淺談黃土隧道施工工藝

李衛(wèi)紅

1 工程概況

忻保高速公路L21合同段起訖樁號為K151+500～K160+380，長8.8 km，地處忻州市岢嵐縣境內(nèi)，主要工程為“兩隧十二橋”，隧道工程分別為沙塔隧道(黃土隧道)、水峪貫隧道。

沙塔隧道:分離式，左線起訖樁號為K152+595～K153+035，長440 m;右線起訖樁號為K152+558～K153+145，長 587 m。整個隧道包括明洞26 m，Ⅴ級淺埋245 m，Ⅴ級44 m，Ⅳ級712 m。隧道洞口巖性以Qm3堅硬亞黏土為主，垂直節(jié)理發(fā)育，具大孔隙，呈松散結(jié)構(gòu)，易受水的侵蝕，中等壓縮性;洞口較陡，坡角30°～40°，洞口邊坡穩(wěn)定性較差。地形溝壑交錯，隧道出口段嚴(yán)重偏壓淺埋。埋深25 m以下的部分約占隧道全長的1/3。

2 主要施工方法

1)隧道出口段原設(shè)計為側(cè)壁導(dǎo)坑開挖，施工中采用三臺階分部上導(dǎo)坑預(yù)留核心土的方法施工(見圖1)，開挖掘進(jìn)和初期支護(hù)結(jié)合地形地質(zhì)條件，嚴(yán)格按“管超前，禁爆破，早噴錨，強支護(hù)，緊封閉，勤量測”原則進(jìn)行施工。2)工藝控制要點。a.預(yù)留核心土三臺階開挖的方法，上臺階開挖130°，接腿兩次至拱腳。核心土長度2.5 m～3.5 m。上導(dǎo)坑每次開挖控制一榀鋼拱架(見圖2)。b.隧道在上斷面進(jìn)洞20 m后，停止掌子面施工，開挖9 m仰拱并成環(huán)。c.施工中上下臺階長度不超過15 m，仰拱與掌子面長度不超過30 m，二襯與掌子面長度不超過50 m。d.接腿施工必須左右錯開6榀以上。洞內(nèi)作業(yè)坡道采用上導(dǎo)坑出渣填筑下導(dǎo)坑的方法，嚴(yán)禁先拉中槽的方法以防止拱腳失穩(wěn)，開挖標(biāo)高至距拱腳30 cm時，必須采用人工清理，防止超挖，接腿及落底每次開挖不超過2榀，仰拱每次開挖不能超過5榀或3 m。e.上下導(dǎo)坑連接處的連接螺栓一定要全部擰緊，如果因為開挖時變形造成無法全部帶齊螺栓，要采用插入鋼筋頭與上下拱架焊接，這是防止收斂的有效手段。f.洞口地表設(shè)置沉降觀測點和拱頂觀測點進(jìn)行監(jiān)控量測。在大跨上下1 m范圍內(nèi)設(shè)置收斂觀測點進(jìn)行定期量測以指導(dǎo)施工。洞內(nèi)Ⅴ級淺埋及洞口段預(yù)留沉降量20 cm。

3 淺埋段的處置措施

1)設(shè)置超前管棚，管棚長度20 m，間距40 cm布置，管棚直徑為108。2)沖溝內(nèi)進(jìn)行鋼管注漿及混凝土封面，鋼管長度 6 m，間距100 cm，梅花形布置，鋼管直徑為89。3)盡量縮短暴露開挖時間，堅持拱部每次開挖一榀。在掉塊嚴(yán)重地段打設(shè)超前錨管以保證施工安全。4)施工過程中山體出現(xiàn)開裂及下沉，我們采取了如下措施:a.停止左右掌子面的掘進(jìn)，并對滲水進(jìn)行引排處理;b.全部人員撤離施工現(xiàn)場，并在隧道口及隧道之間山體上安排安全員，對隧道山體及邊坡進(jìn)行全天候望監(jiān)控;c.經(jīng)監(jiān)測確定山體穩(wěn)定后，進(jìn)行隧道二襯施工及山體卸載沖溝反壓回填;d.一期反壓完成兩個月后，隧道重新開始施工。

4 特殊地質(zhì)及病害的處理

1)在施工階段我們對洞口進(jìn)行了實際勘察，左洞改變了明暗交界里程，暗洞增加了10 m，明洞增加了40 m。2)左洞洞口上導(dǎo)坑開挖35 m后，掌子面停工，開挖并施工了兩板18 m仰拱及二襯，做到了及時封閉和成環(huán)，經(jīng)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示，最大拱頂下沉為15 cm，最大收斂值為6 cm。3)隧道在開挖中出現(xiàn)了滲水，開挖時拱頂、側(cè)壁有遇水軟化掉塊、坍塌的現(xiàn)象。土質(zhì)開挖時的含水量在32%～35%之間。開挖后在10 min之內(nèi)掌子面有發(fā)亮水膜出現(xiàn)，20 min內(nèi)有滴水狀水珠出現(xiàn)，隨之拱頂、側(cè)壁出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象。嚴(yán)重時發(fā)生坍塌，影響開挖安全。4)滲水防治措施。a.掌子面先噴封閉、短開挖每次開挖一榀，及時噴射混凝土;b.采用潮噴工藝:速度快，脫落少，并加碳素纖維和防裂劑;c.加大拱腳連接鋼板，原設(shè)計鋼板尺寸為30 cm×24 cm，變更后鋼板尺寸為 50 cm×40 cm，以加大接觸面積;d.縱向透水管及時接出進(jìn)行排水。

5 幾點感受

1)黃土隧道與石質(zhì)隧道最大的區(qū)別就是下沉變形和收斂變形很難穩(wěn)定，因此，二襯與掌子面的距離越近越好。

2)黃土隧道中系統(tǒng)錨桿、超前錨管在施工中作用不大，只要起到固定拱架的作用即可。只要堅持短進(jìn)尺，可進(jìn)行優(yōu)化。

[1] 武飛龍.黃土隧道施工[J].山西建筑，2009，35(13):340-341.