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浅埋黄土隧道明挖暗做施工技术发表时间：2019-09-08T18:18:11.790Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：莫锦健[导读] 摘要：从黄土的特性开始分析，通过对黄土隧道施工各步骤的介绍，结合本项目施工过程中一些事故总结，对黄土隧道施工提出了一些应注意事项和事故处理方法。
广州诚信公路建设监理咨询有限公司广东广州 511431摘要：从黄土的特性开始分析，通过对黄土隧道施工各步骤的介绍，结合本项目施工过程中一些事故总结，对黄土隧道施工提出了一些应注意事项和事故处理方法。
关键词：黄土隧道；施工技术一、黄土的地质特点分析黄土是第四纪干旱、半干旱气候条件下形成的一种特殊土，基本色调是黄色，颗粒成分以粉粒为主，颗粒直径小于0.005mm，约占整个颗粒的50～75%，大于0.25mm的颗粒几乎没有，同时黄土层理不明显，具柱状节理，垂直节理发育，直立性强，有堆积间断的剥蚀面，黄土表层多具有湿陷性，容易产生潜在的剥蚀而形成坍穴。
黄土地层一般分为老黄土和新黄土两大类。
老黄土基本特性：老黄土由于其颗粒间的大孔隙多数经过地质的严密积压过程而不具有湿陷性，土体承载力较高，一般老黄土埋深较大，含水率比新黄土高，一般为15～40%，与隧道位置原始地应力相比，强度较低，容易发生屈服形成塑性区，即易发生塑性变形，可进行柔性支护和适度释放塑性变形，但是如果无支撑或者支护强度不足，会导致土体蠕变过大而形成塌方。
因为老黄土的变形存在蠕变这个特性，且有一个较长的发展过程，所以即使隧道内初期支护短期内无收敛和变形，也应该及时施工二次衬砌。
不过对于老黄土而言，土体含水量的大小对施工的影响很大，会直接影响围岩的稳定、施工开挖和初期支护的安全，尤其是影响初期变形量的一个重要指标。
新黄土特性：新黄土一般覆盖在老黄土之上，厚度一般为30～50米，质地均匀，含水率较小，一般为5～15%，具有多孔性和垂直节理，有肉眼能看到的大孔隙，呈松散结构状态，密度较低，垂直节理面上因节理切割形成竖向的软弱层，软弱层之间粘聚力很小，多个软弱面互相切割，形成与周边围岩粘聚力很小的面状体，在下部隧道开挖过程中面状体容易塌落形成临空面，受开挖扰动和支护缺陷的影响，在自身重力的作用下形成塌方。
2012年3月内蒙古科技与经济March 2012 第6期总第256期Inner Mongolia Science T echnology &Economy No .6Total No .256黄土隧道的施工技术及监理控制X李文盛1,孙 强2(1.内蒙古包头铁道职业技术学院;2.内蒙古沁原监理公司,内蒙古包头 014000) 摘 要:通过对北同蒲雁门关隧道进口黄土段的施工方法及控制要点的介绍,为以后类似工程的施工、监理提供一定的经验。
关键词:黄土隧道;施工技术;控制要点 中图分类号:U 455 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)06—0118—021 雁门关隧道工程概况雁门关隧道起讫里程DK110+855～DK124+940,全长14.085km 。
隧道设计为直线、单洞双线隧道,设人字形排水坡,变坡点在DK120+980,上坡坡度为7‰,下坡坡度为3‰,最大埋深约820m 。
隧道共设置3座斜井,其中:1#斜井长1.445km (临时斜井),2#斜井长2.385km(永久使用斜井);3#斜井长1.384km (临时斜井)。
隧道穿越以恒山山脉为主干的构造侵蚀、剥蚀基岩山区地貌,地面山高谷深,群峰连绵。
由于特殊的地理、气候和构造条件,隧址区水文地质条件极为复杂,地下水对工程有较大影响。
隧道长、地质条件复杂、不良地质段落长、种类多(断层破碎带正洞16处、1#斜井2处、2#斜井3处,涌水量大、易突水、突泥),施工难度大,是该隧道的主要特点。
雁门关隧道进口端DK110+855～DK111+500(645m )为山前洪积扇,地形较平缓,其中DK 111+240～DK 111+270为洪积扇中的冲沟。
主要由新黄土、细圆砾土、粗圆砾土组成,中密,局部夹漂石,有微量地下水,结构松散。
进口浅埋段围岩地质差,洞顶覆盖层薄,土体自稳能力较差,变形、塌陷现象极易发生。
笔者仅就进口段大断面黄土隧道的施工技术、监理控制问题进行探讨。
黄土隧道施工中的安全控制重点及应对措施摘要：在新时代高质量发展的推动下，为了确保现场施工安全。
首先需要认识到具体项目的操作特点、重点、难点，结合项目及现场实际情况做好施工的安全控制，控制好有关安全要点，采取合理、恰当的处理措施，从而提高工程安全质量的管控水平。
关键词：黄土隧道隧道施工施工安全安全管控重点预防措施引言我国疆域辽阔，国土资源丰富，在这样的环境下，会有很多不同的地质条件，需要充分认识到其中地质、水文、环境特点等各方面情况，做好各类基础性工作。
黄土自身具备着很多特点，较强湿陷性是其中之一，因此在该类土质建设过程中，要结合具体施工操作及项目自身的特点，进行有针对性的安全控制，从而做到安全第一的目标。
一、隧道概况蒙华铁路第七合同段杨台隧道位于陕西省延安市，隧道起止里程为DK367+178.19-DK368+245.19，长度为1067m。
杨台隧道位于陕北的黄土高原，为单洞双线隧道。
当地地形地貌属于典型黄土区，沟壑纵横。
进口段山体边坡坡率60°～70°，出口段边坡坡率30°～40°，植被覆盖较好。
隧道进口左侧为一滑坡体，滑坡体物质主要为新黄土，黄土陡坎处可见节理发育，并且可见裂缝沿节理发展。
DK367+185-DK367+300陷穴发育，分布在线路两侧，约15～72m，直径5～8m，最深3～6m。
该隧道最大埋深128m。
在施工过程中，仍然存在着一定难点和重点需要认真对待，结合现场实际情况，采取针对性的控制、预防措施，提高控制效果和质量，规避安全质量问题。
二、施工重难点分析（1）地质条件对施工安全的影响该隧道在典型黄土区，如果不提前采取有效措施加以控制，这样的情况会影响后续施工，甚至会对施工安全带来一定程度影响等问题，控制不好尤其容易出现洞内坍塌、地表沉陷等问题，根本原因在于其自身地质与土质特点相对特殊。
黄土自身土质相对较为松软，其承载能力和排水能力十分脆弱，具有突发性、容易失控，这样的情况直接影响着最终施工质量和施工安全，甚至会对施工过程带来不可估量的影响。
隧道施工技术一、掘进技术1、人工开挖：主要适用黄土地区或破碎松散岩石或土质隧道。
一般用新型手持式封鎬。
十锅镐进行掘进，用铁锹、簸箕和翻斗车进行装渣和出渣。
人工掘进对围岩扰动小，能有效保护围岩,防止围岩因扰动过大而发生塌方。
但掘进速度慢，工人劳动强度大。
2、钻爆开挖：即是通过钻孔、装药、爆破开挖岩石的方法，简称钻爆法。
这一方法从早期由人工手把钎、锤击凿孔，用火雷管逐个引爆单个药包,发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔，应用毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等爆破技术.施工前，要根据地质条件、断面大小、支护方式、工期要求以及施工设备、技术等条件，选定掘进方式（1）打眼前必须先放好断面中线,水平，并在开挖面划好轮廓线，按钻爆参数图布置炮眼位置。
（2）炮眼的深度、角度、间距按钻爆参数要求确定。
掏槽眼间距误差和眼底间距误差不得大于5cm，辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm，周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m,眼底不超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm.内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm,炮眼深度超过2。
5m时,内圈炮眼与周边眼宜采用相同的斜率。
（3)掏槽眼布置在开挖断面的中央稍靠下部,以使底部岩石破碎，减少飞石。
周边炮眼应沿设计开挖轮廓线布置，辅助眼应交错均匀地布置在周边眼与掏槽眼之间，并垂直于开挖面打眼,力求爆下的石碴块体大小适合装碴的要求。
开挖断面底面两隅处，应合理布置辅助眼，适当增加药量，消除爆破死角。
断面顶部应控制装药量,防止出现超挖量.（4）装药前应将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。
已装药的炮眼应及时用炮泥堵塞密封。
周边眼的堵塞长度不宜小于20cm，采用预裂爆破时，应从药卷顶端进行堵塞，不得只堵塞在眼口。
（5）钻爆施工中严格控制超欠挖。
当岩层完整、岩石抗压强度大于30Mpa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分欠挖,隆起量不得大于5cm。
黄土地质的隧道施工技术分析摘要：隧道是公路工程结构的主要组成部分，而在黄土地质上进行隧道施工难度极大。
本文首先探讨了地质隧道施工的难点问题，然后通过工程案例具体分析了其施工技术：洞口段施工、洞身开挖、开挖支护和洞内路面施工的主要技术和措施。
关键词：黄土地质；隧道；施工中图分类号： u45 文献标识码： a 文章编号：1 黄土地质隧道施工的难点问题黄土地质一般位于我国西北与北部地区，广泛分布与山西、陕西、内蒙古等地区【1】。
这些地区隧道施工中环境条件对工程的影响极大，黄土地区温度变化快、气候环境恶劣给隧道施工造成了很不利的影响【2】。
(1)工作效率低：由于昼夜温度变化大，风沙大，缺少，在黄土地质施工必须坚持按《黄土地质保障指导意见及保障措施》的要求安排工作强度、作息时间、劳动保护以及“机械施工为主”的原则组织施工生产，因此工人劳动效率大大降低【3-4】。
(2)施工技术要求高：黄土隧道施工极易产生垮塌问题，因此必须坚持以保护地质出发、合理安排进度和工序、做好各工序的衔接为原则，综合考虑隧道掘进、防排水、防寒保暖、低温砼施工、施工机械配套、通风、施工人员安全防护、新材料的运用等一系列技术问题【5-6】。
2 黄土地质的隧道施工的案例分析2.1 工程概况某某高速公路是国家规划的西北高速公路的重要一段，途径陕西、山西、甘肃等12个县市区，地质多为黄土台塬、黄土梁峁、黄土沟壑区，某某隧道为上、下行分离式隧道，长度为1385m。
隧址区分布土体主要包括q1del土体、q4pl亚粘土、q3eol黄土、q2eol 黄土，其中q2eol黄土属于老黄土，为低压缩性土，为构成隧道围岩的唯一土体。
隧道地段基岩内发育有三条正断层，但均对隧道基本无影响。
隧道洞口地区地表发育有垂直节理，密度1条/3-5m，2-3mm，有粉土质充填，对洞口浅埋段影响较大。
2.2 施工措施2.2.1 洞口段施工某某隧道上行线分别在进口设8m、出口设20m的明洞，下行线分别在进口设10m、出口设10m的明洞，明洞施工均采用明挖法。
黄土隧道施工技术要点隧道是一种人工开凿的地下通道，被广泛应用于交通、水利、矿山等领域。
黄土隧道是指在黄土地质条件下进行的隧道施工工程。
黄土作为一种常见的土壤类型，在隧道施工中常常遇到。
为了确保黄土隧道施工的顺利进行，需要掌握一些关键的技术要点。
本文将重点介绍黄土隧道施工的技术要点，以便工程师和施工人员能够更好地理解和应用。
1. 黄土隧道勘察黄土隧道的勘察是施工前必不可少的工作。
隧道勘察包括地质勘察和水文勘察两个方面。
地质勘察主要是了解黄土的性质、分布和变形特征，以及地下水位和地下水流情况。
水文勘察则是为了了解黄土中的水文参数，如渗透系数、饱和含水量等。
通过详细的勘察，可以为后续的施工工程提供准确的数据和参考。
2. 黄土开挖与支护在黄土隧道施工中，开挖和支护是至关重要的环节。
黄土的开挖主要采用传统的爆破和机械开挖方法，但需要注意控制开挖的深度和速度，防止坍塌。
在支护方面，黄土隧道常采用的方法包括钢筋混凝土衬砌和喷射混凝土支护。
钢筋混凝土衬砌可有效地增加隧道的强度和稳定性，同时还可以防止水流进入隧道。
而喷射混凝土支护则可以加固黄土并增加其抗渗性。
根据具体的工程要求，选择合适的支护方法十分重要。
3. 地下水处理由于黄土地质条件的特殊性，地下水问题是黄土隧道施工中常见的难题。
地下水的渗入会对施工进度和施工质量造成很大的影响。
因此，在施工前需要进行合理的地下排水设计，并采取相应的措施来控制地下水位。
对于黄土隧道，通常采用的地下水处理方法有降水井、排水沟和地下水处理站等。
通过这些措施，可以在一定程度上控制地下水位，为施工提供良好的工作环境。
4. 地表沉降控制黄土隧道施工会对地表产生一定的沉降和变形。
为了保证隧道施工对周围环境的影响最小化，在设计和施工过程中需要注意地表沉降的控制。
通常，地表沉降的控制可以通过合理的支护设计和监测系统来实现。
在支护设计上，可以选择较为柔性的支护结构，以减小对周围土体的影响。
同时，还需要建立完善的监测系统，对地表沉降进行实时监测，及时采取相应的措施。
一、工程概况本项目位于我国某山区，隧道全长5000米，其中黄土段约3000米。
黄土隧道地质条件复杂，施工难度大，为确保隧道施工安全、质量及进度，特制定本专项施工方案。
二、施工原则1. 严格遵循国家相关法律法规和行业标准，确保施工质量、安全、环保。
2. 采用先进的施工技术和设备，提高施工效率。
3. 加强施工管理，确保工程进度。
4. 严格控制施工成本，提高经济效益。
三、施工工艺及方法1. 隧道开挖（1）采用台阶分布开挖法，即环形开挖留核心土法，减少对土体的扰动。
（2）上半断面人工用风镐及电铲掏槽，掏槽宽度约1m，纵向掏槽深度每次约0.8m。
（3）开挖后立即喷射4cm厚的20号砼封闭断面，防止孔隙水渗出。
2. 支护及衬砌（1）采用超前管棚支护、钢拱支撑、挂网、打锚杆等加强土体强度及限制围岩应力重新分布。
（2）钢拱规格为20a，按设计断面计算用量。
拱架之间间距依每次开挖长度约为0.8m，每榀钢拱纵向用20钢筋连接，钢筋间距1.2m。
（3）管棚尾端焊接于拱架腹部，增强共同支护作用。
（4）喷射砼填充钢拱间空隙，确保拱架与开挖轮廓之间的所有间隙用20号砼喷射充填密实。
3. 施工组织与控制（1）隧道根据施工现场场面状况，采用单向掘进，隧道进口布置一个隧道专业机械化施工队。
（2）洞内施工开挖、出渣初期支护与二次衬砌模筑砼平行作业。
（3）隧道路面待贯通后从洞口反向施工。
（4）根据地形地貌及工期要求，本隧道不设施工支洞。
四、施工进度安排1. 隧道开挖：计划工期为12个月。
2. 支护及衬砌：计划工期为6个月。
3. 隧道验收：计划工期为2个月。
五、施工安全及环保措施1. 施工安全：严格执行《隧道施工安全管理规定》，加强施工现场安全管理，确保施工人员安全。
2. 环保措施：严格控制施工现场扬尘、噪音、废水等污染，采取有效措施减少对周边环境的影响。
六、施工质量保证措施1. 严格执行国家及行业标准，加强施工过程质量控制。
2. 对关键工序进行严格检验，确保工程质量。
黄土隧道施工安全技术与风险控制一、风险分析解决黄土的湿陷性问题是在我国西部修建铁路的第一要务。
湿陷性黄土俗称大孔土，是一种在第四纪时期形成的、颗粒组成以粉粒为主的黄色或褐黄色粉状土，属于非饱和欠压密的土，具有较大的空隙率和较低的干密度，是产生黄土湿陷性的根本原因。
在土体的自重应力和附加应力共同作用下，受到水的浸湿时将发生急剧而大量的附加下沉，这种现象称为湿陷性。
湿陷性黄土土质松软、不稳定、空隙大，承载力极低，遇水沉落，而且黄土湿陷变形具有突变性、非连续性和不可逆性，施工中易产生变形和坍塌。
当湿陷性黄土受到水的浸湿后在自重应力作用下即产生湿陷，称为自重湿陷性黄土。
在湿陷性黄土隧道施工时，有两大问题：一是湿陷性黄土地基的处理；二是黄土隧道开挖后，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。
相比于一般隧道施工，黄土隧道风险体现在：（1）水的处理是黄土隧道施工安全的关键，若防排水措施不当，可能使隧道因黄土湿陷性而坍塌。
（2）若采用钻爆法开挖，可能使隧道因受到较大扰动而坍塌。
（3）若机械开挖墙脚、拱脚等隅角处，可能因扰动较大或碰撞而造成隧道坍塌。
（4）若忽视垂直节理，可能因措施不当而造成隧道坍塌。
二、风险控制重点（1）杜绝防水不严、排水不当等不安全状态。
（2）严防钻爆法开挖的不安全行为。
（3）杜绝机械开挖墙脚、拱脚等隅角处的不安全行为。
（4）加强垂直节理的观察，分析拱顶坍塌的可能性，及时采取措施。
杜绝忽视垂直节理分析处理工作的不安全行为。
三、风险控制技术措施（一）水的处理1.洞口水处理（1）进洞前应按设计做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统，排水沟应进行铺砌，防止地表水下渗。
（2）洞门施工应在雨季前完成。
2.地表降水（1）对地表冲沟、陷穴、裂缝等应采取回填夯实、填土反压、改变地表水径流等措施，将水排至隧道范围以外。
（2）洞口浅埋段地表冲沟、陷穴、裂缝等，对水的处理除应采用上述方法外，还应用砂浆抹面，避免水流下渗影响结构安全。
黄土隧道开挖施工技术措施针对黄土基底承载力低、侧应力较大、湿陷性及埋深浅等特点，施工时严格执行“管超前、短进尺、强支护、勤量测、早成环”的施工原则，确定黄土隧道总体施工方案采用分台阶环形预留核心土无爆破开挖方法，即洞身分上下台阶，上导坑采用环形预留核心土开挖初期支护紧跟，下导坑左右边墙跳槽开挖支护，仰拱紧跟下导坑施工，施工中初期支护及早封闭成环，并进行持续的监控量测，数据指导现场施工。
黄土隧道施工要点：⑴浅埋段和含水量较大地段设置超前小导管，根据开挖情况可减小环向设置间距直到消除拱部开挖掉块现象为止。
深埋和地质情况较好地段开挖无掉块现象可不设。
⑵锁脚锚管是保证初期支护安全的重要措施，根据实际变形情况除认真施做锁脚锚杆保证质量外，在每分节处可增设2根，即由原设计的2根增为4根，根据监控量测资料该措施对控制初支变形效果显著。
⑶扩大拱墙脚是较少拱顶下沉量的有效措施，扩大拱墙脚增大承压面积，既有利于施工过程中竖向压力的传递，也有利于该节点横向受力的稳定。
采用在拱墙脚下垫设槽钢或混凝土垫块，以增大地基承载力，减小初期支护闭合前的整体下沉量。
⑷加密初期支护钢架的纵向连接钢管，提高钢架间的整体受力能力。
⑸开挖时严格控制超欠挖，若钢架背后与围岩不密贴可采用同级混凝土垫块添塞密实或采用注浆保证初期支护钢架背后无空洞以利于钢架和围岩形成联合支护体共同受力。
⑹严格控制钢架的加工和安装质量，使其线性圆顺避免应力集中，另外钢架间连接牢固必要时可加焊钢筋。
⑺仰拱紧跟是确保初期支护安全的根本措施，仰拱及回填混凝土要紧跟掌子面施做，一般距离控制在30m以内，以利于尽早形成完整的筒形封闭环。
⑻机械开挖时预留30cm由人工开挖，较少对围岩的扰动，并保证岩面圆顺，及时初喷混凝土以封闭暴露围岩，增强岩体的整体性，为初期支护的后续工作争取安全时间。
⑼合理控制步长，上中下三部分的步长控制在3~5m，上导坑每次开挖一榀钢架的距离，中下部根据地质情况可一次开挖1~2榀钢架的间距，仰拱开挖控制在3~5m。
浅议高风险黄土隧道施工安全控制施隧道工程是现代基础设施建设中的重要组成部分，而黄土地区的隧道工程则是最需要关注的。
黄土地区的黏土、砂土等土质条件特殊，此外高地应力和低自然渗透性也极大降低了黄土隧道工程的安全性。
因此，高风险的黄土隧道施工，需要各种安全控制施。
一、地质勘探地质勘探是黄土隧道工程建设的基础。
在黄土地区，岩石缺少，黄土层结构复杂，如果不进行细致的地下勘探，就很难保证隧道工程安全。
地质勘探必须考虑隧道施工对黄土地质条件的影响，通过专业技术手段对黄土地区的隧道工程施工安全进行预测和评估。
二、预处理在进行黄土隧道施工前，需要进行预处理，减轻黄土地下应力和压力，提高黄土稳定性。
预处理通常包括多种措施，如锚杆支护、爆破瓦斯抽放等，根据黄土地质条件的不同，预处理方案也要有所不同。
三、明确施工方案从开挖方案到顶板支护，从排水系统到通风系统，从运输设备到照明设备……每一个施工细节都需要谨慎地考虑。
施工方案不仅需要充分考虑黄土地质条件，还要根据地形、气候等多方面环境因素进行评估，选择最佳方案，保证施工安全。
四、合理配置施工人员黄土隧道施工需要合理配置施工人员。
施工前，应对施工人员进行全面培训，提高他们的安全意识，使他们能充分认识高风险黄土隧道施工的危险性。
在施工过程中，应严格执行安全操作规程，遵守安全操作流程。
五、大数据监控为了保证黄土隧道施工的安全性，需要利用大数据技术进行监控。
这里的大数据毫不夸张，隧道工程中需要监测的数据类型非常多，包括地质数据、地形数据、声音数据、振动数据等等，需要将这些数据进行分析、整合和反馈，及时制订应对措施，确保隧道工程安全完成。
总之，黄土隧道施工的安全控制必须得到充分重视。
只有通过有效的控制措施，才能保障隧道的施工安全，并保证隧道工程高质量地完成。
大断面湿陷性黄土隧道开挖施工技术总结前言大断面湿陷性黄土隧道指直径大于12米、黄土水分含量大于20%、地表下埋深不大于20米的高速公路和铁路隧道。
由于湿陷性黄土本身的物理性质不稳定，其开挖施工对技术人员的技术要求高，现将施工技术总结如下。
1.预处理在正式开始开挖之前，需要对隧道开挖初始支护进行预先处理。
主要是对地质条件进行了解和分析，并制定相应的施工方案。
同时，在现场测试和调查的基础上，还需要对隧道预处理进行巩固加固和排水工作。
2.施工工艺2.1 采用分段法开挖对于大断面湿陷性黄土隧道，开挖需要采用分段法。
具体而言，可以采用局部开挖和局部喷浆的方法，将隧道段进行分段，分段之间采用无缝衔接的方式，确保整个隧道的稳定性。
同时，开挖过程中需要注意局部振动，以避免引起不必要的隧道坍塌。
2.2 采用正负向法开挖在开挖的时候，需要借助专业设备进行正负向开挖，这样可以降低土体垮塌的风险，提升施工效率。
同时，在负向开挖的过程中，应当注意防止土体塌方和地下水涌入。
2.3 采用抽水降水法为了保证隧道在施工过程中的工作安全性，需要采用抽水降水法排除地下水，以避免地下水破坏地质条件。
在开挖的同时，还需要设置排水设施，对排水设施进行有效管理和维护。
2.4 采用顶管法支护顶管法支护是一种常用的隧道支护方式，适用于开挖深度小于15米、土体稳定性相对较好的情况。
采用顶管法支护可以有效地减轻施工对地质形态的影响，提升施工效率。
3.施工质量控制施工质量控制是大断面湿陷性黄土隧道开挖施工的关键环节，其质量好坏决定了施工的成败。
在施工中，需要把握施工进度和施工质量，严格按照工艺流程进行作业。
同时，需要定期对施工过程进行检测和监测，及时发现和处理存在的问题，保证施工质量，确保施工安全，维护项目的顺利进行。
4.总结和建议大断面湿陷性黄土隧道开挖施工是一项技术难度较大的工程项目，施工过程中需要综合考虑土质条件、施工工艺、施工质量控制等一系列因素。
2012年3月
内蒙古科技与经济
M arch 2012
第6期总第256期
Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .6T o tal N o .256
黄土隧道的施工技术及监理控制
李文盛1
,孙 强
2
(1.内蒙古包头铁道职业技术学院;2.内蒙古沁原监理公司,内蒙古包头 014000)
摘 要:通过对北同蒲雁门关隧道进口黄土段的施工方法及控制要点的介绍,为以后类似工程的施工、监理提供一定的经验。
关键词:黄土隧道;施工技术;控制要点
中图分类号:U 455 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)06—0118—021 雁门关隧道工程概况
雁门关隧道起讫里程DK110+855～DK124+940,全长14.085km 。
隧道设计为直线、单洞双线隧道,设人字形排水坡,变坡点在DK120+980,上坡坡度为7‰,下坡坡度为3‰,最大埋深约820m 。
隧道共
设置3座斜井,其中:1#
斜井长1.445km (临时斜井),2#斜井长2.385km (永久使用斜井);3#斜井长1.384km (临时斜井)。
隧道穿越以恒山山脉为主干的构造侵蚀、剥蚀基岩山区地貌,地面山高谷深,群峰连绵。
由于特殊的地理、气候和构造条件,隧址区水文地质条件极为复杂,地下水对工程有较大影响。
隧道长、地质条件复杂、不良地质段落长、种类多(断层破
碎带正洞16处、1#斜井2处、2#
斜井3处,涌水量大、易突水、突泥),施工难度大,是该隧道的主要特点。
雁门关隧道进口端DK110+855～DK111+500(645m )为山前洪积扇,地形较平缓,其中DK 111+240～DK 111+270为洪积扇中的冲沟。
主要由新黄土、细圆砾土、粗圆砾土组成,中密,局部夹漂石,有微量地下水,结构松散。
进口浅埋段围岩地质差,洞顶覆盖层薄,土体自稳能力较差,变形、塌陷现象极易发生。
笔者仅就进口段大断面黄土隧道的施工技术、监理控制问题进行探讨。
2 大断面黄土隧道的施工技术及控制要点2.1 黄土的性质
黄土与一般土的不同之处有2点: 构造上的直立性,这个特性决定了黄土力学特性具有各向异性的特点。
它与施工后掌子面的稳定有直接关系。
如果施工后的围岩应力大于黄土直立方向的强度,就会造成开挖工作面的失稳。
湿陷性,这个特性决定了黄土含水量超过一定值或者遇水后会产生很大的“沉陷”变形和承载能力的丧失。
雁门关隧道进口黄土段为弱湿陷性,含水量低,对隧道施工影响不大。
黄土与一般土相同之处,在其成分构成上也分为:砂质土,砂性土为主的土(砂质黄土),施工中这是易发生崩塌的土质。
黏质土:黏质土为主的土(黏质黄土),这是施工中比较稳定的黄土。
2.2 黄土隧道的基本特点
黄土隧道除土质中可能遇到古土壤层以外,岩性均一、工序转换少,施工方法相对单一; 黄土隧道采用人工配合机械开挖,严禁爆破,这样可以把对围岩的扰动降到最低,且能较好的控制超欠挖,开挖面圆顺,避免应力集中; 黄土围岩的蠕变特性及后期压力是其显著特点。
从掌握的资料看,黄土隧道有很大一部分直到运营期间依然出现新的环向、斜向裂纹、甚至发生局部段落下沉现象; 黄土隧道另外一个显著的特点是黄土含水量的大小对施工的影响远远大于普通的岩石隧道。
含水量的大小是直接影响围岩稳定、开挖安全、初期支护、二次衬砌变形量的主要因素。
2.3 黄土隧道的施工原则
按新奥法原理组织施工; 依靠信息反馈,实行动态设计,信息化施工; 突出超前地质预报并纳入施工工序; 坚持“先预报、管超前、严注浆、少扰动、短进尺、强支护、早喷锚、紧封闭、快成环、勤量测”的原则; 严格控制隧道内的施工用水,并做好施工用水的排放管理; 加大设备投入,组织机械化、专业化施工; 施工机械与施工方法相配套,优化资源配置。
2.4 影响隧道开挖方法选择的主要因素2.4.1 分部开挖各部分结构是否稳定。
主要是指竖向或横向分的小块结构稳定性要满足要求,例如台阶法施工中,上导坑的矢跨比要≥0.3才是安全的,如果<0.3,结构会失稳。
2.4.2 是否便于机械开挖及支护结构的安装。
是指尽可能用现代化施工方法设备进行作业,避免原始的高强度作业,以提高劳动效率。
如果空间太小的话,支护结构如钢架的安装、锚杆的打设将变得非常困难或不能按设计角度打设。
那样,支护效果将大打折扣,所以现代施工生产中,要尽可能多的利用大型设备。
2.4.3 支护结束后是否存在隐患。
是指分块安装钢构件后要保证一段时间内钢构件不发生大的变形或破坏。
例如在土质隧道中,如果采用长台阶法施工,上导拱脚在垂直山体压力下,会发生下沉,导致净空不够或初支产生不均匀沉降后开裂或失稳。
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收稿日期:2011-12-22
作者简介:李文盛,男,高级讲师,1992年毕业于长沙铁道学院土木工程系铁道工程专业。
孙强,男,高级工程师,1991年毕业于长沙铁道学院土木工程系铁道工程专业,于2007年11月～2011年12月在新建铁路北同蒲取直线1#标负责雁门关隧道的施工监理工作。
李文盛,等・黄土隧道的施工技术及监理控制
2012年第6期
2.5 隧道开挖施工方法
隧道施工中根据不同的地质状况选择合理的施工方法是非常重要的。
目前国内针对大断面软弱围岩隧道的施工,开挖方法很多,但归纳起来,主要有3种方式:竖向分块,例如CD 法;横向分块,例如台阶法;混合分块,例如CRD 法等。
雁门关隧道采用的是“三台阶七步流水作业法”,
如下图所示。
此法适用于开挖断面为100m 2～180m 2(雁门关
隧道开挖断面129m 3),具备一定自稳条件的Ⅳ、
Ⅴ级围岩地段隧道的施工。
开挖掘进以3个台阶7个工作面同时进行,初期支护先上后下,分步实施,然后连成整体,形成一个承载拱,依据围岩量测结果,调整支护参数,并视围岩程度控制每一循环进尺。
其施工技术特点如下: 施工空间大,方便机械化施工,可以多作业面平行作业,工效较高;部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖下半断面,减小了对围岩的扰动。
在地质结构复杂多变、软硬围岩相间的隧道施工中,便于灵活、及时地转换施工工序,调整施工方法,进度稳定,工期保障性强。
能适应不同跨度和多种断面形式,不需要拆除临时支护,操作便捷,节省投资。
无需增加特殊设备,投入少,操作性强,易推广。
在台阶法开挖的基础上,预留核心土,左右错开分部平行开挖,开挖施工分成多个作业面进行。
分步平行施作拱墙初期支护,混凝土仰拱超前施作,及时闭合构成稳固的初期支护体系,保护围岩的天然承载力,有效抑制围岩变形。
当围岩变形较大或突变时,在保证安全和满足净空要求的前提下,可尽快调整闭合时间。
2.6 大断面黄土隧道的施工控制要点
严格按短台阶法施工,防止初期支护大量下
沉的重要前提。
台阶长度一般为3m ～5m ,如果每天进尺2～3个循环,2天左右初期支护将会迅速成环,从而形成正常循环。
加强初期支护锁脚锚杆,保证初期支护安全的重要措施。
初期支护钢架背后严禁出现任何形式的空洞,这是规范反复强调的也是黄土隧道施工中绝对禁止的。
黄土隧道在施工过程中要尽可能地保持其施工连续性,不能因为客观原因而无谓停工。
土体塌方与石质塌方有着本质的区别:石方在塌到一定程度后,会在塌体上方形成一自然拱,可以维持其稳定,而土体不会形成自然拱,最终结果会是塌至地表,后果比较严重。
及时成环非常关键,这是关系到隧道安全的重要步骤。
黄土隧道特别强调仰拱成环,这是施工最主要也是最关键的环节,仰拱成环包含临时仰拱成环和永久仰拱成环,黄土的蠕变特性决定了黄土在竖向压力和侧向压力作用下会一直有缓慢的位移,如果不及时成环,初期支护会逐渐失稳导致事故发生。
围岩量测是指导施工的重要技术保障。
根据土体含水量的不同,土体对初期支护的压力也会发生变化,实际施工中,拱顶下沉和围岩收敛的值也会分阶段发生变化,隧道断面发生变化也会导致下沉和收敛值发生变化,如何预留沉落量就需要进行认真的围岩量测工作。
围岩量测作为新奥法施工中的重要环节,不光体现在知道初期支护何时收敛,还能提供初期支护钢拱架预留沉落量的大小以保证衬砌净空。
3 结束语
目前,大断面黄土隧道施工技术在国内隧道施工中是一个难点,如何在保证施工安全的前提下提高施工进度已成为广大隧道施工管理者和工程技术人员重点研究的课题。
我们只有通过学习,不断总结国内外的先进经验,努力钻研,刻苦攻关,不断优化完善施工方案,严格加强施工管理,狠抓过程控制,才能取得较好的效果。
[参考文献]
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[2] 李宁军.隧道设计与施工百问[M ].北京:人
民交通出版社,2004.
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