黃土隧道工程施工難點(diǎn)分析及解決措施

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摘要：結(jié)合楊井隧道工程施工實(shí)例，根據(jù)黃土的特征來進(jìn)行隧道建設(shè)，對(duì)黃土隧道施工難點(diǎn)進(jìn)行了分析，闡述了施工中的解決措施。

關(guān)鍵詞：黃土隧道；施工難點(diǎn)；解決措施

1工程概況

楊井隧道屬陜西省吳起至定邊公路重點(diǎn)工程，左線長(zhǎng)2391m，右線2462m，占管段內(nèi)線路長(zhǎng)度的74.1%，隧道凈寬：-2*10.25m，隧道凈高：-5.0m，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h。項(xiàng)目位于陜北黃土高原西北部，隧址區(qū)地貌單元屬黃土工程地質(zhì)區(qū)的黃土梁工程地質(zhì)亞區(qū)，進(jìn)出口地貌單元屬黃土溝壑工程地質(zhì)亞區(qū)。隧道進(jìn)出口地表上部均為Q3黃土，下部為Q2黃土，洞身段均處于Q2黃土地層中，隧道暗洞均為Ⅴ級(jí)圍巖。地下水主要為黃土孔隙、裂隙水，主要賦存于老黃土孔隙中，隧道洞石涌水量預(yù)測(cè)：右線為685.1m3/d，左線為641.2m3/d，富水性弱，隧道洞身段施工時(shí)局部有潮濕感或滲水現(xiàn)象。

2施工難點(diǎn)

2.1楊井隧道屬于全線均為Ⅴ級(jí)圍巖的黃土隧道，隧道左線2035m、右線2240m地下水埋藏于設(shè)計(jì)洞頂以上，如何保證開挖拱腳、墻基不被水侵泡、圍巖不軟化、不失穩(wěn)坍塌，實(shí)現(xiàn)無水施工，是本工程的施工難點(diǎn)。

2.2隧道結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，進(jìn)口及出口段上方均為濕陷性黃土、進(jìn)口左線的H15滑塌體、進(jìn)口左線的淺埋偏壓、緊急停車帶、正洞與行車橫洞交叉處及施工是隧道安全、順利建成的關(guān)鍵。

3解決措施

3.1洞口及明洞施工。開工后首先進(jìn)行洞門施工，為隧道洞身開挖創(chuàng)造條件。同時(shí)完成洞口洞頂截排水溝，洞口采用明挖法開挖后及時(shí)對(duì)邊仰坡施作錨噴支護(hù)。隧道洞口段按設(shè)計(jì)采用Φ108超前大管棚進(jìn)行注漿加固，管棚套拱基礎(chǔ)置于穩(wěn)定的基礎(chǔ)上。明洞施工前首先對(duì)坡面上的不穩(wěn)定土石進(jìn)行清除或?qū)Σ环€(wěn)定邊坡進(jìn)行必要的加固。松軟地層開挖邊坡和仰拱要隨挖隨支護(hù)，加強(qiáng)防護(hù)，隨時(shí)監(jiān)控，檢查山坡穩(wěn)定情況。洞外、洞頂排水系統(tǒng)按設(shè)計(jì)要求提前施工。隧道洞口段工程包括洞口土方開挖、邊仰坡防護(hù)及洞口段襯砌、明洞的施工等。洞口與明洞工程采用分層小切口明挖法施工。

3.2暗洞施工。隧道暗洞施工均采用機(jī)械或者人工開挖，嚴(yán)禁爆破施工。洞口加強(qiáng)段CRD法開挖，Ⅴ級(jí)淺埋段及緊急停車帶Ⅴ級(jí)圍巖均采用單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖（CD法），導(dǎo)坑采用上下臺(tái)階開挖。CRD法及CD法開挖時(shí)，每開挖循環(huán)進(jìn)尺控制在一榀鋼拱架間距長(zhǎng)度。各部開挖時(shí)，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順；先開挖側(cè)的噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行另一側(cè)開挖；左右兩側(cè)導(dǎo)坑開挖工作面的縱向間距不應(yīng)小于15m；當(dāng)開挖形成全斷面時(shí)，應(yīng)及時(shí)完成全斷面的初期支護(hù)閉合。隧道二次襯砌施做時(shí)間按照監(jiān)控量測(cè)資料確定，臨時(shí)支撐在澆筑二襯時(shí)逐段拆除。V級(jí)圍巖深埋段采用環(huán)形開挖留核心土法施工，每循環(huán)進(jìn)尺控制在一榀鋼拱架間距長(zhǎng)度，下臺(tái)階長(zhǎng)度1～1.5D，施工采用機(jī)械或者人工開挖，初期支護(hù)及時(shí)封閉。下半斷面應(yīng)采用拉中心槽，兩側(cè)留足臺(tái)階土，馬口跳槽開挖落地，馬口長(zhǎng)度不宜大于3m，及時(shí)完成初期支護(hù)；先澆筑仰拱襯砌，再全斷面模注鋼筋混凝土二次襯砌；隧道二次襯砌施做時(shí)間按照監(jiān)控量測(cè)資料確定，一般情況下二次襯砌距離掌子面的距離不應(yīng)大于50m。人行、車行橫洞及緊急停車帶按設(shè)計(jì)位置與正洞同步開挖，分別采用全斷面法、臺(tái)階法及單側(cè)壁導(dǎo)坑法。人行橫洞與主洞交叉口段施工，先施工主洞斷面，待主洞支護(hù)穩(wěn)定后，再進(jìn)行橫洞開挖。采用襯砌臺(tái)車與組合鋼模聯(lián)合襯砌。施工過程中，嚴(yán)格控制超、欠挖，初期支護(hù)及時(shí)可靠，砼噴射機(jī)組配合機(jī)械手進(jìn)行濕噴作業(yè)，自制多功能綜合作業(yè)平臺(tái)車上進(jìn)行掛網(wǎng)、噴錨、防水板、透水管等的安裝。二次襯砌采用12m穿行式全斷面襯砌臺(tái)車，HBT60型砼輸送泵泵送入模，確保二次襯砌質(zhì)量達(dá)到內(nèi)實(shí)外美。施工中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)處理分析數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

3.3監(jiān)控量測(cè)。根據(jù)施工具體情況，主要量測(cè)項(xiàng)目包括凈空收斂量測(cè)、拱頂下沉量測(cè)和淺埋段的地表下沉量側(cè)。地表下沉量測(cè)，沿隧道軸線每隔5～10m布置一個(gè)觀測(cè)斷面；拱頂下沉和周邊位移量測(cè)，沿隧道軸線每隔10～20m布置一個(gè)觀測(cè)斷面。

3.4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，干擾因素較多，為了有效的降低施工階段由不良地質(zhì)引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)采用TSP（隧道地震探測(cè)儀）、地質(zhì)雷達(dá)、探測(cè)鉆孔相結(jié)合的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)手段，對(duì)掌子面前方的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)報(bào)，尤其應(yīng)探明不良地質(zhì)現(xiàn)象，以確保工程安全、順利實(shí)施，方案如下：1）隧道內(nèi)圍巖無明顯變化、正常區(qū)段，采用地質(zhì)素描法及TSP法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。2）TSP、地質(zhì)雷達(dá)的預(yù)報(bào)結(jié)果可相互印證補(bǔ)充，并根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果，在必要時(shí)，采用超前探測(cè)鉆孔驗(yàn)證。

4特殊段處理措施

4.1右線進(jìn)口段處理措施。隧道右線進(jìn)口洞口段暗洞穿越干溝，最小埋深僅10m，為保證施工安全，溝內(nèi)施做地表注漿預(yù)加固及沖溝鋪砌的同時(shí)，為減少降雨時(shí)沖溝內(nèi)水流對(duì)隧道洞口段穩(wěn)定性的影響，在沖溝中部設(shè)置擋水壩和溢洪道，將沖溝內(nèi)水流導(dǎo)入相鄰干溝。右線洞口施工之前必須先修建擋水壩、溢洪道，同時(shí)對(duì)穿越溝槽段采取地表注漿加固及沖溝鋪砌的措施，這四項(xiàng)工程完工后才能進(jìn)行暗洞施工。

4.2左線進(jìn)口段處理措施。為降低H15滑塌體對(duì)左線隧道洞室穩(wěn)定性的影響，隧道左線施工之前先對(duì)H15滑塌體前緣采取反壓回填措施，反壓回填工程完成后進(jìn)洞施工。

4.3隧道小凈距段處理措施。由于黃土隧道及小凈距隧道的特殊性，小凈距段隧道施工按照以下原則：1）遵循“少擾動(dòng)、快加固、勤量測(cè)、早封閉”的原則。2）小凈距隧道分先行洞和后行洞施工，嚴(yán)禁兩洞平行作業(yè)，先行洞與后行洞掌子面錯(cuò)開距離應(yīng)大于2倍隧道開挖寬度。3）先行洞室的二次襯砌宜在圍巖變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行，宜落后于后行掌子面2倍隧道開挖寬度以上，并滿足圍巖穩(wěn)定條件。4）先行洞的開挖可采用與分離式隧道相同的施工方法，但應(yīng)重視施工過程對(duì)中巖墻的影響。后行洞的開挖，當(dāng)采用側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖時(shí)，先開挖靠近中巖墻側(cè)。

4.4地下水腐蝕性處理措施。根據(jù)相關(guān)資料，隧道區(qū)地下水對(duì)鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)中鋼筋及混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。因此，對(duì)隧道位于地下水位線以下的區(qū)段（YK118+030～YK120+078、ZK118+055～ZK120+044）采用防侵蝕襯砌結(jié)構(gòu)形式，主要措施如下：1）初期支護(hù)及二襯砼均采用抗硫酸鹽侵蝕混凝土，砂漿錨桿及導(dǎo)管注漿液均采用中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥配置，二襯混凝土澆注密實(shí)，抗?jié)B等級(jí)不低于S8。2）全隧道中心排水溝溝身混凝土均采用抗硫酸侵蝕混凝土。3）加大二襯鋼筋混凝土中受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，鋼筋凈保護(hù)層厚度不小于6cm。由于黃土的特殊地質(zhì)，在施工時(shí)要時(shí)刻注意黃土的情況，及時(shí)監(jiān)測(cè)與匯總，預(yù)測(cè)圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，使施工安全及施工質(zhì)量得到有效地控制。

參考文獻(xiàn)

[1]錢剛，張力.黃土隧道施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].城市道橋與防洪，2010（10）：142.

[2]楊慧.黃土隧道施工中常見問題淺析[J].科技資訊，2012（9）：61.

作者:陳光 單位:中鐵四局集團(tuán)有限公司第七工程分公司