黃土狀壤土隧洞開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)研究與應(yīng)用

魏永華 馬建社

【摘要】本文詳細(xì)介紹了黃土狀壤土隧洞短進(jìn)尺、勤支護(hù)、橫斷面分區(qū)開(kāi)挖及結(jié)合鋼筋格柵拱架?chē)娚浠炷林ёo(hù)措施等特殊的開(kāi)挖支護(hù)方法及施工工藝，以供類(lèi)似工程參考。

【關(guān)鍵詞】黃土狀壤土；開(kāi)挖；支護(hù)

1、工程基本情況

延安黃河引水工程蘆草梁隧洞地處延安市寶塔區(qū)與延川縣交界處，全長(zhǎng)679.1m。隧洞成型標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為直墻城門(mén)洞型，設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面尺寸為寬×高=3.7×4.35m，成型尺寸為寬×高= 2.5×3.05m。隧洞全段頂拱、側(cè)墻采用鋼筋格柵拱架?chē)?.2m厚C20混凝土初期支護(hù)。隧洞全斷面均采用厚度為0.4m的C25W6F200鋼筋混凝土襯砌。

2、隧洞地質(zhì)圍巖情況

隧洞地質(zhì)圍巖為黃土狀壤土隧洞，地下水位較高。黃土狀壤土密度ρ=2.00～2.03g/cm3，含水量ω=19.50～22.90%。飽和固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)Φ=20.8～24.4°，C=36～42Kpa，單位彈性抗力系數(shù)K=0。

3、黃土狀壤土隧洞開(kāi)挖支護(hù)施工方法及施工工藝

3.1開(kāi)挖掘進(jìn)施工方法及施工工藝

洞身段開(kāi)挖采用0.3m3小型反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行，預(yù)留0.4m保護(hù)層人工配合修整。橫斷面上分為3部分依次開(kāi)挖逐步推進(jìn)進(jìn)行開(kāi)挖。循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)洞前10.0m為0.5m；進(jìn)洞10.0m后為0.8m。其開(kāi)挖橫斷面分區(qū)方法見(jiàn)開(kāi)挖示意圖3-1所示。

先開(kāi)挖第①部分，開(kāi)挖完成驗(yàn)收后立即噴射3～5cm混凝土封閉開(kāi)挖面（下同），待噴射混凝土初凝后立即進(jìn)行頂部鋼筋格柵拱架的安設(shè)及后續(xù)的噴射混凝土施工。

待第①部分初期支護(hù)完成后再進(jìn)行第②部分開(kāi)挖。

第③部分開(kāi)挖待第②部分初期支護(hù)全部完成后進(jìn)行。

3.2初期支護(hù)施工方法及施工工藝

進(jìn)洞前，在洞頂圓弧設(shè)計(jì)開(kāi)口線上0.5m位置弧向布置1排Ф25mm錨桿，弧向間距0.3m，錨桿外露端和洞內(nèi)第一榀鋼筋格柵拱架通過(guò)Φ25鋼筋焊接連接。并噴射厚度為10cm（法線方向）的C20混凝土。

（1）鋼筋格柵拱架施工方法及施工工藝

鋼筋格柵拱架高度為0.2m三支形斷面。主筋、架立筋及拱架之間連接筋均采用Φ25mm鋼筋，箍筋采用φ6.5mm鋼筋。箍筋間距0.4m。鋼筋格柵拱架每榀分為頂拱部、邊墻兩部分。

頂拱格柵拱架分為兩片，其中一片弧向長(zhǎng)度2.0m，并帶邊墻直線長(zhǎng)度0.5m；另一片弧向長(zhǎng)度3.8m，并帶邊墻直線長(zhǎng)度0.5m，縱向交叉安裝。邊墻格柵共計(jì)兩片，每片高度2.0m。

單榀鋼筋格柵拱架的每片之間采用1.2cm厚、200mmX200mm接頭鋼板焊接連接。鋼筋格柵拱架榀與榀之間連接采用間距為1.0m的Φ25mm鋼筋焊接連接。在鋼筋格柵拱架片與片連接處開(kāi)挖面上“八”字型布置兩根直徑為Φ25mm鎖腳水泥錨固劑錨桿，Φ25mm錨桿長(zhǎng)度3.0m，入土2.8m，外露0.2m，外露端和鋼筋格柵拱架焊接牢固。鋼筋格柵拱架每榀縱向間距在進(jìn)洞前10m為0.5m，10m后縱向間距為0.8m。

（3）掛網(wǎng)噴射混凝土施工方法及施工工藝

鋼筋格柵拱架施工驗(yàn)收合格后，掛設(shè)φ6.5 @200X200mm鋼筋網(wǎng)片（鋼筋網(wǎng)片搭焊在鋼拱架背側(cè)），噴射C20混凝土，噴射厚度0.20m。

4、地下水抽排施工方法及施工工藝

隧洞地質(zhì)圍巖為黃土狀壤土隧洞，地下水位高于洞頂設(shè)計(jì)高程。加上隧洞開(kāi)挖主要是順坡向開(kāi)挖，無(wú)法自流出洞，施工時(shí)需要加強(qiáng)抽排水。根據(jù)實(shí)際滲水及結(jié)合設(shè)計(jì)要求，在開(kāi)挖底面鋪筑厚度為0.2m的粒徑為20mm～40mm的卵石作為排水通道。為避免施工設(shè)備在其上通行時(shí)帶進(jìn)雜物、泥巴等對(duì)排水通道的影響，在排水通道頂面車(chē)轍位置處放置鋼板作為施工設(shè)備通行道路。洞內(nèi)縱向每間隔20m左右位置一側(cè)設(shè)置一集水井，集水井內(nèi)架設(shè)潛水泵接力將洞內(nèi)滲水抽排至洞外排水溝。集水井為圓形，內(nèi)直徑為0.5m，集水井底面低于所在位置的排水卵石底面0.3m，頂面同于所在位置的墊層混凝土頂面。集水井采用厚度為12cm磚墻砌筑。集水井和卵石排水通道連接高度范圍內(nèi)預(yù)留十字型進(jìn)水孔。

5、收斂變形監(jiān)測(cè)

收斂變形監(jiān)測(cè)主要布置在洞內(nèi)含水量相對(duì)較大的部位的4個(gè)斷面處預(yù)埋收斂變形監(jiān)測(cè)儀，每個(gè)斷面布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)其中頂拱一個(gè)測(cè)點(diǎn)，左右側(cè)墻開(kāi)挖底面底板以上1.7m處各一個(gè)測(cè)點(diǎn)。埋入深度至噴射混凝土和黃土狀壤土界面。

5.1收斂變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容

5.1.1兩側(cè)收斂變形監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)兩側(cè)相對(duì)位移、變形速度、兩側(cè)收斂變形與作業(yè)面位置及時(shí)間關(guān)系。5.1.2頂供下沉收斂變形監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)頂供相對(duì)位移、變形速度、頂供下沉與作業(yè)面位置和時(shí)間關(guān)系及判斷初期支護(hù)方法的是否適宜。

5.2收斂變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)及監(jiān)測(cè)方法

收斂變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并用紅漆在噴射混凝土面畫(huà)圈做明顯的標(biāo)記。

前期讀數(shù)每天2～3次，后期根據(jù)變形收斂情況每天一次，并及時(shí)記錄整理數(shù)據(jù)。并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)收斂變形監(jiān)測(cè)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整初期支護(hù)方法及施工工藝。

6、結(jié)束語(yǔ)

本工程黃土狀壤土隧洞特殊的開(kāi)挖支護(hù)方法及施工工藝，為今后類(lèi)似工程提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和參考依據(jù)。當(dāng)然該施工方法和施工工藝還有需進(jìn)一步研究和改進(jìn)的問(wèn)題，如開(kāi)挖時(shí)為保證初期支護(hù)后斷面尺寸滿足設(shè)計(jì)要求而考慮一定量的徑向超挖量、考慮多少等，須在今后的工作中進(jìn)一步研究和探討。

作者簡(jiǎn)介

魏永華（1966-），男，從事水利水電工程施工28年.

馬建社（1966-），男，從事水利水電工程施工27年.