黄土隧道施工技术

2012-07-30徐大成

山西建筑 2012年9期

徐大成

(中铁十二局第二工程公司，山西太原 030032)

1 工程概况

大准—朔黄铁路联络线朔州隧道，位于山西省西北部，行政区隶属朔州市，起讫里程DK128+662～DK139+955，全长11 293 m，除出口段位于1 200 m半径的曲线上，曲线进入隧道352.66 m，其余均位于直线段上。洞内纵坡为3.0‰/5 488 m，－7.0‰/5 800 m，3.0‰/5 m，基本呈对称的人字坡。共设5个斜井辅助施工。隧道进口及洞身地表的黄土梁及山坡上，浅黄～灰黄色，土质均匀，大空隙发育，是垂直节理，发育虫孔及植物根孔，易产生陷穴，含少量零星分布的小型钙质结核砾分布砂质黄土，具湿陷性，湿陷性等级为Ⅰ级(轻微)非自重湿陷性场地。进口段属于典型的湿陷性黄土隧道。隧道工程采用新奥法设计与施工。

2 施工方案

结合本隧道工程特点及开挖后揭示的地质情况，土质属砂质黄土、粘质黄土，结构松散，自稳能力极差，开挖后极易坍塌。故本隧道施工遵循“短开挖，强支护，勤量测，紧封闭”的原则，采用环形法开挖预留核心土法，减少掌子面岩体的临空面，核心土便于支撑，能保证围岩稳定，避免塌方，施工安全。

2.1 小导管超前支护

施工中采用φ42双层超前小导管。小导管环向间距25 cm，必要时采用零间距、密排打设，长4.5 m。用风枪将钢管沿孔眼顶入前方土体中，钢管外倾角约10°～15°。施工中确保孔位顺直。顶管至设计深度后用水泥浆将钢管与孔壁间的缝隙封堵，安装钢架后与钢架焊接牢固。

2.2 施工工序

为了避免隧道开挖的过程中岩体垮塌掉落现象，各部位开挖间距在不相互干扰影响的情况下应尽量缩短。上部环形开挖进尺必须控制在1.2 m(两榀钢拱架)以内，具体施工工序如下(见图1):1)在上一循环的超前支护下，人工配合机械开挖①部—施作①部周边的初期支护:初喷混凝土，挂设钢筋网，架立钢架，并打设锁脚锚管，钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度，并根据实际开挖情况，施作临时竖撑。2)在滞后①部一段距离后，开挖②部，掌子面喷射8 cm厚混凝土封闭。3)在滞后②部一段距离后，开挖③-1部—施作③-1部边墙初期支护，即初喷混凝土，铺设钢筋网，架立钢架并打设锁脚锚管，钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度。4)在滞后③-1部一段距离后，同③-1部施工工序，开挖及支护③-2部。5)开挖④部—掌子面喷射8 cm厚混凝土封闭。6)开挖⑤部—施作隧底喷射混凝土，必要时在墙脚处设置临时横撑(图1中未示)。7)在⑤部施工完且清除虚渣后，立即灌注Ⅵ部仰拱及边墙基础。8)待仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充Ⅶ部至设计高度。9)根据监控量测结果分析，确定二次模筑衬砌施作时机，铺设环+纵向透水盲沟、防水板+土工布—利用衬砌模筑台车一次性灌注Ⅷ部(拱墙)衬砌。

2.3 支护参数及施工措施的选择

初期支护作为新奥法隧道施工支护体系的主要组成部分，是确保施工安全的重要手段。所以在实际施工过程中，选择支护参数时依据“宁强勿弱”的原则，具体参数及施工方法如下:

1)钢架采用Ⅰ20a工字钢钢架，间距40 cm。钢拱架安装时应紧贴开挖轮廓表面，连接板必须密贴，不得有夹角，用螺栓将之连成整体，并将小导管及系统锚杆尾端与之焊接，最大限度地发挥小导管及系统锚杆的作用，使小导管、锚杆、钢架形成整体支护结构。钢拱架底用15 mm钢板(宽30 cm)沿隧道轴线方向铺垫，以减少不均匀沉降。设双层 φ22钢筋连接筋，单层环向间距100 cm，与钢架焊接牢固。2)设双层 φ8钢筋网，网格尺寸为20 cm×20 cm。3)钢架按设计节点打设锁脚锚管，每榀钢架打设24根，每根长4.0 m，下倾角度不小于45°，确保钢架基础稳定，下台阶安全，防止塌方。4)钢架每个拱脚处增设锁脚锚管定位钢板，钢板尺寸45 cm×25 cm×1.5 cm，增强锁脚锚管的整体锚固作用。5)边墙设φ22砂浆锚杆，间距1.2 m(环向)×1.0 m(纵向)。6)Ⅰ16临时竖撑连接处或与钢架连接处均设钢垫板。7)若钢架发生明显内移，必要时架设临时横撑，以确保施工安全。

通过对开挖掌子面的地质观察，以及对已经施工的隧道初期支护的稳定性能判别，所选择的支护参数及施工措施较为合理，能确保隧道施工安全和结构安全。