濕陷性黃土隧道施工技術

秦中亮

中鐵二十二局集團第二工程有限公司 北京 100043

1 工程概況

大梁山隧道進口位于河北省張家口市懷安縣朱家窯村北東方向約800m，隧道設計為單洞雙線，最大埋深430m，隧道全長13395m。進口段為第四系上更新統(tǒng)馬蘭組新黃土，厚度0-30m。具有濕陷性，濕陷等級為Ⅲ級自重濕陷性場地，夾雜第三系泥巖夾砂巖，呈松軟-松散結(jié)構，圍巖級別為V級，對隧道施工提出了更高的要求。

2 施工方案

施工中嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的原則組織施工。結(jié)合黃土的特性，為確保隧道施工順利安全地穿過濕陷性黃土地段，采取了以下措施。

2.1 洞口段防護加固

濕陷性黃土因浸水后土的結(jié)構破壞而發(fā)生顯著附加變形，故在濕陷性黃土上進行施工很重要，應考慮地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對建筑產(chǎn)生危害。該段隧道洞門及明洞段臨時開挖邊仰坡及明暗分界直立面采用噴錨防護，施工時應做好混凝土結(jié)構的分幅和防排水設施以防結(jié)構開裂破壞。隧道洞門及明洞段基底采用φ400水泥土擠密樁加固，樁長依次為4m/3m/2m，樁間距1m×1m，梅花形布置，樁頂采用60cm厚三七灰土換填。

2.2 洞身開挖

隧道進口段采用三臺階臨時仰拱法，采用機械開挖和人工開挖為主，最大限度地減少對周圍圍巖的擾動。開挖前采用超前小導管支護措施，開挖后，分別采用I25a型鋼、φ8鋼筋網(wǎng)、I18型鋼（臨時仰拱用）、φ42鎖腳錨管、C30噴射砼、φ22砂漿錨桿、φ22組和中空錨桿等進行支護，監(jiān)控量測同步實施的施工方案。

3 施工工藝

3.1 洞門及明洞段防護、地表加固

洞口邊仰坡采用網(wǎng)噴混凝土+砂漿錨桿，待暗洞開挖一段距離且明洞及洞門做好后，采用永久骨架護坡，與洞口路基段骨架護坡順接，形成防護。（1）施工流程：①開挖工作面：PC220挖機、出渣車，裝載機配合。②鉆孔安裝錨桿：YT-28風槍施鉆，安裝錨桿、墊板。錨桿采用φ22砂漿錨桿，L-3．5m，間距1．0×1．0m，梅花形布置。③掛網(wǎng)、濕噴：錨固后鋪上φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格25×25cm，并與錨桿焊為一體，濕噴15cm厚C25混凝土。（2）施工要點：洞門及明洞段施工宜避開雨季，開挖前應先做好邊仰坡及洞口的排水截水處理，開挖線外10m設截水天溝，使截水天溝與路塹水溝妥善順接。

3.2 洞口暗洞段大管棚施工

施做暗洞前開始段拱部40m先施做φ108大管棚超前支護，大管棚采用熱軋無縫鋼管，壁厚6mm，環(huán)向間距40cm。大管棚需設置導向墻，導向墻采用C20混凝土，截面尺寸1m×1m(寬×厚）。為保證施工精度，導向墻內(nèi)設I18工字鋼架，鋼架外緣設φ140壁厚5mm導向鋼管，與鋼架焊接牢固。

（1）施工流程：①導向墻制作：立架、支模、澆筑C20混凝土。②鉆孔裝管：鉆機采用志高潛孔鉆機，外插角1°-3°，單號鋼花管，雙號鋼管，施工時先打設鋼花管并注漿，然后打設鋼管，鋼管與鋼花管交替打設。鋼管及鋼花管內(nèi)設置鋼筋籠。③注漿：水泥漿液水灰比1：1（重量比），注漿壓力0．5-2．0MPa，注漿前應進行注漿試驗，根據(jù)實際情況調(diào)整參數(shù)，取得管棚注漿施工經(jīng)驗。注漿后用M10水泥砂漿充填鋼管，增強管棚強度。

（2）施工要點：一般采用先鉆孔、后插管（引孔頂入法）的方法。當?shù)刭|(zhì)狀況復雜不易成孔時，可采用跟管鉆進工藝。

3.3 超前小導管支護施工

（1）施工流程：①小導管制作及鉆孔定位：小導管采用φ42壁厚3．5mm的熱軋無縫鋼管，前端做成尖錐狀，尾部焊上箍筋。在上一榀鋼架拱部144°范圍內(nèi)布設定位孔（加工廠預加工），間距33cm。②鉆孔裝管：采用YT-28風槍鉆孔，外插角控制在10°-15°孔徑50mm。用風槍直接將小導管送入，縱向相鄰兩排小導管水平搭接長度不小于1m。小導管安設后應對開挖工作面進行噴砼封閉，厚度為10-15cm。③注漿：水泥漿液水灰比1：1（重量比），注漿壓力0．5-1．0MPa，為加快進度和設備效率，可采用群管注漿。（2）施工要點：注漿過程中要隨時觀察注漿壓力及注漿泵排量的變化，分析注漿情況，防止堵管、跑漿、漏漿。做好注漿記錄，以便分析注漿效果。

3.4 開挖及初支

本段圍巖屬于V級，開挖采用三臺階臨時仰拱法。

（1）施工流程：

1-上臺階開挖；Ⅰ-上臺階初期支護；Ⅱ-上臺階臨時仰拱；2-中臺階開挖；Ⅲ-中臺階初期支護；Ⅳ-中臺階臨時仰拱；3-下臺階開挖；Ⅴ-下臺階初期支護；4-仰拱開挖；Ⅵ-仰拱初期支護。

（2）施工要點。①隧道開挖1、2、3部時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況必要時預留核心土，開挖采用挖掘機、松土器、風鎬等機械，必要時采用松動爆破，嚴格控制炮眼深度及裝藥量。②上臺階每循環(huán)開挖進尺不大于1榀鋼架間距；邊墻每循環(huán)進尺不大于2榀鋼架間距；臨時仰拱采用I18型鋼，縱向每2榀設一處；仰拱每循環(huán)進尺不得大于3m。③超前支護等輔助措施應利用上一循環(huán)架立的鋼架施做完畢再開挖。

3.5 監(jiān)控量測

監(jiān)控量測是一個非常重要的工序，不僅能監(jiān)測各施工階段圍巖和支護動態(tài)，調(diào)整開挖預留沉降量，確定二次襯砌和仰拱施做時間；同時積累資料為以后的施工提供參考。下表為監(jiān)控量測必測項目。

序號 監(jiān)控量測項目 常用量測儀器 備注1 洞內(nèi)、外觀察 現(xiàn)場觀察、數(shù)碼相機2 拱頂下沉 水準尺、鋼掛尺或全站儀3 凈空變化 收斂計或全站儀4 地表沉降 水準尺、鋼掛尺或全站儀 隧道淺埋

通過對已施工隧道的監(jiān)控量測結(jié)果看，拱頂下沉量最大17mm，周邊收斂量最大26．7mm，地表沉降量最大40mm滿足施工規(guī)范要求。

4 結(jié)語

濕陷性黃土隧道施工應嚴格遵守施工規(guī)范、規(guī)程，按照設計圖紙施工，加強超前支護措施，降低濕陷性黃土的影響，確保工程施工的質(zhì)量。