黃土隧道冬季進(jìn)洞施工技術(shù)

1、黃土隧道冬季進(jìn)洞施工技術(shù)（中鐵十二局集團(tuán)公司二公司 山西太原030032）帥建兵【摘 要】本文介紹了黃延高速公路道南隧道冬季施工的進(jìn)洞方法，強(qiáng)調(diào)了冬季進(jìn)洞施工中注意的問題，對成功的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。【關(guān)鍵詞】道南隧道 冬季 進(jìn)洞 施工一、工程概況道南隧道位于陜西省黃陵縣境內(nèi)，為雙向單洞雙車道隧道，全長共計(jì)2910m，地處黃土殘塬溝壑地貌區(qū)，穿越黃土層，土質(zhì)松軟，最大單口日涌水量為1317m3/d，最薄的履蓋層僅有6米，是黃延高速公路的控制性難點(diǎn)工程之一。二、洞口邊坡穩(wěn)定性分析道南隧道上、下行線進(jìn)出洞口部位均處于黃土溝壑狹窄地帶，地形地貌條件復(fù)雜，邊坡陡立，天然坡腳30o50o，一旦開挖，會破壞土

2、體的天然結(jié)構(gòu)，勢必影響邊坡的穩(wěn)定性，屬不穩(wěn)定邊坡。另外土質(zhì)疏松，植被稀少，極易造成劇烈沖刷，水土流失，形成土體崩塌或滑塌，對洞口穩(wěn)定性不利。進(jìn)洞時(shí)正值冬季，施工難度增大，而且我單位是第一次接觸這樣的純黃土隧道，無成功經(jīng)驗(yàn)借鑒。經(jīng)過反復(fù)探討，決定選上行線出口為試點(diǎn)采用套拱超前大管棚法進(jìn)洞。三、進(jìn)洞方案（一）施工工序1、施工放樣，測量人員沿隧道縱斷面測出一系列里程點(diǎn)的地面高程，計(jì)算出該處地表標(biāo)高到拱頂開挖輪廓線高程之差，在2.53.0m范圍內(nèi)時(shí)，即可基本確定該處為明暗交界里程，這樣既能保證有足夠覆蓋層厚度，又能減少開挖量。2、確定該里程后，撥出該點(diǎn)里程的法線方向，打設(shè)騎馬樁，控制開挖方向，然后從該

3、里程自上而下進(jìn)行邊坡開挖，仰坡坡度為1：0,75，長度控制到10m 左右，在仰坡范圍之外設(shè)截水天溝。仰坡使用機(jī)械開挖，人工修整，但要一次整修到位，仰坡開挖到位后，及時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù)，支護(hù)參數(shù)為：22砂漿錨桿，L=3.5m，1.2×1.2m梅花型布置，掛設(shè)20×20cm，6鋼筋網(wǎng)，并噴射C25砼15cm厚。3、洞口開挖開挖采用明挖法，自上而下分層開挖，施工時(shí)采取挖掘機(jī)開挖，開挖到施工起拱線（見附圖）以上30cm時(shí)，采取人工開挖，防止擾動原狀土、降低基層強(qiáng)度。4、搭設(shè)暖棚由于施工正值冬季，套拱砼的質(zhì)量成為道南隧道安全進(jìn)洞的關(guān)鍵，套拱施作前，我們采取了各項(xiàng)保暖措施，具體如下：（1）

4、洞口保暖棚的搭設(shè)洞口保暖棚以40鋼管作骨架，22螺紋剛做連接筋，內(nèi)層覆蓋采條布、土工布，外層覆蓋棉絮，用棉被做門簾，隨開挖三個(gè)部分搭設(shè)，并連為一個(gè)整體。門簾布置見圖1，暖棚長度為8m。（2）暖棚內(nèi)加溫、防寒措施根據(jù)棚內(nèi)溫度安裝34個(gè)無煙爐，并在不同位置處安裝溫度計(jì)，隨時(shí)監(jiān)測棚內(nèi)溫度。（3）攪拌站防寒措施由于套拱砼量較少（一個(gè)洞口上導(dǎo)僅為13m3），而且是人工澆筑棚內(nèi)施工。針對這種情況，僅需在棚外設(shè)置一火爐及3m3水箱，將水加熱后引入棚內(nèi)攪拌機(jī)即可使用，砂石料由于量少，可采用人工抄熱的方法，從而保證拌合料的溫度在10o以上。5、套拱及超前支護(hù)（1）在開挖面搭設(shè)作業(yè)平臺，測量人員在開挖斷面畫出開挖

5、五寸臺，施工人員沿開挖輪廓線下5cm向外擴(kuò)挖50cm寬30cm深溝槽，嵌入一榀I20a工字鋼拱架，以利管棚施作。（2）按設(shè)計(jì)施作89×8大管棚，超前大管棚外插角控制在3o5o，管棚長20m，外露部分不小于0.5m。采用JXY-100鉆機(jī)及M50錨桿鉆機(jī)鉆孔，UBJ-1.8擠壓式注漿泵注漿。大管棚安裝好后，外露部分50cm與鋼拱架焊接牢固。（3）沿隧道軸線方向架立6榀拱架，間距50cm，拱架間用22連接筋焊接，環(huán)向間距1.0m。（4）沿鋼拱架內(nèi)設(shè)掛板并澆注3m長50cm厚C20砼套拱，砼保護(hù)層預(yù)留5cm，左右鋼拱架底腳部分采用地梁（俗稱大拱腳）形式（見圖2），增強(qiáng)支撐，以便于安全開挖馬

6、口。6、洞內(nèi)施工方法由于道南隧道均為黃土地質(zhì)，為了有效采用七步流水作業(yè)法施工，我們充分利用黃土具有較強(qiáng)的壁立性這一特性，在洞口段洞身開挖中采用上導(dǎo)預(yù)留核心土短臺階法施工。上導(dǎo)凈高3.5m，采用預(yù)留核心土開挖，循環(huán)進(jìn)尺60cm。開挖采用人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)進(jìn)行。上導(dǎo)掘進(jìn)30m后，開始中導(dǎo)拉槽及中導(dǎo)側(cè)壁施工，逐步轉(zhuǎn)化為七步流水作業(yè)法施工。施工中堅(jiān)持短進(jìn)尺、早封閉、快支護(hù)的原則。7、圍巖量測及信息反饋為了確保隧道施工的正常進(jìn)行，及時(shí)掌握圍巖和支護(hù)在施工中的力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)定程度，保障施工安全，評價(jià)和修改初期支護(hù)參數(shù)、力學(xué)分析及二次襯砌施作時(shí)間提供信息依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，道南隧道洞口段進(jìn)行了地表下沉和周

7、邊收斂的監(jiān)控量測，并及時(shí)繪制相應(yīng)的時(shí)間位移曲線，對施工起到了積極的指導(dǎo)作用。經(jīng)過數(shù)據(jù)匯總分析得出，道南隧道上行線進(jìn)口地表下沉量最大1.8cm，拱頂下沉最大2.0cm，周邊收斂最大值為9mm。開挖后一般11天左右，圍巖變形即可基本穩(wěn)定。由此判斷，洞口的施工方案是合理的，冬季的保溫措施是有效的。我們在隨后的下行線進(jìn)出口進(jìn)洞施工中采用了同樣的方式，均取得了較好的效果。8、施工注意事項(xiàng)（1）、施工中要保持現(xiàn)場、特別是拱腳部分不能積水，及時(shí)挖小水溝排除或彩條布等覆蓋地面，防止水滲入地表，產(chǎn)生塌陷，造成基底失穩(wěn)；由于下行線出口左側(cè)覆蓋層較薄，應(yīng)在套拱施做完向內(nèi)引進(jìn)時(shí)鋼拱架立好后，去除覆土并施做半明拱砼，以確保安全。（2）套拱砼澆筑之前，嚴(yán)禁冰雪落入倉面內(nèi)，以免降低砼質(zhì)量。（3）對于陡立邊坡的洞口，在套拱施工完畢后應(yīng)立即在套拱頂上設(shè)置防滲截水溝，以免雨季雨水對陡立邊坡的沖刷，破壞明暗洞結(jié)合部分。（4）嚴(yán)格控制管棚角度。（5）套拱中、下導(dǎo)施工時(shí)應(yīng)清除拱腳積水和淤泥。通過鎖腳錨桿或擴(kuò)大拱腳認(rèn)真加固拱腳，加強(qiáng)縱向連接筋等，使初期支護(hù)與圍巖形成完整體系。（6）盡量單側(cè)落底或雙側(cè)交錯落底，避免上半斷面兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空，控制落底長度。道南隧道現(xiàn)已施工完畢，各洞口均未發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象。這說明了套拱大管棚法的進(jìn)洞方案是成功的。通過擴(kuò)大拱腳基礎(chǔ)設(shè)置