大跨度黃土隧道新奧法施工工法1

1、黃土地區(qū)隧道施工工法一、前言在黃土地區(qū)，已修建了為數(shù)眾多的鐵路隧道、公路隧道、倉庫和各種用途的洞室，但大跨度的隧道并不多見，隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，在幅員遼闊的黃土地區(qū)修建大跨度的鐵路、公路隧道及其它地下工程在所難免。黃土地質(zhì)條件較差，遇水易發(fā)生濕陷；大跨度的黃土隧道開挖及支護技術(shù)難度較大。由中鐵一局集團第三工程公司施工的黑山寺大跨度（開挖跨度12.54m）黃土隧道采用新奧法施工技術(shù)取得成功，具有較好的社會經(jīng)濟效益。本工法是在黑山寺隧道的施工過程中形成的。二、工法特點（新奧法）（一）大跨度黃土隧道采用分部開挖，初期支護由鋼拱架、噴錨等組成，二次襯砌采用模筑混凝土施工，施工技術(shù)可行、安全可

2、靠。（二）大跨度黃土隧道采用新奧法施工，便于機械操作，提高機械利用率，可加快施工進度，縮短工期。（三）采用監(jiān)控量測信息技術(shù)指導(dǎo)施工，使施工處于受控狀態(tài)。三、適用范圍本工法適用于在黃土地區(qū)修建大跨度鐵路、公路隧道，對黃土地區(qū)修建其它地下工程亦有參考價值。四、施工工藝（一）工藝原理大跨度黃土隧道施工以新奧法的基本原理為依據(jù)，以“短開挖、快封閉、強支護、勤量測”為指導(dǎo)。在洞室開挖后立即將開挖暴露出來的圍巖進行噴錨及鋼拱支護，由于這種支護是柔性的，容許圍巖有一定的變形，達到一定的穩(wěn)定狀態(tài)，然后在初期支護的掩護下施做二次襯砌，充分發(fā)揮圍巖的自持能力，因而使得二次襯砌承擔(dān)的山體壓力較小，而且施工過程不需要

3、進行支撐頂替，避免圍巖崩塌而產(chǎn)生較大的松馳壓力，保證襯砌和圍巖密貼且使襯砌有良好的穩(wěn)定性。（二）工藝流程施工準備分析地質(zhì)勘探資料確定施工方案及施工方法確定施工監(jiān)測計劃開挖現(xiàn)場施工監(jiān)測初期支護防水隔離層防水設(shè)施二次襯砌錨噴襯砌結(jié)束是否達到二次支護要求否(修正支護參數(shù))(改變開挖步驟、順序)施工工藝流程圖見圖1。 圖1 大跨度黃土隧道施工工藝流程圖（三）施工要點1.施工準備（1）風(fēng)、水、電管線敷設(shè)、施工便道、施工現(xiàn)場布置，機具設(shè)備、人員配置、材料準備、修建防排水設(shè)施等。（2）根據(jù)地質(zhì)勘探資料和施工設(shè)計，詳細分析了解工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，制定相應(yīng)的施工方法和措施，認真編制施工組織設(shè)計，制定施工監(jiān)測

4、計劃。2.隧道開挖施工開挖采用正臺階分步開挖法，也稱環(huán)形開挖留核心土法施工，分步施工順序如圖2所示。這種施工方法適用于土質(zhì)易坍塌的軟弱圍巖隧道，上部留核心土支擋開挖工作面，利于及時做拱部初期支護以增強開挖工作面的穩(wěn)定性，核心土及下部開挖在初期支護保護下進行。說明：先開挖上半斷面環(huán)形1后立即施作初期支護I；再開挖上半斷面核心土2及開挖下半斷面中槽3；然后開挖下半斷面兩側(cè)土4后立即施做初期支護II；仰拱III及時封閉成環(huán)；最后進行二次襯砌IV施工。圖2 隧道分步施工順序圖一般環(huán)形開挖進尺控制在0.5 1.0m，土質(zhì)較好時，開挖進尺一般能達到12m，上下臺階距離一般控制在46m左右，這樣不僅有利于施

5、工安全，而且有利于上臺階出土。上半斷面采用人工及風(fēng)鎬配合開挖，機動翻斗車運輸，由掌子面棄到下斷面運出，開挖1工序后及時進行I工序初期支護，再開挖2工序。下半斷面用挖掘機開挖，自卸車運輸，先開挖中槽3工序，拉開一定距離后（中槽不宜挖得太長），再開挖4工序，及時進行初期支護。初期支護必須緊跟開挖進行，開挖完后及時施作仰拱封閉成環(huán)。3.初期支護施工（1）施工程序：測量定位鉆孔錨桿支護噴混凝土安設(shè)鋼拱架掛設(shè)鋼筋網(wǎng)噴混凝土（2）通過對地質(zhì)及支護狀態(tài)、隧道周邊位移、拱頂下沉、地表沉陷、鋼拱架應(yīng)力、錨桿拉拔力等的監(jiān)控量測，判斷支護是否穩(wěn)定與可靠，必要時調(diào)整支護參數(shù)。（3）開挖斷面達到要求尺寸，及時出碴后立即

6、初噴混凝土45cm，然后打設(shè)錨桿，再按設(shè)計要求安裝鋼拱架、掛鋼筋網(wǎng)、最后分層復(fù)噴混凝土直到厚度。拱架與開挖輪廓之間所有間隙必須用噴射混凝土充填密實。先噴拱架與輪廓之間間隙，再噴拱架周圍，最后再噴拱架之間。（4）錨桿采用早強砂漿錨桿體系或藥包早強錨桿；錨桿間距一般情況下取1m，拱腳處需設(shè)鎖腳錨桿；錨桿長度取決于圍巖類別和開挖后的塑性區(qū)域，在軟弱圍巖中布置的系統(tǒng)錨桿，錨桿的長度應(yīng)穿透軟弱層和破碎體，固定在塑性區(qū)域以外。實踐和理論分析證明，在黃土地區(qū)修建隧道時，錨桿的設(shè)置是必要的。（5）鋼拱架的受力情況比較復(fù)雜，鋼拱支護仍是必要的。鋼拱架采用型鋼剛架，對類圍巖，間距可取1.2m，對類圍巖，間距可取1.5m。4.防水及襯砌結(jié)構(gòu)施工（1）二次襯砌施工時應(yīng)滿足的要求：水平收斂（拱腳附近）速度小于0.2mm/d，或拱頂位移速率小于0.15mm/d；施做二次襯砌前的收斂量已達總收斂量的80%以上。（2）開挖支護完成后，在初期支護表面抹砂漿找平，再鋪設(shè)一層土工布，后鋪設(shè)防水板。（3）防水層鋪設(shè)完成以后，綁扎鋼筋，架設(shè)整體式模板臺車，澆灌二次襯砌混凝土。（4）二次襯砌施工應(yīng)盡量采用整體式模板臺車施工，以提高工效和質(zhì)量。5.防排水措施（1）采取洞內(nèi)設(shè)集水坑和排水溝的排水設(shè)施，將洞內(nèi)水引排至洞外。（2）在洞頂設(shè)置排水溝，將洞頂水疏排至