濕陷性黃土隧道洞口淺埋段開挖與支護技術研究

劉嘉欣 岳公平 孟旭

（中建七局第四建筑有限公司 陜西西安 710000）

前言

解決黃土濕陷性問題是中國西部鐵路建設的首要任務。濕陷性黃土，俗稱大孔土，是第四紀形成的一種黃色或褐色，顆粒組成主要由粉末顆粒組成。黃色粉狀土壤屬于不飽和的低壓土，空隙率大，干密度低，是黃土濕陷性的根本原因。當水被自重應力和附加應力弄濕時。土壤中將會發生發生急劇而大量的附加下沉，稱為濕陷性。濕陷性黃土土質柔軟，不穩定，孔隙度大，承載力極低，在水中下沉，黃土塌陷變形變形具有突變性，非連續性和不可逆性，在施工過程中容易發生變形和坍塌。當濕陷性黃土被水潤濕時，它會在自重應力作用下折疊，稱為自重濕陷性黃土。

在道路施工中，根據黃土沉降的不同時代，將黃土劃分為新黃土，舊黃土和紅黃土；根據黃土是否具有濕陷性，可分為濕陷性黃土和非濕陷性黃土。黃土在自然條件下處于非壓實狀態，在一定壓力下變形小，主要是由于壓實變形。壓實變形以壓縮變形和濕陷變形為特征，濕陷變形迅速發展。濕陷性黃土的特點是遇水后土體結構破壞，強度急劇下降，沉降變形。濕陷性黃土地基可塌陷的原因是由于外部因素存在大量的水浸；內部因素主要是由于黃土本身的壓實不足以及大量可溶性水泥基結構材料的存在。孔隙率通常約為50%，主要包括各種易溶鹽和中等可溶鹽如NaCl等。

1 概況

黃土也是中國西北部的一部分地區特有的。在內蒙古準格爾旗在礦區內發現了一種特殊的特殊土壤。它是在第四紀干旱和半干旱氣候條件下形成的。它的基本顏色是黃色，黃土有空隙，垂直關節發達。強壯的直立，新的黃土大多是可折疊的，具有濕陷性。

濕陷性黃土區域兩線黃土隧道興工有兩個明顯特征：①濕陷性黃土地基解決；②雙線黃土隧道開挖，拱壩和個別應力聚合過大，拱壩沉降較大，隧道布局輕易產生不穩固。因而，在不同的地質前提下，討論了恰當的開挖舉措，隧道拱頂沉降減少，隧道圍巖變形取得有效阻擋，在保障隧道安全的基礎上加速施工進度。找到克制空間控制的方法是特別急迫的。

2 選擇開挖方法

黃土隧道動工操縱的主要主旨是可以非常有用的控制圍巖變形。因而，圍巖的要求對于隧道施工舉措的進行了取舍。雙線隧道開挖控制變形的道理保障了圍巖穩固，造成了大小不一，選擇了分支開挖支護，關于四級老黃土圍巖的深埋深度，黃土擁有優異的可豎立性和易成型性。在短跨準則條件下，圍巖具有一定的沉降時間，在沒有下降的情況下，確保圍巖沒有大的變形，垂直框架和噴射錨有足夠的作業時間，為了保障開工安全，選擇彎曲導坑辦法。第四類圍巖深埋于V級圍巖的軟巖，淺埋段和深埋段中。土體受到擾動后，圍巖的自穩固性和應力重擴散較差。上部泥土應產生沿斷裂面的楔形漏斗。拱形不穩定，采用crd法。確保安全開挖段最小化，V級圍巖淺埋、偏壓等要求地表沉降小的地段，采取雙側壁導坑法施工。

3 隧道洞口淺埋段的開挖與支護施工

3.1 開挖與支護的基本方案

在出口段之前，采用明挖方法挖掘30m，出口段以后進行更換，由CRD挖掘。在開工歷程中，選擇干挖，鉆孔等施工技巧，加強施工過程中的水治理，保障隧道基層不被水淋濕。隧道段的支護重點采用先進的大型管棚，系統錨桿，鋼網，噴射混凝土和鋼架。每個周期0.6m，每天實施兩次。出口端界限的安排主要采用該規劃。水泥土擠密樁加固處理，以保障倒拱鋼筋混凝土的施工質量。防止所有支撐都在隧道的一側，最終隧道偏轉問題得以解決。

3.2 大管棚超前支護

大型管棚熱軋支撐的主要目的是確保隧道施工順暢，施工安全也可以因此得到保障。大型管棚采用直徑108mm，長度20m的熱軋無縫鋼管。與鋼架結合，是一種預支撐系統，可防止洞室內淺層圍巖的坍塌和淺層埋設段，創造了進洞的基本條件。管棚鋼管的周向間距為40cm，外插角度在1～3°左右。管棚分為兩種形式：鋼管和鋼管采用交錯布置。鋼管和灌漿后，鋪設管道。為了靈驗的增加鋼管的抗彎強度，還應該在鋼管和鋼管中安裝鋼保持架，而后將水泥砂漿倒入在里面。

3.3 CRD法開挖

出口處的暗洞是通過CRD方法挖掘出來的。在挖掘過程中，主要使用手動操作，使用風鎬，風鏟和粘土鏟。上臺階采用人工翻碴或小車將壓載物運送到下層。然后，挖掘機用于裝載壓載物，側卸式裝載機配合裝碴，重型卡車終用于運載。以下是挖掘的詳細描述：

（1）起先，沿著開挖等高線執行φ108mm超前長管棚支護的動工。中心泥土需要預留，并插入徑向錨。鋼框架構造在初始噴射凝結之后安置。施加混凝土密封后，安放橫撐，挖掘進尺為0.6m。

（2）進一步向下開挖，打入徑向錨桿之后舉行初噴混凝土開工，同樣再進行鋼架施工，用混凝土將其閉塞，安插橫撐的同時打入鎖腳錨管。

（3）爾后向右開挖，其中左、右兩側拉開的間隙為3～5m之間。沿拱部開挖輪廓線以上進行φ108mm的超前長管棚支護的施工，開挖時要預留核心土，并打入徑向錨桿，在進行初噴混凝之后進行鋼架施工，之后再噴混凝土封閉，并安裝橫撐，開挖進尺為0.6m。

（4）向下開挖，打入徑向錨桿之后執行初噴混凝土動工，同樣再進行鋼架施工，用混凝土閉塞，安放橫撐的同時打入鎖腳錨管。

（5）鉆孔，保障動工隧道水土壤擠密樁到達設計的準則。

（6）向下挖掘，并開始初期支護施工。

（7）將剩余土方開挖到右邊，然后密封初始支護。

3.4 初期支護

拱的初始支撐由徑向錨桿，鋼網和35cm厚的噴射混凝土制成。垂直墻主要由徑向砂漿錨固件支撐。在拱墻噴射混凝土中，需要將纖維含量為1.2kg的聚丙烯微纖維加入到混凝土中。在全斷面這里，需要支撐間距為0.6m的I25a鋼框架。在開掘部分，I25a鋼將會用于橫撐支撐。

3.5 隧道基底加固

在隧道的DK208+420～+442段中，T76L邁式微型樁進行濕陷性處理，樁長為7.0～9.0m，間距為1m×1m梅花排列，每排需要有14根，一共有23排。樁的布置形式為樁長7.0～9.0m，平面間距1m×1m，呈梅花形。在完成加固后，黃土的濕陷性、樁間土的承載力和壓縮性應從整體上進行測量，在確定相關標準后，在進行下一步的施工。

4 大斷面黃土隧道開挖支護的相關技術控制措施

因為黃土隧道和石隧道，拱的沉降和拱的會合相對較大。這招致隧道在動工過程中容易下沉，側壁挪動，掌子面被推入，隧道底部下沉，支撐變形。因而，有一定選擇的采用相應的技術方法，包含：加強考察和監測，保障防排水施工，加多鎖定錨管和擴大拱門等一系列工作。

5 結語

在今天的西部地區，有許多鐵路建設項目，大型隧道，施工困難，時間緊迫的情況下。濕陷性黃土隧道的施工面臨許多困難。所以，合理的施工技術對隧道的發展具有重要意義。通過各種各樣的隧道出口淺埋濕陷性黃土段動工實施分析，淺埋段先進支護，初期支護和基礎加固技術的施工方案能靈驗的保障施工安定，施工進度和施工質量。在西部地區，有許多鐵路建設項目，如大型隧道，施工困難，施工進度緊張。濕陷性黃土隧道施工面臨諸多困難，合理的施工技術對隧道的發育具有重要意義。下洋河隧道淺埋濕陷性黃土剖面的施工實踐表明，淺埋隧道的施工方案。區段先進支撐，初始支護和基礎加固技術可以有效保證施工質量與安全。