淤泥质壤土小断面隧洞短台阶施工技术浅谈

白树才 马正海

摘要：湟水北干扶贫灌溉渠一期工程是一项以灌溉为主，兼顾城镇、工业、生活及其他用水，并具有显著的经济、生态、和社会效益的大型水利工程。本文分析了淤泥质壤土小断面隧洞施工中技术特点,并进行了相关技术特性的介绍。

关键词：小断面隧洞； 施工技术； 拱架 ；断面

Abstract: Huangshui Beigan poverty alleviation irrigation channels first project is large-scale water conservancy projects mainly to irrigation, taking into account the urban, industrial, life and other water, and has significant economic, ecological, and social benefits. This paper analyzes the technical characteristics of the silt loam and small tunnel construction, and the introduction of the technical characteristics.Key words: small-bore tunnel; construction technology; arching; section

中图分类号：TV554 文献标识码： A 文章编号：

1工程概况

湟水北干渠扶贫灌溉一期工程位于湟水河(黄河一级支流)北岸，地理位置界于东经103°30′～102°48′，北纬36°20′～37°12′。工程项目区地形复杂，渠系建筑物总干渠共有隧洞45座，总长85.06km，占总干渠全长的73.1%，其中洞长超过2km的隧洞有12座，长度为50.778 km，占隧洞总长的59.95%;渡槽30座，总长4.9 km;明渠长6.41 km。干渠途经大通县、互助县、平安县和乐都县，是一项以城镇工业和生活用水、农村人畜饮水、农业灌溉为主兼顾防洪、生态建设用水的大（Ⅱ）型水利工程。

湟水北干渠扶贫灌溉渠一期工程10-（1）标段9#隧洞设计桩号为35+241.13-36+956.63m，设计全长771.5m，实际隧洞洞身桩号为35+185.03-36+007.03m.洞长为822m。最高峰海拔3000.0m左右，埋深50.0-120.0m。全部为Ⅳ、Ⅴ类围岩，35+892.53～36+007.03m，35+185.03～35+408.53m段属于Ⅴ类围岩，其余段属于Ⅳ类围岩，进出口段属于提前进洞段，围岩砂砾岩、砂岩属易风化的软岩，属于Ⅴ类围岩。35+241.13～36+007.03m段以红色砂砾岩为主，35+185.03～35+241.13m段为黑色淤泥质壤土，覆盖厚度14m左右。隧洞为砂砾岩、砂岩属易风化的软岩，且洞内局部段地下水丰富，线状流水多处出现。8#隧洞与9#隧洞之间沟壑深而窄，9#隧洞进口有季节性泉水，沟中流水常年不断，但水量不大。

隧洞设计断面为城门洞型，钢筋混凝土衬砌洞径3×3.45m，隧洞进口底板高程为2811.92m，出口底板高程为2811.37m，坡降1/1500，设计流量为11.1m3/s。隧洞围岩类别为Ⅳ、Ⅴ类，相应隧洞混凝土衬砌厚度分别为30cm和35cm，进口淤泥质围岩提前进洞段混凝土衬砌厚度为45cm，混凝土指标为C25F100W4，施工标准图见图一。

2施工特点

2.1洞径小、工期短，开展的工作面有局限性，施工机械选配困难。

2.2出渣设备受限制，大型设备无法进洞作业，软岩遇水造成围岩应力分布不均匀极易引起塌方，采用有轨矿车出渣成本大。

2.3 9#隧洞进口河沟深且窄，洞渣外运困难，不易布置堆渣场，大型机械设备无法施工。

2.4洞内排水困难，采用排水沟自流方法时势必占用一定的断面，使有限的工作断面越小；埋设排水管道直排方法，后续混凝土衬砌进行管道拆除后基础处理费用、工期相应增加。

2.5淤泥质壤土具有高含水量，高孔隙性，低渗透性，高压缩性，低抗剪强度，显著的触变性和蠕变性。淤泥质地基沉降速率较大且沉降稳定历时较长，沉降速度与施工的快慢和活载堆积的速率有关。

3.施工方法

3.1依据淤泥质壤土的特点采用短台阶施工方法。

3.2施工工序按图二所示，1顶拱部分→2拱腿（3）→3拱腿（2）→4顶拱以下洞身部分→1，循环反复进行。2,3工序可以同步进行。

3.3施工注意事项

1为保证钢拱架设置稳定，钢拱架基脚部位地基应坚实，架立钢拱架时挖槽然后进行砼浇筑。

2钢拱架平面应垂直于隧洞中线，倾斜角不应大于2度，钢拱架任何部位偏离铅直面不能大于5cm。

3为增加钢拱架的整体稳定性，应将钢拱架与纵向连接筋、系统锚杆、定位筋和锁脚锚杆焊接牢固。

4钢拱架连接接头要连接牢固，拱脚部位易发生索性剪切破坏，因此，接头除采用螺栓连接外，四周要焊接，确保其刚度和强度。

5钢拱架与围岩的间距不应大于5cm。

3.4施工重点

1开挖时应严格控制超欠挖，减少对围岩的扰动，及时进行围岩喷射混凝土，增强岩体的整体性。

2严格控制钢拱架加工质量，减少安装拼接时间，保证安装质量，钢拱架间应连接牢固，必要时可加密焊接钢筋。

3必须设置锁脚锚杆，每根拱腿设上下两道各两根锚杆，且锚杆与拱腿焊接，以保证钢拱架的受力稳定。

4拱脚基础尽可能挖至砂砾石层，用混凝土垫块，或者填块石注浆，以增加地基承载力，减少支护封闭的下沉量，确保混凝土衬砌断面尺寸。

5合理控制台阶步长，仰拱控制在3-4m，顶拱支护紧贴掌子面，每10m左右进行喷射混凝土封闭，掘进长度15m左右时进行换基处理，以减少应出渣设备工作引起的地基扰动，造成围岩不稳。

6加密钢拱架的纵向连接筋（Φ22），必要时采用钢管连接，提高钢拱架的整体受力能力，钢拱架间距为0.5m。

7钢拱架应紧贴岩面，超挖部分的空腔必须填实，填充材料可用原木、木板、木楔、树枝、草帘等，根据围岩的稳定性及空腔的情况选择不同的填充材料。

4保证措施

4.1安全保证措施

1超前支护，为保证开挖工作面的稳定，防止开挖时出现坍塌，在拱顶部位设超前小导管（Φ42mm;L=3m）,环向间距30cm,每排17个，导管外插角度8-10度。

小导管施工要点，首先将工作面整平，紧贴掌子面支一榀钢拱架，或者挖槽镶嵌一榀钢拱架，拱肩用槽钢或混凝土垫块支稳，用连接筋与前一榀钢拱架焊接，沿断面外轮廓设置一环超前小导管，小导管末端与钢拱架焊接在一起，每环小导管的搭接长度不小于10m。

2及时封闭钢拱架，确保其整体稳定性，初期支护完成后及时进行换基处理，以保证基础稳定。

3视围岩情况必要时加设锁脚锚杆（Φ22；L=2m），且锚杆与钢拱架焊接。

4.2质量保证措施

1严格控制超前小导管的外插角。

2保证钢拱架的连接质量与连接筋的焊接质量。

3严格执行喷射混凝土质量，按照配合比拌制混凝土料，控制好外加剂掺量。

4确保钢筋网片紧贴岩面，钢筋网片必须连接牢固，以免因噴射混凝土时网片震动，降低喷射混凝土质量。

5钢拱架基础稳定、牢固，一般开挖至砂砾石层，或者是胶结较好的砂砾岩，拱脚部位应垫槽钢并填块石注浆或浇筑混凝土，以保证拱脚稳定。

6减少上下台阶施工的相互干扰，合理制定每道工序，及时封闭成环，以减少围岩的暴露时间。

5结论：

在淤泥质小断面隧洞施工采用短台阶施工技术，施工有序可控，确保了施工安全，工期得以保证，施工中采用的方法、工艺、技术保证措施，对湿陷性黄土等软岩小断面隧洞施工具有一定的参考价值。