维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第５期 ２ ０ ０ ８年２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ ５ Ｆｅｂ．２００８ ・３２９・ 文章编号：１００９．６８２５（２００８）０５．０３２９—０２ 大断面黄土隧道施工技术探讨 李东平 摘要：结合贺家庄隧道施工具体情况，阐述了弧形导坑预留核心土七步流水作业法开挖黄土隧道施工工艺，针对隧道 ● 施工中出现的地表裂缝进行了原因分析，并提出了相应的处理措施以供有关人员参考。 关键词：隧道，施工技术，预留核心土法，工程地质，地表裂缝 中图分类号：Ｕ４５５．４ 文献标识码：Ａ 仰拱紧跟下台阶并及时闭合成环。采用该法施工 《中长期铁路发展规划》的实施和国务院批准的９条客运专 阶分步开挖，线的立项，标志着我国高速铁路建设高潮的到来。郑西铁路客运 时，在上、中、下各台阶形成一定的步距，而且同一台阶左右工作 专线是路网规划“四纵四横”中徐州至兰州快速通道中的一段。 面形成、相互错开后，即可在各工作面按每循环进尺进行平行流 各台阶步距控 郑西客专黄土隧道是目前我国在黄土隧道地区修建的断面最大 水作业。施工时每循环进尺１榀～２榀钢架间距，ｒｎ左右，同一台阶左右工作面错开２榀钢架。 的隧道，开挖断面在１７０ ｍ２以上，同时隧道内采用无碴轨道，对 制在３ 基础要求高，对结构的控制要求严，因此给施工带来一系列问题 需要在工作中加以研究探讨。 １ 工程概况 贺家庄隧道全长１ ８１５ ｒｎ，起讫里程ＤＫ２４１＋６２０ ＤＫ２４３＋ ４３５，线路纵坡５．５％０，隧道按行车速度２００ ｋｍ／ｈ以上客运专线双 线隧道设计，洞内采用旭普林无碴轨道结构，进出口均采用１：２．５ 椭圆台面帽檐斜切式洞门。隧道设计Ｖ级围岩９６ ｒｎ，１Ｖ级围岩 １ ６７１ ｒｎ，进出口明洞４８ ｒｎ。 厂／／② ⑤ ⑦肠 ⑥ 童 衬 注：ｄ为钢架问距，单位为ｉＹｌ 图１ 预留核心土七步流水法施工工序图 １．１地形、地貌 隧道所处区域为黄土台塬地貌，地面高程４００ ｍ～６００ ｒｎ，相 对高差约６０ ｍ。进出口黄土“Ｖ”字型冲沟切割强烈，相对高差较 大，岸坡陡峻。洞顶地形平坦，垦为旱地或果林，植被差。 短台阶施工的主要工序如下。 ２．１ 上导施工 拱顶在大管棚的保护下，人工风镐配合机械由上而下弧形开 挖①部并预留核心土，开挖后立即初喷４ ｃｍ厚混凝土，封闭作业 面，然后架立钢架，安装钢筋网片及连接钢筋，钻设径向系统锚杆 １．２水文地质特征 地表水不发育，为沟内季节性流水。地下水为黄土内空隙潜 水，由于黄土塬地势较高，黄土垂直节理发育，冲沟切割较深，地 下水排泄畅通，隧道所遇空隙潜水水量有限。 １．３工程地质 和锁脚锚管并将钢架和锁脚锚管焊接牢固后复喷混凝土至设计 厚度，形成较稳定的承载拱。为控制沉降，拱脚除锁脚锚管加强 外，必要时扩大拱脚施工，提高承载力。 ２．２中、下导施工 在上导承载拱作用下，进行中、下导施工。中、下导按以下方 １）地层岩性。该段分布地层有第四系全新统坍滑堆积（ ） 式开挖：首先开挖②部，然后再开挖③部，使同一台阶左右工作面 粘质黄土、上更新统（ ）粘质黄土、中更新统（Ｑ）粘质黄土、砂质 错开一定的距离（一般控制在２榀钢架间距），严禁同一台阶侧墙 黄土。２）地质构造。未见构造形迹。３）不良地质。ａ．坍滑：位于 对挖，使拱架悬空，最后再开挖④部核心土。下导的开挖与中导 出口ＤＫ２４３＋３２０－－ＤＫ２４３＋３７７段，主要由于连霍高速公路三门 的施工相同。 峡生活服务区的下水管道断裂，废水下渗形成表层黄土坍落，范 ２．３仰拱施工 围５７ ｒｎＸ ３０ ｒｎ，厚２ ｍ～１０ ｒｎ，分布于隧道出口洞身上。ｂ．黄土 仰拱开挖长度每３ ｍ～６ ｒｎ施作一次，距下台阶最大距离控 陷穴：ＤＫ２４３＋４００－－ＤＫ２４３＋４２５线路左侧分部一黄土陷穴，主要 制在２０ ｒｎ，有条件时需紧跟。为减少仰拱填充混凝土施工缝，其 为地表水沿节理下渗，带走黄土中细小颗粒，引起土体陷落形成。 初支分次闭合，仰拱衬砌和填充混凝土分次整体浇筑，长度控制 ２施工方法 施工中严格按照“先探测、管超前、非爆破、严控水、强支护、 勤量测、早衬砌”的原则组织施工。 在一幅栈桥长度范围之内即可。 为了解决出碴、进料运输与仰拱施工之间的干扰问题，保证 仰拱施工质量，加快施工进度，施工过程中在已开挖仰拱上铺设 充施工。 Ⅳ级围岩段采用弧形导坑预留核心土七步流水法施工，设计 栈桥，出碴运输车辆在栈桥上行驶，栈桥下进行仰拱以及仰拱填 支护参数为：Ｉ ２０ａ型钢钢架，间距０．８ ｍ～０．９ ｍ。 先开挖上部导坑成环形，并进行初期支护，再分步开挖剩余 ３施工中出现的问题 部分的施工方法。施工工序见图１。 ２００６年７月２ ｔ３当隧道掘进至ＤＫ２４３＋３３３．７里程时（设计 施工中采用弧形导坑预留核心土七步流水作业法开挖，即先 Ⅳ级围岩地段，距离洞口７１ ｍ），发现土层含水量增加，地质条件 采用大管棚或超前小导管护顶，将隧道断面分为上、中、下三个台 变差，与设计Ⅳ级不符，土层结构较为松散，随即发现地表出现裂 收稿日期：２００７—１０—１６ 作者简介：李东平（１９７０一），男，工程师，中铁十二局集团公司，山西太原０３００２４ 维普资讯 http://www.cqvip.com
．３３０． 誊雾；努 山 西建筑 纹，同时监测到已施工段拱顶下沉加剧，之后至７月１３日的开挖 掘进。 １）该段分布不良地质体，地层岩性差，而支护参数未考虑加 施工中，发现地表裂缝随掌子面向前发展，因此于７月１４日停止 强；２）由于洞顶高速公路排污管道污水下渗，导致土层自稳能力 下降；３）根据地表裂缝显示洞身存在偏压现象；４）施工中仰拱未 能及时闭合。 ４原因分析 圈２ 贺家庄隧道出口洞顶地表裂缝处理卸载及反压回填平面圈 ５采取的主要措施 １）根据监控量测反馈，在发现拱顶下沉量较大后，随即采取 保了隧道的安全，达到了预期的效果。同时，需要解决采用弧形 导坑预留核心土七步流水法施工中如何能更好地解决隧道沉降 变形的问题。 了抬高钢架的措施，确保了二次衬砌厚度；２）增加锁脚锚管，增加 初期支护的强度；３）扩大拱脚增加拱脚受力面积，提高钢架支承 １）根据贺家庄隧道变形量测资料显示，隧道下沉的主要形式 能力；４）自２００６年７月１３日发现地表裂缝随掌子面向前发展， 为初期支护的整体下沉。变形发展一般分为３个阶段：第一阶 上导开挖后１ ｄ－－３ ｄ，变形下沉小，拱部仅轻微下沉拱脚轻微 根据裂缝走向判定隧道存在偏压现象，并且山体有滑动迹象，因 段：此于７月１４日停止了掘进，等待设计处理方案。之后按照设计 方案采取了如下措施：ａ．洞顶局部清方减载，线路左侧进行反压 内移，变形量一般为１ ｃｍ－－３ ｃｒｎ。第二阶段：迅速发展阶段，该阶 段从下半断面落底挖边墙马口开始，洞室变形发展迅速。变形量 ｃｍ～１０ ｃｍ。第三阶段：变形趋于稳定阶段，该阶段从仰拱 回填，回填高度至隧道拱顶处（见图２）；ｂ．地表高速公路生活区排 达到３污管道进行了改移；ｃ．洞口边仰坡尽快按设计边坡刷方；ｄ．洞内 初期支护闭合成环，仰拱混凝土施工完成后开始，至二次拱墙模 掌子面暂时停止掘进，弧形开挖暴露面采用锚网喷封闭，参数：喷 筑衬砌施工完成止。隧道开挖后总的变形量值和迅速变形阶段 完全受控于仰拱封闭的时间，仰拱早封闭则总变形 混凝土厚ｉ５ ｃｒｎ，螂钢筋网，间距２０ ｃｒｎ×２０ ｃｒｎ， ２砂浆锚杆， 结束的时间，量小，仰拱晚封闭则总变形量大，仰拱封闭的时问是变形的一个 每根长５．０ ｒｒｌ，问距２．０ ｒｒｌ，梅花形布置；ｅ．ＤＫ２４３＋３２８～ＤＫ２４３＋ 及时反 ３２４采用编织袋装土码砌至拱脚位置。ＤＫ２４３＋３２８～ＤＫ２４３＋ 关键控制点。２）加强监控量测，切实做好监控量测工作，确 ３１０段设Ｃ２０钢筋混凝土临时仰拱进行封闭，临时仰拱厚度 馈信息、指导施工，以便及时调整预留变形量及初期支护参数，施工中应常注意黄土含水 ３０ ｃｎ２，内设Ｉ １８型钢，间距０．８ ｍ，及双层ｑ）ｒ８钢筋网，间距２０ ｃｎ２ 保初期支护不侵入二次衬砌界限。３）及时提出设计变更，确保施工安全。 ×２０ ｃｌｎ。根据量测值必要时加设钢筋混凝土横撑；ｆ．尽快施作洞 量、地质状态等的变化，口段二次衬砌及明洞；ｇ．ＤＫ２４３＋３１０－－ＤＫ２４３＋１５０段采用ＣＲＤ 法工法。 参考文献： ［１］王耀民．隧道超欠挖的控制［Ｊ］．山西建筑，２００５，３１（５）：１３０— １３１． ６结语 通过采取了以上处理措施，洞内及地表变形已趋于稳定，确 ［２］张卫庆．公路隧道施工中的地质灾害及对策［ｊ］．山西建筑， ２００５，３１（２３）：１０６—１０７． Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｌｏｅｓｓ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ＬＩＤｏｎｇ－ｐｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈ￣ｉａｚｈｕａｎｇ ｔｕｒｍｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｉｔ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｌｏｅｓｓ ｔｕｎｎｅｌ ｏｎｓｃｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈ— ｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｒｃ ｇｕｉｄｅ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｃｏｒｅ ｓｏｉｌ ｍｅｔｈｏｄ ｓｅｖｅｎ－ｉｎｃｈ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｌｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｒａｃｋ ｔｈａｔ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｕｅ—ｒ ｔｉｏｎ ｉｔ ａｎａｌｙｓｅｓ ｉｔｓ ｒｅ＆ｓｏｎｓ，ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｅｐｓ ｔＯ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔＯ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｐｅｏｐｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｏｒｃｅ ｓｏｉｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｏｊｅｃｔ ｅｃｏｌｏｇｙ，ｓｕｒｆａｃｅ ｃｒａｃｋ