黄土隧道初期支护施工工艺

摘要：本文主要简单介绍黄土地层对铁路隧道施工的影响，以及在黄土地区铁路隧道开挖、支护、防水及排水、等阶段的质量控制要点。

关键词：隧道；黄土；施工技术；质量控制 中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号： 一、工程概况

新建铁路太原至中卫（银川）线，是设计时速为200km客货共线双线铁路，线间距4.4m。下白霜2号隧道施工里程gdk192+270～gdk192+446.5，全长176.5m，隧道位于山西省吕梁市柳林县境内，下白霜村北面的冲沟里。 二、自然条件

1.地形、地貌、地震情况

下白霜2号隧道位于柳林县境内的下白霜村。地处山西黄土丘陵区，地形起伏较大，沟壑纵横，冲沟极为发育。隧道进口、出口均位于下白霜北面的大冲沟内，黄土覆盖，未见基岩，植被以农田为主。本区段地震烈度为ⅵ，地震动峰值加速度系数为0.1g。 2.黄土地质特性

黄土节理发育，结构强度低，具有显著的湿陷性，使围岩迅速丧失自稳能力，极易造成坍塌。下白霜2号隧道

gdk192+278~gdk192+345为黄土v级围岩，采用预留核心土三台阶法施工。

3气象特征

中温带亚湿润大陆性气候,季风气候特征明显。 三、工程环境 1.交通条件

本工程交通条件良好，孝枊铁路贯穿东西，307国道、汾军高速公路、省道、县道等形成发达的公路交通网络，运输十分便利。 2.动力原料、通讯及其他条件

工程附近有较大规模的石油公司，可提供丰富的动力资源；电讯网络覆盖率高，通讯条件良好;工程用电可就近接驳输电线路。 四、主要施工工艺和控制要点

本隧道黄土ⅴ级围岩采用预留核心土三台阶法开挖，上、中台阶采用人工配合机械开挖，下台阶及仰拱部分采用预裂爆破法施工，开挖循环进尺为0.6m。喷砼采用湿喷机作业,机械配合人工安装锚杆、拱架和钢筋网。为确保施工安全，测量工作必须及时进行。 三台阶法施工工艺流程见图1-1，三台阶法施工工序见图1-2。 三台阶法施工工序说明：

第1步：开挖①部后及时进行上台阶初喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，形成较稳定的拱部； 第2步：在滞后①部4～6m后开挖②部（核心土）；

第3步：开挖③部，架设钢架并进行中台阶喷、锚、网系统支护； 第4步：开挖④部，架设钢架并进行下台阶喷、锚、网系统支护； 第5步：开挖⑤部仰拱，并及时施作仰拱衬砌砼、填充混凝土。

第6步：根据围岩量测结果，适时进行二次衬砌施工。 图1-1：三台阶法施工工艺流程

图1-2：三台阶法施工工序图

1.砂浆锚杆施工工艺

采用锚杆钻机钻孔，注浆工艺依据锚杆分布位置不同，拱部采用双管排气注浆法；侧墙采用单管注浆法。注浆设备采用高压注浆泵。 1.1砂浆锚杆施工工艺流程

见图1-3“砂浆锚杆施工工艺流程图”。 1.2砂浆锚杆施工控制要点

锚杆预先在钢筋加工厂按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，孔深偏差值不大于±50mm，。对于边墙锚杆先用注浆泵将m30水泥净浆注入孔内，注浆压力0.5～1.0mpa。待孔内砂浆终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。

a．开孔前做好量测工作，按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，外插角为15～20°之间。

b．黄土地层施工锚杆时采用干钻，严禁用水钻。孔位定位偏差不大于20mm，孔斜度不超过±10。钻孔过程中，锚杆钻孔深度宜比锚杆增加50mm；

c．钻孔完后需用高压风将孔中粉尘及其他杂物全部清除出孔外；

d．砂浆采用适宜配合比，注浆时，注浆管应插至距孔底50~100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出；杆体插入后，若空口无砂浆溢出，应及时补注；

e．杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95%，锚杆安装后，不得随意敲击。

图1-3砂浆锚杆施工工艺流程图

2.钢筋网施工

钢筋网片采用φ8钢筋焊制，网格间距为20×20cm，在钢筋加工场内集中加工。钢筋焊接前要先将钢筋表面的油渍、漆污和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均清除干净；加工完毕后的钢筋网片应平整，钢筋表面无削弱钢筋截面的伤痕。 2.1钢筋网施工工艺流程

见图1-4“挂钢筋网施工工艺流程图”。 图1-4挂钢筋网施工工艺流程图

2.2钢筋网施工控制要点

制作钢筋网的钢材品种、级别、规格和数量必须符合设计要求。加工质量主要包括加工网格尺寸、以及焊接质量；安装质量主要包括搭接长度，是否与锚杆焊接等。

a．钢筋须经试验检测合格，使用前要除锈，并在加工车间制作。 b．钢筋网片按初喷面的起伏进行敷设，与锚杆尾焊接。挂网在

初喷砼及施作锚杆后进行。

c．喷射砼时，应减小喷头至喷射面的距离，并调整喷射角度，降低回弹量，钢筋保护层厚度不得小于2cm。 3.钢架的施工

采用i20a型钢钢架。钢架的施工控制重点为钢架原材质量、制作和安装质量。加工质量主要包括加工尺寸、钢架的强度、刚度以及焊接质量；安装质量主要包括安装尺寸、标高和间距、倾斜度等必须符合相关技术规范要求；钢架应有牢固的基础并与围岩密帖，同时与锚杆焊接牢固，形成整体。 3.1钢架的施工工艺流程见图1-5 图1-5 钢架施工工艺流程框图

3.2钢架的施工控制要点

a．钢架按设计尺寸在洞外制作，制作时严格按技术规范执行,保证每节的弧度与尺寸均符合要求,每节两端均焊连接板,节与节之间通过连接板用高强度螺栓连接牢靠，洞外加工后试拼检查。 b．钢架安装尺寸允许偏差：横向和高程为±5cm，垂直度±2°。 c．钢架安装时，严格控制内轮廓尺寸且预留沉降量，防止侵限。 d．钢架安装好后，用锁脚锚管加以锚固，防止其发生移位。 e．钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm。拱脚开挖超深时，加设钢板或砼垫块。超挖较大时,拱背环向每隔2m垫填高标号混凝土垫块或钢锲。

f．两排钢架间用钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距符合设计要求，以便形成整体受力结构。 4.喷射混凝土施工工艺

喷射混凝土施工必须紧跟开挖面，喷射混凝土在拌和站集中拌和，由混凝土搅拌车运至作业面，采用湿喷机喷射作业。在掌子面开挖后先初喷4cm厚混凝土，挂钢筋网、安装型钢钢架、施作完锚杆后再复喷至设计厚度。

4.1喷射混凝土施工工艺流程见图1-6 4.2喷射混凝土施工控制要点

a．喷射混凝土的坍落度宜控制在80～130mm，喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。 图1-6 喷混凝土施工工艺流程图

b．喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。

c．喷砼前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，检查喷射混凝土厚度的控制标志是否在锚杆或钢架上标出。

d．严格控制喷头与受喷面的距离及喷射方向与受喷面的夹角，喷射作业要自下而上，分段分层进行。

e．喷射完成后，测量其平整度和断面，并将此断面与开挖断面对比，确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。

f．严格控制拌合料中c50碳素纤维比例，并拌合均匀，以确保喷射到受喷面上的混凝土中碳素纤维均匀分布。

五、结束语

近几年我国铁路建设的高速发展，在黄土地段修建隧道越来越多，地质条件十分复杂，施工的过程中易发生隧道塌方、掉块等不良地质灾害，危及施工的安全，所以了解黄土地层铁路隧道施工中初期支护的质量控制要点就显得尤为重要。在黄土地层修建铁路隧道工序复杂、影响质量的因素多，在施工各阶段控制好工序质量，及时消除质量隐患，才能确保黄土隧道施工的质量。因此隧道施工时必须要做好施工前的预报预测、施工中采取加强措施、施工后的监控量测工作，确保隧道结构的稳定及安全，避免事故的发生。

参考文献：

1、《地下工程浅埋暗挖技术通论》王梦恕安徽教育出版社 2、《铁路工程施工技术手册 隧道》 铁道部第二工程局中国铁道出版社

3、《铁路隧道施工技术规范》人民铁道出版社人民铁道出版社 作者简介：梁鹏（1984年），男，助理工程师，从事铁路施工技术管理工作