浅析大断面湿陷性黄土隧道的施工技术及其注意事项

浅析大断面湿陷性黄土隧道的施工技术及其注意事项

姜斌

中铁二十局集团第六工程有限公司

摘要：大断面黄土隧道开挖后拱顶及局部应力集中过大，拱顶沉降较大，造成隧道结构易失稳。因此在不同的地质情况下研究适宜的开挖方法，减小隧道拱顶沉降，有效抑制隧道围岩变形，在保证隧道施工安全的基础上加快施工进度，基于此，本文概述了黄土，对大断面湿陷性黄土隧道施工技术及其注意事项进行了探讨分析。

关键词：黄土；大断面湿陷性黄土隧道；施工技术；注意事项

1黄土的概述

黄土基本色调是黄色，其具有空隙、垂直节理发育、直立性强等特征，并且新黄土多具湿陷性，是我国北方地区常见的一种特殊土。颗粒粒径在0.05-0.005mm之间，以粉粒为主，约占土总质量的60%；含有较多的可溶盐类；能保持直立的天然土坡；具有肉眼可见的大孔隙。湿陷性黄土在我国分布很广，面积约占45万km2。

2大断面湿陷性黄土隧道施工技术的分析

2.1大断面湿陷性黄土隧道的开挖施工技术分析。以三台阶法为例对开挖施工技术进行分析。三台阶法适用于具备一定自稳条件的Ⅳ、Ⅴ级围岩地段隧道的施工。不适用于围岩地质为流塑状态、洞口潜埋偏压段（但经过反压处理或施作超前大管棚后可采用）的隧道施工。（1）三台阶法的主要特征。施工利用空间大，便于机械操作，可以多个作业面同时施工。可以统筹安排施工，工效较高；当地质条件发生变化时，可以及时转换施工工序，调整施工方法，避免窝工；利用台阶法预留核心土法开挖施工，应左右侧错开开挖，利于减小对围岩的扰动，保证开挖作业面稳定；在围岩变形较大或突变时，保证安全和满足设计要求的前提下，可尽快缩短施工时间；适用不同跨度和多种断面形式的隧道，为初期支护工序在时间和空间上创造了条件。（2）施工工艺。三台阶法隧道开挖就是在隧道开挖过程中，以小导坑开挖预留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，以前后七个不同的位置相互错开施工，故又称“三台阶七步开挖法”。开挖部分及时支护，形成支护整体，各个工序交叉作业，缩短了作业循环时间，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，整体推进的隧道施工方法。（3）三台阶隧道开挖施工步骤。第一、导坑上台阶开挖：熟悉施工图纸，准确放样。环向开挖导坑上台阶，预留核心土。上台阶开挖高度不小于开挖跨度的0.3倍。一般为3～4m。开挖循环进尺最大不得超过1.5m。上台阶核心土长度（隧道纵向）3～5m，高度为1.5～2.5m，宽度为上台阶开挖跨度的1/3～1/2。开挖后应立即施作初期支护，在拱部初期支护完成后进行下道工序。第二、左右两侧中台阶开挖：开挖时左右应错开2～3m，最大进尺不得超过1.5m，开挖高度为隧道总开挖高度（不含仰拱）减去上台阶开挖高度后除以2，一般为3.0～3.5m。开挖后立即施作初期支护。第三、下台阶左右两侧开挖：开挖时应错开，最大不得超过1.5m，开挖后及时施作初期支护。第四、开挖预留的核心土：分别开挖上、中、下台阶预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺一致。第五、隧道底部开挖：每循环开挖进尺与上、中、下台阶一致，开挖后及时施作初期支护。设计有仰拱的，要及时施作仰拱。（4）三台阶法隧道施工的要求。三台阶法隧道施工要求加强超前地质预报，必要时请有资质的单位进行超前地质预报。超前地质预报报告要及时，报告结果与设计进行对比，及时调整台阶长度或施工方法，必要时对初期支护参数和二次衬砌厚度进行调整，以确保施工质量和安全。导坑上部开挖要严格控制，避免超欠挖，弧形导坑需爆破时，应采用导爆索光面爆破。严格按批复的方案施工，减小对围岩的扰动，避免坍塌现象发生。加强隧道的监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整施工方法、支护参数、二衬厚度等，以保证施工安全和质量。

2.2地基加固技术。湿陷性黄土遇水后会发生沉降或塌陷现象，一般采用水泥土挤密桩的方法消除基底的湿陷性。水泥土挤密桩有两种施工工艺，分别是重锤冲击成孔水泥土挤密桩（非排土挤密桩）和洛阳铲成孔水泥土挤密桩（排土挤密桩）。由于重锤冲击成孔水泥土挤密桩振动较大，施工时对隧道支护结构有一定的影响，以下就洛阳铲成孔水泥土挤密桩施工方法进行分析。（1）洛阳铲成孔水泥土挤密桩施工工艺。洛阳铲成孔水泥土挤密桩是洛阳铲由打桩机提升后，借助重力自由下落切入拟加固地层，掏出原状土而成孔，该工程属于排土成孔，对桩孔周围土体没有挤密作用。桩孔达到设计深度，将打桩机上洛阳铲更换为重锤，并向孔内分层回填水泥土，利用重锤自由下落时产生的冲击能量对回填水泥土分层夯实。在夯实过程中，水泥土在重锤冲击能量的作用下被迫向桩孔四周挤出而压密周边土体。如此反复分层回填、分层夯实，形成桩土复合地基，达到加固地基和消除黄土湿陷性的目的。（2）施工技术要点。第一，正式施工前必须根据实际成孔方法和理论计算确定一个试验桩间距，并通过工艺试验进行验证。当地基处理效果达不到设计要求时，需对桩间距反复进行调整直至达到要求为止；第二，成孔顺序采用间隔跳打法，即隔排隔行，间隔1-2个孔跳打；第三，桩孔回填夯实时，严格按照工艺试验所确定的回填厚度、夯击次数、重锤落距等参数进行施工；第四，成孔后立即回填，做到每根挤密桩连续施工，一气呵成；第五，打桩机要准确稳定定位，重锤与桩孔相互对中，重锤应能自由下落孔底；第六，为了保证桩头夯实质量，桩头超出设计桩顶标高50cm，其上虚桩可采用黄土回填并轻夯至地面；第七，水泥土回填过程中，应认真控制并记录每一桩孔的填料数量和时间，发现问题及时处理。第八，水泥土拌制根据回填要求随拌随用，已拌的水泥土不得超过6h，被雨水淋湿浸泡后的水泥土严禁使用。

3黄土隧道施工的注意事项

黄土隧道施工的注意事项主要表现为：（1）施工中若发现表面有不稳定现象，应当及时用机械手喷射混凝土封闭，并采取加设锚杆、架立钢支撑等措施加强保护。（2）最先做好洞门、洞口与洞顶的排水系统，并妥善处理好原地表的陷穴、裂缝等，以防止地表水浸蚀洞内周边，造成倒塌的现状；（3）黄土隧道施工，应当及时施做仰拱，如果不能及时施做时，为防止边墙变形，发现沉降观测变大应当在实施开挖与浇灌仰拱之前，加设横撑梁顶紧，以防范墙体大变形；（4）开挖作业时要特别注意拱脚下墙脚处断面，如果开挖过大，可使用轻型铝垫板回填或用墙体同标号混凝土垫板回填。如果发现此处土体承载能力不够，应及时加设锚杆或采用其它措施进行加固。钻锚杆孔时，应当采用干钻，严禁采用水钻成孔；（5）如果拱部位于砂层时，为防止喷射混凝土层脱落，可紧贴开挖面放置钢筋网片，作为喷设混凝土层固定支撑点。

4结束语

综上所述，在我国北方地区，黄土是一种常见的特殊土质类型。在大断面湿陷性黄土隧道施工过程中，需要去加强对其地基进行处理，并且需要结合实际，合理运用开挖施工技术和地基加固施工技术。

参考文献

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