高速公路大斷面砂質(zhì)黃土隧道施工方法

1、高速公路大斷面砂（黏）質(zhì)黃土隧道施工方法1 工程概況某高速公路一標(biāo)段通過黃土地區(qū)，該標(biāo)段地層主要為第四系全新統(tǒng)沖積砂（黏）質(zhì)黃土、砂類土及碎石類土，上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土、沖積粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黃土、砂類土及碎石類土，中更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土，沖積碎石類土，下更新統(tǒng)沖積黏質(zhì)黃土，底部為上第三系泥巖。特殊巖土主要為濕陷性黃土、松軟土及膨脹巖。2 黃土隧隧道濕陷陷性成因因及特點(diǎn)點(diǎn)黃土地區(qū)巖巖層，自上而而下一般般為新黃黃土、老黃土土、第三系系泥巖。新黃土土土體疏疏松，蟲孔及及針孔發(fā)發(fā)育，透水性性好，具有自自重濕陷陷性。濕陷性性是黃土土的一種種特殊的的工程地地質(zhì)性質(zhì)質(zhì)：在自重重或外部部荷載下下，受水浸浸濕后結(jié)結(jié)

2、構(gòu)迅速速破壞發(fā)發(fā)生突然然下沉。引起濕濕陷的原原因是因因?yàn)辄S土土以粉粒粒和親水水弱的礦礦物為主主，具有大大孔結(jié)構(gòu)構(gòu)，天然含含水率小小，由具有有黏粒的的強(qiáng)結(jié)合合水連結(jié)結(jié)和鹽分分的膠結(jié)結(jié)連結(jié)，在干燥燥時(shí)，可以承承擔(dān)一定定荷載而而變形不不大，但浸濕濕后，土粒連連結(jié)顯著著減弱，引起土土體結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞產(chǎn)產(chǎn)生濕陷陷變形。3 開挖工工法3.1 黃黃土隧道道開挖施施工工法法比較開挖工法應(yīng)應(yīng)根據(jù)地地質(zhì)情況況和地層層加固情情況確定定，實(shí)施中中根據(jù)地地質(zhì)情況況和量測(cè)測(cè)成果及及時(shí)調(diào)整整工法。超前加加固，在黃土土層水量量大地層層，須對(duì)圍圍巖進(jìn)行行超前加加固，確保安安全施工工。圍巖加加固經(jīng)常常采用注注漿的施施工方法法。注漿法

3、法主要分分全斷面面注漿和和局部注注漿兩種種。該黃土土隧道施施工中，主要施施工工法法有三臺(tái)臺(tái)階法、三臺(tái)階階七步法法、三臺(tái)階階臨時(shí)橫橫撐法。三臺(tái)階階法：適用于于穩(wěn)定性性較好、強(qiáng)度較較高的圍圍巖，如泥巖巖。圍巖級(jí)級(jí)別一般般在b以下。三臺(tái)階階七步法法：適用于于具有一一定的穩(wěn)穩(wěn)定性，強(qiáng)度一一般的圍圍巖，如q2的黏黏質(zhì)黃土土、中砂等等。圍巖級(jí)級(jí)別一般般在b-a 之間間。三臺(tái)階階臨時(shí)橫橫撐法：適用于于具有穩(wěn)穩(wěn)定較差差，強(qiáng)度一一般的圍圍巖，特別是是如q22的黏質(zhì)質(zhì)黃土、中砂等等。圍巖級(jí)級(jí)別一般般在a-e之間。在洞口口淺埋，跨越?jīng)_沖溝多用用該工法法。在該黃土隧隧道施工工中，最常用用的工法法為三臺(tái)臺(tái)階七步步法。究

4、其原原因有以以下三點(diǎn)點(diǎn)：第一，該公路路黃土隧隧道的地地質(zhì)情況況較適合合該工法法； 第二，該工法法工效較較高，在不需需投入臨臨時(shí)支護(hù)護(hù)的前提提下，能基本本保證開開挖施工工的安全全；第三，循環(huán)進(jìn)進(jìn)尺時(shí)間間相對(duì)較較短，進(jìn)度能能夠得到到有效保保證。3.2 三三臺(tái)階七七步法控控制要點(diǎn)點(diǎn)目前，大斷斷面黃土土隧道，多采用用三臺(tái)階階七步法法，但關(guān)鍵鍵要點(diǎn)未未控制好好，也會(huì)出出現(xiàn)初支支侵限、坍方等等問題，該工法法技術(shù)要要求如下下：（1）上臺(tái)階階每循環(huán)環(huán)開挖進(jìn)進(jìn)尺，級(jí)圍巖巖不大于于1 榀鋼鋼架，級(jí)不大大于2榀。邊墻開開挖進(jìn)尺尺不大于于2 榀。各臺(tái)階階左右側(cè)側(cè)應(yīng)錯(cuò)開開兩榀拱拱架以上上。（2）仰拱開開挖前，必須完完成

5、鋼架架鎖腳錨錨桿（管），每循循環(huán)開挖挖進(jìn)尺不不大于33m。初期支支護(hù)封閉閉成環(huán)位位置距掌掌子面距距離不應(yīng)應(yīng)超過330m。，級(jí)圍巖巖二襯離離掌子面面不超過過70m，級(jí)圍巖巖二襯離離掌子面面不超過過90mm。（3）上中下下臺(tái)階的的高度分分別為55m，3m，3m，核心土土長(zhǎng)度不不能小于于3m，臺(tái)階馬馬口左右右側(cè)必須須錯(cuò)開，單側(cè)臺(tái)臺(tái)階的寬寬度不能能小于22m。4 開挖方方法大斷面黃土土隧道以以機(jī)械開開挖為主主，人工輔輔助修邊邊。在遇到到第三系系弱風(fēng)化化的泥巖巖時(shí)，機(jī)械開開挖進(jìn)度度較慢，此時(shí)，可采用用松動(dòng)爆爆破配合合機(jī)械開開挖。該公路路此標(biāo)段段開挖常常用的機(jī)機(jī)械有三三種，分別為為挖掘機(jī)機(jī)、松土器器、銑挖

6、機(jī)機(jī)。三種機(jī)機(jī)械有著著不同的的適用地地層及開開挖部位位，而且有有一定的的互補(bǔ)性性。以下分分別介紹紹黃土隧隧道施工工時(shí)三種種機(jī)械的的適用性性。4.1 挖挖掘機(jī)開開挖挖掘機(jī)開挖挖是黃土土隧道開開挖施工工中最常常用的一一種開挖挖方式，主要適適用于第第四系砂砂（黏）質(zhì)黃土土。這種土土體較為為松散，強(qiáng)度較較低，一般為為1501800kpaa。開挖機(jī)機(jī)械僅采采用挖掘掘機(jī)就能能滿足施施工需要要，開挖速速度控制制在3.5m/h較為為適合。若因圍圍巖強(qiáng)度度高，挖掘機(jī)機(jī)開挖較較為困難難，開挖時(shí)時(shí)間增長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，則應(yīng)選選擇松土土器。4.2 松松土器開開挖松土器具有有破碎、翻松功功能，且有功功能互換換的松土土器分為為挖掘

7、機(jī)機(jī)用松土土器和推推土機(jī)用用松土器器，其中挖挖掘機(jī)松松土器也也叫斗鉤鉤，設(shè)置一一個(gè)整體體鑄造的的松土齒齒，上部有有耳孔，分別與與斗桿和和鏟斗缸缸相鉸接接，齒尖前前端有硬硬合金堆堆焊的齒齒帽。當(dāng)液壓壓缸的活活塞桿伸伸出時(shí)，推動(dòng)齒齒尖強(qiáng)制制插入并并翻動(dòng)土土壤。開挖時(shí)時(shí)先通過過松土器器將硬土土層進(jìn)行行松動(dòng)后后，再換上上挖機(jī)斗斗進(jìn)行開開挖，一般適適用于老老黃土或或全風(fēng)化化泥巖地地層中。當(dāng)圍巖巖強(qiáng)度為為2003000kpaa時(shí)，開挖速速度控制制在45m/h較為為適合，當(dāng)圍巖巖強(qiáng)度高高，松土器器開挖較較為困難難，開挖時(shí)時(shí)間增長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，則可考考慮更換換為銑挖挖機(jī)。4.3 銑銑挖機(jī)開開挖銑挖機(jī)可以以安裝在在任何

8、類類型的液液壓挖掘掘機(jī)上，能夠高高效替代代挖斗、破碎錘錘、液壓剪剪等器械械，銑挖機(jī)機(jī)應(yīng)用于于露天煤煤礦、隧道掘掘進(jìn)及輪輪廓修正正、渠道溝溝槽銑掘掘、瀝青混混凝土路路面銑刨刨、巖石凍凍土銑挖挖、樹根銑銑削等方方面。銑挖機(jī)機(jī)在施工工中的應(yīng)應(yīng)用，為隧道道開挖提提供了一一種嶄新新的施工工方法。在黃土土隧道隧隧道施工工中，銑挖機(jī)機(jī)較適合合的巖層層為第三三系強(qiáng)（全）風(fēng)化泥泥巖，圍巖強(qiáng)強(qiáng)度為33004000kpaa，將銑挖挖機(jī)和松松土器配配合進(jìn)行行開挖施施工，開挖速速度應(yīng)控控制在334m/h。其中上上臺(tái)階全全部采用用銑挖機(jī)機(jī)開挖，時(shí)間約約1.55小時(shí)；下臺(tái)階階首先采采用松土土器進(jìn)行行開挖中中間部位位，然后再

9、再使用銑銑挖機(jī)修修邊，開挖時(shí)時(shí)間約11.5小小時(shí)。如果上上臺(tái)階開開挖完成成后，立即進(jìn)進(jìn)行初支支立架施施工，還可以以縮短施施工時(shí)間間。采用銑銑挖機(jī)進(jìn)進(jìn)行周邊邊的銑削削施工，對(duì)超欠欠挖的控控制效果果較好。4.4 松松動(dòng)爆破破開挖當(dāng)黃土隧道道圍巖強(qiáng)強(qiáng)度進(jìn)一一步增強(qiáng)強(qiáng)，比如第第三系弱弱風(fēng)化泥泥巖，強(qiáng)度達(dá)達(dá)到4000 kkpa 以上時(shí)時(shí)，則可考考慮采用用松動(dòng)爆爆破，當(dāng)爆破破松動(dòng)圍圍巖后，再采用用機(jī)械開開挖。此時(shí)，松動(dòng)爆爆破效果果尤為關(guān)關(guān)鍵，它直接接決定了了開挖循循環(huán)時(shí)間間。以吳家家岔隧道道進(jìn)口爆爆破施工工為例，僅上臺(tái)臺(tái)階采用用松動(dòng)爆爆破施工工，其余仍仍采用機(jī)機(jī)械開挖挖，每循環(huán)環(huán)進(jìn)尺22.5mm左右。爆破參參數(shù)的選選定：選擇適適當(dāng)?shù)谋茀?shù)數(shù)，布置合合理的炮炮眼孔位位和炮眼眼數(shù)量，以保證證爆破效效果和安安全生產(chǎn)產(chǎn)，節(jié)約成成本，提高經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益。單位炸炸藥消耗耗量是計(jì)計(jì)算炮眼眼數(shù)目的的重要依依據(jù)。爆破參參數(shù)的確確定，