，保證材料的質量，嚴格監理程序，做好現場協調，按設計施工，存在變更設計的時候及時變更，相信一定能在保證質量、安全的前提下，如期完成隧道施工計劃。