復(fù)雜地質(zhì)長大黃土隧道施工技術(shù)研究

1、復(fù)雜地質(zhì)長大黃土隧道施工技術(shù)研究以西平鐵路1標(biāo)黃土隧道施工為例,探討長大黃土隧道的施工技術(shù)。從洞口開挖及邊仰坡臨時(shí)防護(hù)、洞身開挖及初期支護(hù)、通風(fēng)防塵及施工運(yùn)輸?shù)葞追矫孢M(jìn)行了論述復(fù)雜地質(zhì)條件下黃土隧道的施工技術(shù)。1工程概況西平鐵路11標(biāo)位于于陜西省省咸陽市市境內(nèi),黃土隧隧道大小小共3座,其中丁丁家山隧隧道長57774米,為西平平鐵路1標(biāo)最長長的黃土土隧道,隧道在在洞身中中部設(shè)斜斜井一座座。丁家家山隧道道地貌上上屬于黃黃土殘塬塬區(qū)，主主要地層層為第四四系全新新統(tǒng)沖積積黏質(zhì)黃黃土、上上更新統(tǒng)統(tǒng)風(fēng)積黏黏質(zhì)黃土土、中更更新統(tǒng)風(fēng)風(fēng)積黏質(zhì)質(zhì)黃土。黏黏質(zhì)黃土土以黏粒粒為主，多多孔隙，直直立性強(qiáng)強(qiáng)，上部部具有濕

2、陷性性。柱狀狀節(jié)理發(fā)發(fā)育,易坍塌塌、掉塊塊,成洞性性差。2具體施施工技術(shù)術(shù)2. 1洞口開開挖及邊邊仰坡臨臨時(shí)防護(hù)護(hù)黃土隧道施施工首先先要考慮慮確保進(jìn)進(jìn)洞施工工的安全全,因此,洞口開開挖邊仰仰坡坡度度的選擇擇、臨時(shí)時(shí)防護(hù)及及超前支支護(hù)參數(shù)數(shù)的選定定相當(dāng)重重要。以以丁家山山隧道出出口為例例,丁家山山隧道出出口位于于一突出出黃土梁梁咀上。洞洞口里程程為DK555679，洞口口仰坡坡坡率為1：1，采用用分級開開挖，每每級邊坡坡高8米。經(jīng)現(xiàn)場核核實(shí)地形形情況，洞門挖挖方作業(yè)業(yè)場地狹狹小，且且高陡，洞洞口段隧隧道線路路左側(cè)覆覆蓋土體體較薄，局局部有松松散堆積積土，且且存在偏偏壓，影影響洞門門及洞口口段隧道

3、道結(jié)構(gòu)安安全。依依據(jù)實(shí)際際地形條條件，洞洞口里程程變更為為DK555657，即洞洞口里程程向小里里程方向向移222m，洞口仰仰坡高，仰坡坡率變更為1：1.25，采用分級開挖，每級邊坡高8米，邊仰坡采用骨架護(hù)坡防護(hù)。2. 2超前支支護(hù)超前支護(hù)參參數(shù)根據(jù)據(jù)黃土類類別的不不同進(jìn)行行選定,洞口土土質(zhì)為松松散的新新黃土,采用超超前大管管棚進(jìn)行行支護(hù),洞身地地段超前前支護(hù)采采用42超前小小導(dǎo)管，而且注漿固結(jié)效果好,其參數(shù):水泥漿水灰比11,最大注漿壓力均為1.0MPa , 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新黃土中漿液擴(kuò)散半徑大于50cm,老黃土中僅為2cm。超前大管棚施工時(shí),其聯(lián)結(jié)部位必須確保有足夠強(qiáng)度及剛度,施工中優(yōu)先考慮絲扣

4、連接,也可以套管焊接,不允許兩鋼管直接對焊使用。2. 3洞身開開挖丁家山隧道道原設(shè)計(jì)計(jì)為單一一黃土隧隧道,施工中中出現(xiàn)了了灰?guī)r地地層,并存在在大量的的土石分分界地層層?？紤]到到黃土隧隧道的特特殊性，結(jié)結(jié)合現(xiàn)場場施工實(shí)實(shí)際情況況，從黃黃土隧道道過度至至石質(zhì)隧隧道圍巖巖共出現(xiàn)現(xiàn)四種情況況：純黃黃土斷面面；土石石分界斷斷面；灰灰?guī)r斷面面（拱頂頂灰?guī)r厚厚度小于于10米）；灰灰?guī)r斷面面(拱頂灰灰?guī)r厚度度大于110米)。根據(jù)據(jù)以上四四種情況況開挖方方法對應(yīng)應(yīng)四種方法法：上下下臺階預(yù)預(yù)留核心心土法；土石分分界施工工法；臺臺階爆破破法；全全斷面爆爆破法。2.3.11純黃土土斷面由于黃土隧隧道屬于于軟質(zhì)圍圍巖,

5、多為、級圍巖巖,最忌擾擾動(dòng),尤其圍圍巖柱狀狀節(jié)理發(fā)發(fā)育時(shí),極易坍坍塌、掉掉塊,成洞性性差,故嚴(yán)禁禁爆破開開挖,施工中中一般采采取短臺臺階法、弧弧形導(dǎo)坑坑預(yù)留核核心土的的方式進(jìn)進(jìn)行,核心土土的留設(shè)設(shè)可對掌掌子面土土體處于于三向應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài),從而對對掌子面面土體起起加固作作用,如圖所所示,以丁家家山隧道道為例,開挖中中先以挖挖掘機(jī)挖挖除核心心土周邊邊的土體,然后人人工修整整輪廓線線周邊22030ccm土體體,以避免免出現(xiàn)大大的超欠欠挖,當(dāng)局部部夾含少少量鈣質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)、土土質(zhì)較為為堅(jiān)硬時(shí)時(shí),以風(fēng)鎬鎬輔助作作業(yè)。2.3.22土石分分界施工工法土石分界施施工法主主要適用用于隧道道斷面上上部為黃黃土，下下部

6、為灰灰?guī)r地段段。上部采用人人工配合合挖掘機(jī)機(jī)的方法法開挖。下下部施工工時(shí)采用用弱爆破破的方法法,下部左左右兩側(cè)側(cè)分開爆爆破，最最大程度度減小爆爆破震動(dòng)動(dòng)。上臺臺階控制制在5m左右。下下部左右右兩側(cè)分分開爆破破的間距控控制在2榀拱架架間距以以內(nèi)。為為保證拱拱頂不易易產(chǎn)生失失穩(wěn)、坍坍塌現(xiàn)象象，爆破破時(shí)嚴(yán)格格控制好好炮眼的的深度、數(shù)數(shù)目以及及裝藥量量等。2.3.33臺階爆爆破法臺階爆破法法適用于于拱部覆覆蓋層小小于10米的全斷斷面灰?guī)r巖地段。因受強(qiáng)風(fēng)化化灰?guī)r地地層影響響，拱部部灰?guī)r覆覆蓋層穩(wěn)穩(wěn)定性較較差,采用臺臺階法爆爆破。開開挖時(shí)先先爆破上上臺階，之之后再爆爆破下臺臺階。上上下臺階階錯(cuò)開55m左右

7、右。為控控制隧道道斷面爆爆破掏槽槽時(shí)產(chǎn)生生的垂直直震動(dòng)速速度，選選擇先引引爆掏槽槽眼，再再進(jìn)行上上半斷面面爆破的的方法。下下部施工工時(shí)采用用弱爆破破的方法法，左右右兩側(cè)分分開爆破破。2.3.44全斷面面爆破法法全斷面爆破破法適用用于拱頂頂覆蓋層層大于110米的灰?guī)r巖地段。全斷面爆破破法是整整個(gè)斷面面按設(shè)計(jì)計(jì)爆破參參數(shù)同時(shí)時(shí)爆破的的方法。爆爆破完成成后為消消除圍巖巖應(yīng)力集集中和掉掉塊現(xiàn)象象，及時(shí)時(shí)初噴。嚴(yán)嚴(yán)格按照照設(shè)計(jì)參參數(shù)安裝裝藥包錨錨桿。不不需要安安裝超前前支護(hù)和和初支鋼鋼架。2. 4初期支支護(hù)黃土隧道拱拱部土體體自穩(wěn)性性差,易坍塌塌及掉塊塊,故支護(hù)護(hù)必須緊緊跟。根根據(jù)“短進(jìn)尺尺、強(qiáng)支支護(hù)、

8、勤勤量測、早早成環(huán)”的施工工原則,每循環(huán)環(huán)開挖后后應(yīng)立即即施作錨錨噴掛網(wǎng)網(wǎng)聯(lián)合支支護(hù),認(rèn)真進(jìn)進(jìn)行初噴噴作業(yè),初噴厚厚度為4cm,特別對對于黃土土隧道施施工而言言，初噴混混凝土能能迅速封封閉巖面面,減少圍圍巖暴露露時(shí)間,又能增增強(qiáng)拱圈圈的自承承能力。噴噴射混凝凝土?xí)r,分多次次復(fù)噴至至設(shè)計(jì)厚厚度,這樣可可以保證證噴射混混凝土的的施工質(zhì)質(zhì)量,又能減減少回彈彈,節(jié)約施施工成本本。施工中在拱拱架底部部增設(shè)混混凝土墊墊塊塞實(shí)實(shí),以避免免拱架及及初期支支護(hù)不必必要的沉沉降;拱架連接接螺栓必必須上齊齊并擰緊緊,騎縫焊焊接飽滿滿,并且考考慮預(yù)留留沉落量量及二襯襯凈空擴(kuò)擴(kuò)大量應(yīng)應(yīng)加大拱拱架圓弧弧半徑,以確保保二襯

9、施施工前初初期支護(hù)護(hù)凈空滿滿足規(guī)范范要求。2. 5落底成成環(huán)當(dāng)掘進(jìn)施工工進(jìn)尺達(dá)達(dá)到510m,必須須進(jìn)行落落底成環(huán)環(huán)施工。落落底成環(huán)環(huán)施工要要謹(jǐn)慎、科科學(xué)組織織,左右側(cè)側(cè)錯(cuò)開一一定距離離分別落落底,避免兩兩側(cè)同時(shí)時(shí)落底,造成拱拱架懸空空引起大大的沉降降,拱架落落底時(shí)拱拱架底部部要支立立牢靠并并及時(shí)回回填。每每次拱架架落底不不宜太長長,洞口段段每次112榀,其他段段則按223榀進(jìn)行行控制。以以丁家山山隧道為為例,上導(dǎo)坑坑、落底底成環(huán)及及仰拱施施工均保保持12215mm的間距距。2.6仰拱拱及二襯襯施工控控制仰拱采用挖挖掘機(jī)開開挖，仰仰拱開挖挖時(shí)要隨隨時(shí)注意意初支變變形情況況，距拱拱腳50ccm左右

10、處處采用人人工開挖挖，防止止機(jī)械碰碰撞初支支鋼架。仰仰拱開挖挖后關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)是是“及早閉閉合成環(huán)環(huán)”。仰拱混混凝土采采用全幅幅整體灌灌筑,利用移移動(dòng)棧橋橋解決洞洞內(nèi)出土土進(jìn)料與與仰拱施施工之間間的干擾擾問題。在仰拱填充充施工完完畢后，立立即施作作拱墻防防水和鋼鋼筋綁扎扎，防水水與鋼筋筋采用移移動(dòng)平臺臺進(jìn)行，平平臺長度度10m。鋼筋綁綁扎完畢畢，檢查查合格后，臺臺車就位位，立設(shè)設(shè)堵頭模模板，灌灌注砼。二次襯砌臺車距離掌子面距離不得超過70m。2. 7通通風(fēng)防塵塵通風(fēng)防塵的的作用是是稀釋和和排出洞洞內(nèi)空氣氣中的粉粉塵，隧隧道施工工通風(fēng)主主要采用用長管路路獨(dú)頭壓壓入式通通風(fēng)方案案。在隧隧道進(jìn)出出口每個(gè)

11、個(gè)工點(diǎn)洞洞口外設(shè)設(shè)2555KWW軸流通通風(fēng)機(jī)，施施工初期期采用單單機(jī)通風(fēng)風(fēng)，后期期采用雙雙機(jī)通風(fēng)風(fēng)。風(fēng)筒筒采用15000mmm柔性風(fēng)風(fēng)筒。由由于丁家家山隧道道斜井進(jìn)進(jìn)入正洞洞后分別別向兩個(gè)個(gè)方向施施工,在洞口設(shè)2臺2555KWW軸流通通風(fēng)機(jī)，風(fēng)風(fēng)筒采用用13000mmm柔性風(fēng)風(fēng)筒,前期斜斜井施工工時(shí)采用用一臺2555KWW軸流通通風(fēng)機(jī),進(jìn)入正正洞后兩兩臺風(fēng)機(jī)機(jī)分別向向兩個(gè)方方向進(jìn)行行送風(fēng)。同時(shí)采取綜合防塵技術(shù)，洞內(nèi)每天噴霧灑水，可顯著的減少產(chǎn)塵量和防止塵土飛揚(yáng)。實(shí)踐證明，堅(jiān)持適量的灑水，可減少粉塵,確保洞內(nèi)空氣清新，創(chuàng)造良好的勞動(dòng)環(huán)境。2. 8施施工運(yùn)輸輸丁家山隧道道施工采采用無軌軌運(yùn)輸方方案

12、。開開挖施工工采用挖挖掘機(jī)或或裝載機(jī)機(jī)配合裝裝碴，由由自卸汽汽車運(yùn)輸輸至棄碴碴場；隧隧道砼襯襯砌施工工采用砼砼攪拌運(yùn)運(yùn)輸車向向洞內(nèi)運(yùn)運(yùn)送砼。為了加快施工進(jìn)度，保證隧道工期，在隧道內(nèi)每300m將大避車洞加寬、加大，在避車洞內(nèi)錯(cuò)車，解決了長大單線隧道在洞內(nèi)的錯(cuò)車問題。此處大避車洞及兩側(cè)正洞二襯待開挖貫通后統(tǒng)一施工。3施工中的的監(jiān)控措措施監(jiān)控量測工工作緊跟跟開挖、支支護(hù)作業(yè)業(yè)。丁家家山隧道道每組監(jiān)監(jiān)控點(diǎn)共共布設(shè)5個(gè)監(jiān)控控點(diǎn)，其其中拱頂頂一個(gè)沉沉降觀測測點(diǎn)，拱拱腰與拱拱腳各設(shè)設(shè)一對收收斂觀測測點(diǎn)。布布點(diǎn)采用用22鋼筋，鋼鋼筋埋入入圍巖深深度不小小于1m，穿過過初期支支護(hù)時(shí)用用塑料套套筒隔絕絕與初期期支護(hù)的的所有聯(lián)聯(lián)系。施施工中技技術(shù)人員員每天根根據(jù)監(jiān)測測結(jié)果及及監(jiān)控點(diǎn)點(diǎn)與掌子子面關(guān)系系，確定定監(jiān)控頻頻率。4 確保黃黃土隧道道施工安安全關(guān)健健要點(diǎn)施工安全是是隧道施施工的靈靈魂，長長大黃土土隧道地地質(zhì)條件件復(fù)雜，工工期壓力力大，確確保旗安安全的壓壓力更加加巨大?？炜焖俣取⒏吒哔|(zhì)量完完成初期期支護(hù)和和二次襯襯砌，嚴(yán)嚴(yán)格控制制步長關(guān)關(guān)系，確確保施工工安全，是加快施工進(jìn)度的關(guān)鍵。仰拱距掌子面距離不超過40米，二襯距掌子面距離不超過70米，作為一項(xiàng)紀(jì)