復(fù)雜地質(zhì)長大黃土隧道施工技術(shù)

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防護(hù)、洞身開挖及初期支護(hù)、通風(fēng)防塵及施工運輸?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1標(biāo)位位于陜西省咸咸陽市境內(nèi),黃土隧道大大小共3座,其中丁家山山隧道長5774米,為西平鐵路1標(biāo)最長的黃黃土隧道,隧道在洞身身中部設(shè)斜井井一座。丁家家山隧道地貌貌上屬于黃土土殘塬區(qū)，主主要地層為第第四系全新統(tǒng)統(tǒng)沖積黏質(zhì)黃黃土、上更新新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)質(zhì)黃土、中更更新統(tǒng)風(fēng)積黏黏質(zhì)黃土。黏黏質(zhì)黃土以黏黏粒為主，多多孔隙，直立立性強，上部部具有濕陷性性。柱狀節(jié)理理發(fā)育,易坍塌、掉掉塊,成洞性差。2具體施工技技術(shù)2.1洞口口開挖及邊仰仰坡臨時防護(hù)護(hù)黃土隧道施工首首先要考慮確確保進(jìn)洞施工工的安全,因此,洞口開挖邊邊仰坡坡度的的選擇、臨時時防護(hù)及超前前支護(hù)參數(shù)的的選定相當(dāng)重重要。以丁家家山隧道出口口為例,丁家山隧道道出口位于一一突出黃土梁梁咀上。洞口口里程為DK55＋679，洞口仰坡坡坡率為1：1，采用分級級開挖，每級級邊坡高8米。經(jīng)現(xiàn)場場核實地形情情況，洞門挖挖方作業(yè)場地地狹小，且高高陡，洞口段段隧道線路左左側(cè)覆蓋土體體較薄，局部部有松散堆積積土，且存在在偏壓，影響響洞門及洞口口段隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)安全。依據(jù)據(jù)實際地形條條件，洞口里里程變更為DK55＋657，即洞口里里程向小里程程方向移22m，洞口仰坡坡高，仰坡坡坡率變更為1：1.25，采用分級級開挖，每級級邊坡高8米，邊仰坡坡采用骨架護(hù)護(hù)坡防護(hù)。2.2超前前支護(hù)超前支護(hù)參數(shù)根根據(jù)黃土類別別的不同進(jìn)行行選定,洞口土質(zhì)為為松散的新黃黃土,采用超前大大管棚進(jìn)行支支護(hù),洞身地段超超前支護(hù)采用用φ42超前小導(dǎo)管管，而且注漿漿固結(jié)效果好好,其參數(shù):水泥漿水灰灰比1∶1,最大注漿壓壓力均為1.0MPPa,試驗發(fā)現(xiàn)新新黃土中漿液液擴(kuò)散半徑大大于50cm,老黃土中僅僅為2cm。超前大管管棚施工時,其聯(lián)結(jié)部位位必須確保有有足夠強度及及剛度,施工中優(yōu)先先考慮絲扣連連接,也可以套管管焊接,不允許兩鋼鋼管直接對焊焊使用。2.3洞身身開挖丁家山隧道原設(shè)設(shè)計為單一黃黃土隧道,施工中出現(xiàn)現(xiàn)了灰?guī)r地層層,并存在大量量的土石分界界地層?？紤]慮到黃土隧道道的特殊性，結(jié)結(jié)合現(xiàn)場施工工實際情況，從從黃土隧道過過度至石質(zhì)隧隧道圍巖共出出現(xiàn)四種情況況：純黃土斷斷面；土石分分界斷面；灰灰?guī)r斷面（拱拱頂灰?guī)r厚度度小于10米）；灰?guī)r巖斷面(拱頂灰?guī)r厚厚度大于10米)。根據(jù)以上上四種情況開開挖方法對應(yīng)應(yīng)四種方法：：上下臺階預(yù)預(yù)留核心土法法；土石分界界施工法；臺臺階爆破法；；全斷面爆破破法。2.3.1純黃黃土斷面由于黃土隧道屬屬于軟質(zhì)圍巖巖,多為Ⅳ、Ⅴ級圍巖,最忌擾動,尤其圍巖柱柱狀節(jié)理發(fā)育育時,極易坍塌、掉掉塊,成洞性差,故嚴(yán)禁爆破破開挖,施工中一般般采取短臺階階法、弧形導(dǎo)導(dǎo)坑預(yù)留核心心土的方式進(jìn)進(jìn)行,核心土的留留設(shè)可對掌子子面土體處于于三向應(yīng)力狀狀態(tài),從而對掌子子面土體起加加固作用,如圖所示,以丁家山隧隧道為例,開挖中先以以挖掘機(jī)挖除除核心土周邊邊的土體,然后人工修修整輪廓線周周邊20～30cm土體,以避免出現(xiàn)現(xiàn)大的超欠挖挖,當(dāng)局部夾含含少量鈣質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、土質(zhì)較較為堅硬時,以風(fēng)鎬輔助助作業(yè)。2.3.2土石石分界施工法法土石分界施工法法主要適用于于隧道斷面上上部為黃土，下下部為灰?guī)r地地段。上部采用人工配配合挖掘機(jī)的的方法開挖。下下部施工時采采用弱爆破的的方法,下部左右兩兩側(cè)分開爆破破，最大程度度減小爆破震震動。上臺階階控制在5m左右。下部部左右兩側(cè)分分開爆破的間間距控制在2榀拱架間距距以內(nèi)。為保保證拱頂不易易產(chǎn)生失穩(wěn)、坍坍塌現(xiàn)象，爆爆破時嚴(yán)格控控制好炮眼的的深度、數(shù)目目以及裝藥量量等。2.3.3臺階階爆破法臺階爆破法適用用于拱部覆蓋蓋層小于10米的全斷面面灰?guī)r地段。因受強風(fēng)化灰?guī)r巖地層影響，拱拱部灰?guī)r覆蓋蓋層穩(wěn)定性較較差,采用臺階法法爆破。開挖挖時先爆破上上臺階，之后后再爆破下臺臺階。上下臺臺階錯開5m左右。為控控制隧道斷面面爆破掏槽時時產(chǎn)生的垂直直震動速度，選選擇先引爆掏掏槽眼，再進(jìn)進(jìn)行上半斷面面爆破的方法法。下部施工工時采用弱爆爆破的方法，左左右兩側(cè)分開開爆破。2.3.4全斷斷面爆破法全斷面爆破法適適用于拱頂覆覆蓋層大于10米的灰?guī)r地地段。全斷面爆破法是是整個斷面按按設(shè)計爆破參參數(shù)同時爆破破的方法。爆爆破完成后為為消除圍巖應(yīng)應(yīng)力集中和掉掉塊現(xiàn)象，及及時初噴。嚴(yán)嚴(yán)格按照設(shè)計計參數(shù)安裝藥藥包錨桿。不不需要安裝超超前支護(hù)和初初支鋼架。2.4初期期支護(hù)黃土隧道拱部土土體自穩(wěn)性差差,易坍塌及掉掉塊,故支護(hù)必須須緊跟。根據(jù)據(jù)“短進(jìn)尺、強強支護(hù)、勤量量測、早成環(huán)環(huán)”的施工原則,每循環(huán)開挖挖后應(yīng)立即施施作錨噴掛網(wǎng)網(wǎng)聯(lián)合支護(hù),認(rèn)真進(jìn)行初初噴作業(yè),初噴厚度為4cm,特別對于黃黃土隧道施工工而言，初噴噴混凝土能迅迅速封閉巖面面,減少圍巖暴暴露時間,又能增強拱拱圈的自承能能力。噴射混混凝土?xí)r,分多次復(fù)噴噴至設(shè)計厚度度,這樣可以保保證噴射混凝凝土的施工質(zhì)質(zhì)量,又能減少回回彈,節(jié)約施工成成本。施工中在拱架底底部增設(shè)混凝凝土墊塊塞實實,以避免拱架架及初期支護(hù)護(hù)不必要的沉沉降;拱架連接螺螺栓必須上齊齊并擰緊,騎縫焊接飽飽滿,并且考慮預(yù)預(yù)留沉落量及及二襯凈空擴(kuò)擴(kuò)大量應(yīng)加大大拱架圓弧半半徑,以確保二襯襯施工前初期期支護(hù)凈空滿滿足規(guī)范要求求。2.5落底底成環(huán)當(dāng)掘進(jìn)施工進(jìn)尺尺達(dá)到5～10m,必須進(jìn)行落落底成環(huán)施工工。落底成環(huán)環(huán)施工要謹(jǐn)慎慎、科學(xué)組織織,左右側(cè)錯開開一定距離分分別落底,避免兩側(cè)同同時落底,造成拱架懸懸空引起大的的沉降,拱架落底時時拱架底部要要支立牢靠并并及時回填。每每次拱架落底底不宜太長,洞口段每次1～2榀,其他段則按2～3榀進(jìn)行控制制。以丁家山山隧道為例,上導(dǎo)坑、落落底成環(huán)及仰仰拱施工均保保持12～15m的間距。2.6仰拱及二二襯施工控制制仰拱采用挖掘機(jī)機(jī)開挖，仰拱拱開挖時要隨隨時注意初支支變形情況，距距拱腳50cm左右處采用用人工開挖，防防止機(jī)械碰撞撞初支鋼架。仰仰拱開挖后關(guān)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是“及早閉合成成環(huán)”。仰拱混凝凝土采用全幅幅整體灌筑,利用移動棧棧橋解決洞內(nèi)內(nèi)出土進(jìn)料與與仰拱施工之之間的干擾問問題。在仰拱填充施工工完畢后，立立即施作拱墻墻防水和鋼筋筋綁扎，防水水與鋼筋采用用移動平臺進(jìn)進(jìn)行，平臺長長度10m。鋼筋綁扎扎完畢，檢查查合格后，臺臺車就位，立立設(shè)堵頭模板板，灌注砼。二二次襯砌臺車車距離掌子面面距離不得超超過70m。2.7通風(fēng)防防塵通風(fēng)防塵的作用用是稀釋和排排出洞內(nèi)空氣氣中的粉塵，隧隧道施工通風(fēng)風(fēng)主要采用長長管路獨頭壓壓入式通風(fēng)方方案。在隧道道進(jìn)出口每個個工點洞口外外設(shè)2×55KKW軸流通風(fēng)機(jī)機(jī)，施工初期期采用單機(jī)通通風(fēng)，后期采采用雙機(jī)通風(fēng)風(fēng)。風(fēng)筒采用用φ1500mmm柔性風(fēng)筒。由由于丁家山隧隧道斜井進(jìn)入入正洞后分別別向兩個方向向施工,在洞口設(shè)2臺2×55KKW軸流通風(fēng)機(jī)機(jī)，風(fēng)筒采用用φ1300mmm柔性風(fēng)筒,前期斜井施施工時采用一一臺2×55KKW軸流通風(fēng)機(jī),進(jìn)入正洞后后兩臺風(fēng)機(jī)分分別向兩個方方向進(jìn)行送風(fēng)風(fēng)。同時采取取綜合防塵技技術(shù)，洞內(nèi)每每天噴霧灑水水，可顯著的的減少產(chǎn)塵量量和防止塵土土飛揚。實踐踐證明，堅持持適量的灑水水，可減少粉粉塵,確保洞內(nèi)空空氣清新，創(chuàng)創(chuàng)造良好的勞勞動環(huán)境。2.8施工運運輸丁家山隧道施工工采用無軌運運輸方案。開開挖施工采用用挖掘機(jī)或裝裝載機(jī)配合裝裝碴，由自卸卸汽車運輸至至棄碴場；隧隧道砼襯砌施施工采用砼攪攪拌運輸車向向洞內(nèi)運送砼砼。為了加快快施工進(jìn)度，保保證隧道工期期，在隧道內(nèi)內(nèi)每300m將大避車洞洞加寬、加大大，在避車洞洞內(nèi)錯車，解解決了長大單單線隧道在洞洞內(nèi)的錯車問問題。此處大大避車洞及兩兩側(cè)正洞二襯襯待開挖貫通通后統(tǒng)一施工工。3施工中的監(jiān)控控措施監(jiān)控量測工作緊緊跟開挖、支支護(hù)作業(yè)。丁丁家山隧道每每組監(jiān)控點共共布設(shè)5個監(jiān)控點，其其中拱頂一個個沉降觀測點點，拱腰與拱拱腳各設(shè)一對對收斂觀測點點。布點采用用Φ22鋼筋，鋼筋筋埋入圍巖深深度不小于1m，穿過初期期支護(hù)時用塑塑料套筒隔絕絕與初期支護(hù)護(hù)的所有聯(lián)系系。施工中技技術(shù)人員每天天根據(jù)監(jiān)測結(jié)結(jié)果及監(jiān)控點點與掌子面關(guān)關(guān)系，確定監(jiān)監(jiān)控頻率。4確保黃土隧隧道施工安全全關(guān)健要點施工安全是隧道道施工的靈魂魂，長大黃土土隧道地質(zhì)條條件復(fù)雜，工工期壓力大，確確保旗安全的的壓力更加巨巨大。快速度度、高質(zhì)量完完成初期支護(hù)護(hù)和二次襯砌砌，嚴(yán)格控制制步長關(guān)系，確確保施工安全全，是加快施施工進(jìn)度的關(guān)關(guān)鍵。仰拱距距掌子面距離離不超過40米，二襯距距掌子面距離離不超過70米，