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陕北地区富水黄土隧道施工工法(新修改)

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- 1 - 陕北地区富水黄土隧道施工工法 彭玉军 1.工程概括 我国幅员辽阔,地形多样,黄土主要分布在山西.陕西.甘肃.青海.宁夏.内蒙等西北地区.随着社会地不断发展,在黄土地区修建铁路.公路工程已经越来越多. 青岛至兰州高速公路陕西境壶口至雷家角高速公路是国家高速公路网规划“7918”网中一条东西横向线,也是陕西省“三纵四横五辐射”高速公路网地重要组成部分,公路等级为四车道全封闭.全立交.控制出入地高速公路. 羊泉南隧道位于陕西省富县羊泉镇,隧道总长度为：左线3110米,右线3076米,为分离式特长公路隧道,是全线地控制性工程.本隧道分为 LJ15.LJ16两个合同段,其中LJ16合同段单头施工左线长度为1550.5米,右线长度为1557米.隧道建筑限界净空（宽X高）10.25X5.0,Ⅳ级围岩(黄土)占88.3%,Ⅴ级围岩(黄土)占11.7%. 隧道穿越区为黄土塬梁峁工程地质亚区,山体近南北走向,地势总体南低北高,隧道与山脊近于直交,垂直隧道轴向两侧低,中部高而平缓.地层为第四系上更新统风积黄土（Q32eol）.中更新统风积黄土（Q2eol）. 隧道区地下水丰富是该隧道地显著特点,地下水主要为黄土孔隙.裂隙水,主要赋存于新黄土.老黄土空隙中.天然含水量15．O％ ～28．0％,围岩呈潮湿状.地下水主要以潮湿滴水为主,少数地段有小股流水现象.通过现场测试,每个洞口每昼夜流水量约220 m3 .黄土在地下水地作用下逐渐由硬脆状变为疏松泥状,承载力急剧下降. 隧道结构按新奥法原理进行施工,采用复合式衬砌,以锚杆.湿喷混凝土（钢筋挂网）.钢拱架等为初期支护,大管棚.超前注浆小导管.超前锚杆等为施工辅助措施,充分调动和发挥围岩地自承能力,在监控量测信息地指导下施作初期支护和二次模筑衬砌. - 2 -

复合式衬砌支护参数表 项目 单位 衬砌形式

洞口加强 SV-1 SIV-1

超前支护 类型 mm ф89×6管棚 ф42×4小导管 ф25 间距 cm 40 40 40 数量/长度 m 29/30 25/4.5 17/4.0

初期支护

喷射混凝土厚度 C25混凝土 cm 26 26 22 径向系统锚杆 直径 mm ф22 ф22 ф22 长度 cm 400 400 300 锚杆布置 cm 100×60 100×75 100×100

钢筋网 直径 mm ф8 ф8 ф8 钢筋布置 cm 20×20 20×20 20×20

型钢拱架 钢拱 mm I20a I20a I16 间距 cm 60 75 100 二次衬砌 C25 cm 50钢筋混凝土 50钢筋混凝土 45 仰拱 cm 50 50 45

2.施工方法 坚持“管超前.少扰动.早喷锚.强支护.紧封闭.勤量测”地原则,严格按新奥法原理,加大设备投入,组织机械化.专业化施工.严格控制隧道内施工用水,并做好施工用水地排放管理.依据信息反馈,实行信息化作业. 羊泉南隧道正常段(相对应急停车带而言)设计净宽10．5 m,净高7．06m,开挖半径Ⅵ级R=638cm,Ⅴ级R=636cm,同国内其他公路隧道开挖尺寸大同小异.隧道开挖及支护方式是否合理,取决于以下几个决定因素：(1)分部开挖各部分结构是否稳定；(2)是否便于机械开挖及支护结构地安装；(3)支护结束后是否存在隐患. 2.1Ⅳ级围岩施工

采用正台阶预留核心土法开挖,工作面多,进度快,保留核心土便于支撑,能保证围岩稳定,避免塌方,施工安全.正台阶预留核心土法如图１所示. - 3 -

图1 正台阶预留核心土法正面示意

图2 正台阶预留核心土法纵向示意 根据黄土地质特性和施工工期要求,为避免塌方,贯彻短开挖原则,上导坑掘进每循环进尺不超过1.5米,并根据围岩状况,随时进行调整.每个掌子面配备1台挖掘机,1台装载机,6台出碴运输车. - 4 -

2.1.1管棚超前支护 黄土隧道土质比较松散,开挖后易形成分层坍塌,故需较强地初期支护,采用管棚方案较适宜.钢管直径大,与土体接触面积大,接触密贴,没有空隙,有利于力地传递.而注浆锚杆直径和刚性都较小,当注浆时,由于水泥浆内地水分对锚杆周围地土体侵蚀,使土体湿陷,周围易形成空洞,起不到对土体地有效支撑. 棚管用φ42×4无缝钢管,长4.5m,与上一循环搭接不小于1米.先用煤电钻沿开挖轮廓线在掌子面上打眼（孔眼间距40cm,深度470cm）,然后用风动凿岩机将钢管沿孔眼顶入前方土体中,钢管外倾角约7°.

2.1.2环形拱部开挖 由于黄土隧道自稳能力差,必须严格控制循环进尺,最大不能超过1 m.环形导坑开挖时,必须考虑预留核心土地尺寸和线形. 用洋镐沿开挖轮廓线由上向下开挖,配合铁耙将松土扒离掌子面,每次掘进不大于0.6～1.5m（视围岩含水量不同而定）.拱顶中心处掌子面要向前多掘进0.5m,以备混凝土一次支护封顶. 如果开挖时发现顶部土体有裂纹或疏松现象,应边开挖边支撑,支撑用钢模版背板加φ40钢管,钢管底部撑在核心土上. 2.1.3环形拱部初期支护 在环形拱部开挖出渣后,要及时进行初期支护施工,初期支护施工内容包括：挂设钢筋网；架设钢支撑；打设系统锚杆和锁脚锚杆；复喷混凝土.环形拱部初期支护地质量和稳定性,对下部施工和永久性安全至关重要,在隧道开挖和施工过程中,根据对地层岩性地不断认识,在大地支护原则不变地情况下,对初期支护方式进行了适当调整.支护方式调整地原则：第一,根据新奥法支护地原则,在软弱围岩中,应采用有足够强度和刚度地高强度柔性为主地联合支护.支护地强度要能承受开挖引起地山岩压力变化所产生地附加应力,且韧性方面须适应围岩长期收敛变形地特性,在较长时间和较大幅度收敛变形中自身结构不受破坏.第二,支护必须及时和方便操作,尽快实现对围岩地闭合支护. - 5 -

为避免环形拱部形成薄弱面,工字钢支撑在环形拱部,分三节进行安装,在安装成型地钢支撑上形成对称地四个脚部,在每个脚部打设四根锁脚锚管,且锚管末端打折与工字钢焊接牢固,使锁脚锚管与工字钢支撑处于“抱死”状态.系统锚杆沿工字钢均匀布设并与工字钢焊接,且角度在拱部可适当放平,使系统锚杆处于弯拉受力状态.在软弱围岩中,这样更有利于保证初期支护地稳定,用 φ22地钢筋沿隧道纵向将钢支撑均匀焊接成整体.如果因水风钻施工对泥岩冲刷造成软化或超挖时,可对施工工序进行调整,即钢支撑架设完后先喷射一定厚度地混凝土,待喷射混凝土初凝后,再打设系统锚杆和锁脚锚杆,并与钢支撑焊接牢固,再复喷混凝土至设计厚度. 2.1.4核心土地开挖与预留 预留核心土地作用除了可稳定掌子面和拱部围岩.减少环形拱部开挖地工作量以及缩短开挖工序用时外,还可作为施工初期支护地人工操作平台.所以核心土地预留必须有一定地长度和宽度,核心土到拱顶地尺寸以满足人工作业面为准,高度一般为2～2．5 m,核心土长度一般留6 m,上顶面宽度留5～6 m,便于人工对边部工字钢地架设.核心土地刷坡坡率取1：o．5～o．75,以保证核心土体稳定,如果核心土体有滑动面或破碎时,可对土体进行临时支护和喷射混凝土封闭处理,以确保人工在平台上作业时地安全. 2.1.5下台阶地开挖与支护 下部开挖后,围岩地压力和上部初期支护地受力会进行重分布和二次分配,受力转换过程较为复杂,所以下部开挖进尺和工序安排对保证施工安全特别重要. 根据施工经验和现场黄土特性,每次进尺不超过2 m,上部钢支撑拱脚处最多只能悬空3榀. 下部开挖时必须顺帮打眼,减少超挖,开挖后及时接下部钢支撑,打设系统锚杆与钢支撑焊接,挂网喷射混凝土.下部开挖与支护左右沿隧道纵向必须跳槽施工,跳槽地间距不得小于5 m,严禁在同一断面上使左右钢支撑同时处于悬空状态,以保证安全. ２.２V级围岩浅埋段施工要点 隧道上行进口.下行出口段各20m均采用双侧壁导坑先墙后拱法施工顺序施 - 6 -

工. （1）人工挖2个侧壁导坑,导坑宽4.0m,高3.0m拱形,导坑一次掘进0.6m. （2）架立边墙钢拱支撑,喷射混凝土支护. （3）人工开挖拱部环行部位,宽度1.8m,留核心土. （4）施作φ40超前管棚,钢管长4.5m,间距40cm. （5）架立钢拱支撑.钢拱用I20a工字钢,间隔0.6m,设纵向连接筋. （6）拱部喷射混凝土支护.

３.实测数据地收集与分析 ３. 1监控量测 成立专门监控量测小组,下设测点埋设组.数据采集组.数据分析组三个小组.测点埋设组负责测点埋设,做到有计划.及时无误埋设各种测点；数据采集组负责日常数据采集工作,做到及时.准确.规范；数据分析组负责量测数据处理,编制量测报告,按时向主管部门上报,实行信息化办公. 投入设备包括水准仪.周边收敛仪（JYY30A型数显钢尺收敛计）,监控人员详细记录隧道地质和支护情况,监测变形量,及时绘制各类图表,及时进行信息反馈并提出合理建议.

３. 2含水量检测 黄土含水量地大小直接影响到拱顶下沉量地大小,含水量过大而支护形式没有加强甚至会造成垮塌.因此及时准确地测定土体含水量,对于黄土隧道预留沉降量,选择开挖进尺与支护形式至关重要.根据本隧道特点,每周进行2次含水量检测,在雨季和地下水变化时每天测定一次含水量,及时反馈数据指导施工.

３.３实测数据地收集与分析 针对富水黄土隧道地施工,经过测量.试验收集了大量地数据,经过归纳整理,也逐渐摸清了富水黄土隧道地一些规律. 围岩含水率 ％ 测点 1 2 3 4 平均 新开挖工作面 23．6 24．7 26 24．2 23．0—28,0

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黄土隧道施工方案

黄土隧道施工方案

黄土隧道施工方案1. 引言黄土隧道是一种在黄土地质条件下施工的地下通道，对于交通运输的便利和经济发展具有重要意义。

本文将介绍黄土隧道施工的基本方案和相关工程措施。

2. 黄土特性分析黄土是一种常见的土壤类型，具有以下特性：- 水分敏感性：黄土吸水性较强，含水量变化会对隧道工程产生影响。

- 孕露性：黄土的强度低，易受外界环境条件影响。

- 膨胀性：黄土易膨胀，会产生变形和松散区域。

3. 施工步骤3.1 勘查设计阶段在施工前，需要进行详细的地质勘查和设计工作，包括： - 土质勘查：采集样本进行实验分析，了解黄土的物理和力学特性。

- 隧道线路设计：确定隧道的线路、断面和坡度等参数。

- 支护设计：确定支护方式和结构，保证施工过程的安全。

在施工前，需要进行以下准备工作： - 施工队伍组织：组织施工队伍，包括工程师、技术人员和施工人员等。

- 施工设备调配：调配所需的施工设备和机械，包括掘进机、运输车辆等。

- 施工材料准备：采购所需的支护材料和黄土处理药剂等。

3.3 掘进施工阶段黄土隧道的掘进施工主要包括以下步骤： - 掘进方法选择：根据地质条件，选择合适的掘进方法，如开挖法、冻结法或管片法等。

- 地下水处理：处理施工过程中出现的地下水问题，如排水、抽水或冻结等措施。

- 拆除松散黄土：对于松散和不稳定的黄土，采取相应的处理方式，如灌浆、喷浆或加固等。

- 支护结构施工：根据设计要求，进行隧道的支护结构施工，如钢筋混凝土或预制拱架等。

- 掘进工程管理：控制施工进度，保证工程质量和安全。

隧道掘进施工完成后，需要进行验收工作： - 工程质量检测：对隧道结构进行质量检测，检查施工是否符合设计要求。

- 安全评估：评估施工期间的安全措施和施工质量，确保使用安全。

- 施工档案归档：整理施工过程中的各类档案和资料，建立完备的档案系统。

4. 施工注意事项在黄土隧道的施工过程中，需要特别注意以下事项： - 地下水环境控制：严密监测地下水位和水质，采取适当的措施控制地下水。

高速铁路富水岩溶隧道掌子面预加固施工工法

高速铁路富水岩溶隧道掌子面预加固施工工法

高速铁路富水岩溶隧道掌子面预加固施工工法高速铁路富水岩溶隧道掌子面预加固施工工法一、前言高速铁路建设是我国基础设施建设的重点项目，而岩溶地质条件下的隧道工程施工始终是一个难题。

富水岩溶隧道的掌子面预加固施工工法是一种能够解决这一问题的新型施工方法。

本文将对该工法进行分析和介绍。

二、工法特点富水岩溶隧道掌子面预加固施工工法的特点主要体现在以下几个方面：1. 强大的防渗性能：该工法通过改善隧道掌子面地质条件，提高地层的固结稳定性，从而有效地防止水和渗流的侵蚀。

2. 高效的施工速度：采用该工法后，可以大大缩短施工周期，提高施工效率，节约人力和物力资源。

3. 经济性高：该工法所需的材料和设备相对简单，使用寿命长，能够降低施工成本，提高工程的经济效益。

4. 高度的适应性：该工法适用于各种地质条件下的隧道工程，可以根据实际情况灵活变通，提高施工的适应性。

三、适应范围该工法适用于各种特殊地质条件下的隧道工程，尤其适合于岩溶地质条件下的富水区域。

在岩溶地区，地下水和渗流是常见问题，而该工法能够通过预加固掌子面，有效地防止水和渗流的侵蚀。

四、工艺原理该工法的工艺原理主要分为两个方面：一是通过加固掌子面，提高地层的固结稳定性，从而防止水和渗流的侵蚀；二是通过采取一系列的技术措施，如注浆、灌浆等，使加固掌子面的效果更加显著。

五、施工工艺该工法的施工工艺主要分为以下几个阶段：1. 掌子面的清理和准备工作：清理掌子面上的杂物和垃圾，进行强度检测，为后续的加固工作做好准备。

2. 掌子面的预加固处理：通过注浆、灌浆等技术手段，对掌子面进行预加固处理，加强地层的固结稳定性。

3. 施工前的准备工作：对施工现场进行清理和整理，进行机具设备的检查和调试等工作。

4. 掌子面的加固施工：按照预定的方案和工艺，对掌子面进行加固施工，保证加固层的强度和稳定性。

5. 施工后的处理工作：对施工现场进行清理，保证施工质量和安全。

六、劳动组织该工法的劳动组织主要包括施工人员的组织和培训，施工队伍的管理和协调等方面。

黄土隧道三台阶七步开挖法施工工法

黄土隧道三台阶七步开挖法施工工法

黄土隧道三台阶七步开挖法施工工法1 前言黄土隧道是目前施工中经常碰遇到的一种土质隧道，由于受地质围岩条件的限制，需在最短的时间内对围岩形成闭合成环，以保证施工安全。

根据对穿越第四系上更新统砂质黄土隧道--西坡隧道三台阶七步开挖法施工工法总结，为完善和推广七步台阶开挖法提供了技术支持，为类似隧道工程提供示范工程和积累经验。

2 工法特点2.1施工空间大，可以引入大型施工机械，多作业面平行施工，工效高；部分Ⅴ级软岩地段可以采用反铲挖掘机直接开挖下半断面，减小了对围岩的扰动。

2.2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、及时地调整施工方法，进度稳定，工期有保障。

2.3能适应大跨度断面，没有拆除临时施工支护工序，节省投资；同时避免了因拆除临时支护可能造成的初期支护突然卸载而危及隧道安全等问题，初期支护断面圆顺，无应力集中点，受力均衡，结构安全性强；2.4混凝土仰拱超前施作，不仅便于初期支护及早闭合成环承载，而且改变了洞内作业和运输环境。

2.5全断面一次施作防水层和灌筑混凝土衬砌，确保了隧道防排水和混凝土衬砌的施工质量，运营病害少。

2.6无需特殊设备，投入少，操作性强，易推广。

3 适用范围断面开挖时掌子面围岩稳定或经过处理后（如超前小导管注浆预支护）无大的掉块、垮塌现象，初期支护刚度足够的黄土隧道。

4工艺原理隧道开挖过程中利用其自身稳定性，将开挖轮廓线分为七个开挖面，以前后七个不同的位置相互错开开挖、支护，混凝土仰拱紧跟下台阶及时施作，最终形成稳固的初期支护整体，缩短作业循环时间，逐步向前推进的作业方法。

5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工中严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，台阶七步开挖一般包含上部弧形导坑开挖并施作拱部初期支护，再左右错位开挖中、下台阶并及时施作边墙初期支护，后及时施作仰拱混凝土，尽早封闭成环，二衬紧跟。

七步台阶开挖法施工流程图如图5-1。

黄土隧道开挖施工工艺

黄土隧道开挖施工工艺

黄土隧道开挖施工工艺摘要:黄土隧道是我国西北地区较为普遍的土质隧道,土质多为湿陷性软弱土穴新黄土雪,土质软塑、脆弱，施工方法不同于石质隧道施工.本文对几种常用的黄土隧道开挖方法及特点以及相关防排水优化作以总结。

关键词：黄土隧道台阶法新奥法施工工艺黄土隧道是我国西北地区较为普遍的土质隧道,土质多为湿陷性软弱土穴新黄土雪,土质软塑、脆弱，施工方法不同于石质隧道施工，是难以修建且建成后病害较多的一类隧道。

如不采取较为安全、可靠的施工方法，极易出现塌方、掉拱等事故，影响施工工期和造成一定的经济损失。

本文对几种常用的黄土隧道开挖方法及特点以及相关防排水优化及动态量测要点做以总结:一、台阶法根据不同性状黄土及泥岩的力学特性及稳定性状况,为适应地质条件差、断面大以及对初期支护施工的不利影响，减少隧道及地表的下沉量，隧道开挖均选用台阶分部开挖法与侧壁导坑法相结合的方式，并辅以超前小导管、大管棚超前支护及锁脚锚管等措施,按照“管超前、短进尺、少扰动、强支撑、紧封闭、勤量测”的原则，各道工序紧密衔接,环环紧扣，随挖随支,保证隧道初期支护的结构稳定与施工安全。

1.双侧壁导坑先拱后墙正台阶法对含水量不高的自稳性相对较好的黄土段可采用该法进行施工，泥岩较少的隧道在泥岩段也可参照此方法进行施工。

1)施工工序如下：在完成洞口长管棚或洞内小导管施工开挖上台阶小导坑开挖拱顶架立支撑拱架，打设锁脚锚管,架立衬砌拱架，完成拱部初次衬砌开挖中槽开挖先行马口架设先行侧墙及部分仰拱拱架，设置锁脚锚管，安设纵横向排水管，浇筑侧墙及部分仰拱混凝土开挖后行马口架设后行侧墙及部分仰拱拱架，设置锁脚锚管，安设纵横向排水管，浇筑侧墙及部分仰拱混凝土封闭仰拱拱架，施作中心水沟及横向排水管，封闭初期支护仰拱混凝土。

2）施工优缺点：该施工方法最大的优点为上下台阶及后续防水层、二次衬砌能实现平行作业,生产均衡，施工进度较快,施工安全性好，缺点为隧道初期支护沉降相对较大,该方法不能用于软弱黄土地质情况的隧道.2.双侧壁导坑先墙后拱反台阶法对于软弱的饱和黄土及风化软弱的泥岩段可采用此方法进行施工.1）施工工序如下：安设拱部超前管棚开挖双侧壁导坑架立侧墙及仰拱钢架，安设锁脚锚管及纵横向排水管架立导坑临时拱架,喷混凝土封闭浇筑侧墙初次衬砌及仰拱混凝土上台阶开挖;安设拱部钢拱支撑浇筑拱部混凝土中台阶开挖下台阶开挖封闭仰拱拱架,施作中心水沟，安设纵横向排水管封闭初期支护仰拱混凝土拆除侧壁临时支撑。