濕陷性黃土隧道洞口淺埋段開挖與支護(hù)技術(shù)研究

劉嘉欣 岳公平 孟旭

（中建七局第四建筑有限公司 陜西西安 710000）

前言

解決黃土濕陷性問題是中國西部鐵路建設(shè)的首要任務(wù)。濕陷性黃土，俗稱大孔土，是第四紀(jì)形成的一種黃色或褐色，顆粒組成主要由粉末顆粒組成。黃色粉狀土壤屬于不飽和的低壓土，空隙率大，干密度低，是黃土濕陷性的根本原因。當(dāng)水被自重應(yīng)力和附加應(yīng)力弄濕時(shí)。土壤中將會(huì)發(fā)生發(fā)生急劇而大量的附加下沉，稱為濕陷性。濕陷性黃土土質(zhì)柔軟，不穩(wěn)定，孔隙度大，承載力極低，在水中下沉，黃土塌陷變形變形具有突變性，非連續(xù)性和不可逆性，在施工過程中容易發(fā)生變形和坍塌。當(dāng)濕陷性黃土被水潤濕時(shí)，它會(huì)在自重應(yīng)力作用下折疊，稱為自重濕陷性黃土。

在道路施工中，根據(jù)黃土沉降的不同時(shí)代，將黃土劃分為新黃土，舊黃土和紅黃土；根據(jù)黃土是否具有濕陷性，可分為濕陷性黃土和非濕陷性黃土。黃土在自然條件下處于非壓實(shí)狀態(tài)，在一定壓力下變形小，主要是由于壓實(shí)變形。壓實(shí)變形以壓縮變形和濕陷變形為特征，濕陷變形迅速發(fā)展。濕陷性黃土的特點(diǎn)是遇水后土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度急劇下降，沉降變形。濕陷性黃土地基可塌陷的原因是由于外部因素存在大量的水浸；內(nèi)部因素主要是由于黃土本身的壓實(shí)不足以及大量可溶性水泥基結(jié)構(gòu)材料的存在?？紫堵释ǔ＜s為50%，主要包括各種易溶鹽和中等可溶鹽如NaCl等。

1 概況

黃土也是中國西北部的一部分地區(qū)特有的。在內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗在礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種特殊的特殊土壤。它是在第四紀(jì)干旱和半干旱氣候條件下形成的。它的基本顏色是黃色，黃土有空隙，垂直關(guān)節(jié)發(fā)達(dá)。強(qiáng)壯的直立，新的黃土大多是可折疊的，具有濕陷性。

濕陷性黃土區(qū)域兩線黃土隧道興工有兩個(gè)明顯特征：①濕陷性黃土地基解決；②雙線黃土隧道開挖，拱壩和個(gè)別應(yīng)力聚合過大，拱壩沉降較大，隧道布局輕易產(chǎn)生不穩(wěn)固。因而，在不同的地質(zhì)前提下，討論了恰當(dāng)?shù)拈_挖舉措，隧道拱頂沉降減少，隧道圍巖變形取得有效阻擋，在保障隧道安全的基礎(chǔ)上加速施工進(jìn)度。找到克制空間控制的方法是特別急迫的。

2 選擇開挖方法

黃土隧道動(dòng)工操縱的主要主旨是可以非常有用的控制圍巖變形。因而，圍巖的要求對(duì)于隧道施工舉措的進(jìn)行了取舍。雙線隧道開挖控制變形的道理保障了圍巖穩(wěn)固，造成了大小不一，選擇了分支開挖支護(hù)，關(guān)于四級(jí)老黃土圍巖的深埋深度，黃土擁有優(yōu)異的可豎立性和易成型性。在短跨準(zhǔn)則條件下，圍巖具有一定的沉降時(shí)間，在沒有下降的情況下，確保圍巖沒有大的變形，垂直框架和噴射錨有足夠的作業(yè)時(shí)間，為了保障開工安全，選擇彎曲導(dǎo)坑辦法。第四類圍巖深埋于V級(jí)圍巖的軟巖，淺埋段和深埋段中。土體受到擾動(dòng)后，圍巖的自穩(wěn)固性和應(yīng)力重?cái)U(kuò)散較差。上部泥土應(yīng)產(chǎn)生沿?cái)嗔衙娴男ㄐ温┒?。拱形不穩(wěn)定，采用crd法。確保安全開挖段最小化，V級(jí)圍巖淺埋、偏壓等要求地表沉降小的地段，采取雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。

3 隧道洞口淺埋段的開挖與支護(hù)施工

3.1 開挖與支護(hù)的基本方案

在出口段之前，采用明挖方法挖掘30m，出口段以后進(jìn)行更換，由CRD挖掘。在開工歷程中，選擇干挖，鉆孔等施工技巧，加強(qiáng)施工過程中的水治理，保障隧道基層不被水淋濕。隧道段的支護(hù)重點(diǎn)采用先進(jìn)的大型管棚，系統(tǒng)錨桿，鋼網(wǎng)，噴射混凝土和鋼架。每個(gè)周期0.6m，每天實(shí)施兩次。出口端界限的安排主要采用該規(guī)劃。水泥土擠密樁加固處理，以保障倒拱鋼筋混凝土的施工質(zhì)量。防止所有支撐都在隧道的一側(cè)，最終隧道偏轉(zhuǎn)問題得以解決。

3.2 大管棚超前支護(hù)

大型管棚熱軋支撐的主要目的是確保隧道施工順暢，施工安全也可以因此得到保障。大型管棚采用直徑108mm，長度20m的熱軋無縫鋼管。與鋼架結(jié)合，是一種預(yù)支撐系統(tǒng)，可防止洞室內(nèi)淺層圍巖的坍塌和淺層埋設(shè)段，創(chuàng)造了進(jìn)洞的基本條件。管棚鋼管的周向間距為40cm，外插角度在1～3°左右。管棚分為兩種形式：鋼管和鋼管采用交錯(cuò)布置。鋼管和灌漿后，鋪設(shè)管道。為了靈驗(yàn)的增加鋼管的抗彎強(qiáng)度，還應(yīng)該在鋼管和鋼管中安裝鋼保持架，而后將水泥砂漿倒入在里面。

3.3 CRD法開挖

出口處的暗洞是通過CRD方法挖掘出來的。在挖掘過程中，主要使用手動(dòng)操作，使用風(fēng)鎬，風(fēng)鏟和粘土鏟。上臺(tái)階采用人工翻碴或小車將壓載物運(yùn)送到下層。然后，挖掘機(jī)用于裝載壓載物，側(cè)卸式裝載機(jī)配合裝碴，重型卡車終用于運(yùn)載。以下是挖掘的詳細(xì)描述：

（1）起先，沿著開挖等高線執(zhí)行φ108mm超前長管棚支護(hù)的動(dòng)工。中心泥土需要預(yù)留，并插入徑向錨。鋼框架構(gòu)造在初始噴射凝結(jié)之后安置。施加混凝土密封后，安放橫撐，挖掘進(jìn)尺為0.6m。

（2）進(jìn)一步向下開挖，打入徑向錨桿之后舉行初噴混凝土開工，同樣再進(jìn)行鋼架施工，用混凝土將其閉塞，安插橫撐的同時(shí)打入鎖腳錨管。

（3）爾后向右開挖，其中左、右兩側(cè)拉開的間隙為3～5m之間。沿拱部開挖輪廓線以上進(jìn)行φ108mm的超前長管棚支護(hù)的施工，開挖時(shí)要預(yù)留核心土，并打入徑向錨桿，在進(jìn)行初噴混凝之后進(jìn)行鋼架施工，之后再噴混凝土封閉，并安裝橫撐，開挖進(jìn)尺為0.6m。

（4）向下開挖，打入徑向錨桿之后執(zhí)行初噴混凝土動(dòng)工，同樣再進(jìn)行鋼架施工，用混凝土閉塞，安放橫撐的同時(shí)打入鎖腳錨管。

（5）鉆孔，保障動(dòng)工隧道水土壤擠密樁到達(dá)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則。

（6）向下挖掘，并開始初期支護(hù)施工。

（7）將剩余土方開挖到右邊，然后密封初始支護(hù)。

3.4 初期支護(hù)

拱的初始支撐由徑向錨桿，鋼網(wǎng)和35cm厚的噴射混凝土制成。垂直墻主要由徑向砂漿錨固件支撐。在拱墻噴射混凝土中，需要將纖維含量為1.2kg的聚丙烯微纖維加入到混凝土中。在全斷面這里，需要支撐間距為0.6m的I25a鋼框架。在開掘部分，I25a鋼將會(huì)用于橫撐支撐。

3.5 隧道基底加固

在隧道的DK208+420～+442段中，T76L邁式微型樁進(jìn)行濕陷性處理，樁長為7.0～9.0m，間距為1m×1m梅花排列，每排需要有14根，一共有23排。樁的布置形式為樁長7.0～9.0m，平面間距1m×1m，呈梅花形。在完成加固后，黃土的濕陷性、樁間土的承載力和壓縮性應(yīng)從整體上進(jìn)行測(cè)量，在確定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，在進(jìn)行下一步的施工。

4 大斷面黃土隧道開挖支護(hù)的相關(guān)技術(shù)控制措施

因?yàn)辄S土隧道和石隧道，拱的沉降和拱的會(huì)合相對(duì)較大。這招致隧道在動(dòng)工過程中容易下沉，側(cè)壁挪動(dòng)，掌子面被推入，隧道底部下沉，支撐變形。因而，有一定選擇的采用相應(yīng)的技術(shù)方法，包含：加強(qiáng)考察和監(jiān)測(cè)，保障防排水施工，加多鎖定錨管和擴(kuò)大拱門等一系列工作。

5 結(jié)語

在今天的西部地區(qū)，有許多鐵路建設(shè)項(xiàng)目，大型隧道，施工困難，時(shí)間緊迫的情況下。濕陷性黃土隧道的施工面臨許多困難。所以，合理的施工技術(shù)對(duì)隧道的發(fā)展具有重要意義。通過各種各樣的隧道出口淺埋濕陷性黃土段動(dòng)工實(shí)施分析，淺埋段先進(jìn)支護(hù)，初期支護(hù)和基礎(chǔ)加固技術(shù)的施工方案能靈驗(yàn)的保障施工安定，施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。在西部地區(qū)，有許多鐵路建設(shè)項(xiàng)目，如大型隧道，施工困難，施工進(jìn)度緊張。濕陷性黃土隧道施工面臨諸多困難，合理的施工技術(shù)對(duì)隧道的發(fā)育具有重要意義。下洋河隧道淺埋濕陷性黃土剖面的施工實(shí)踐表明，淺埋隧道的施工方案。區(qū)段先進(jìn)支撐，初始支護(hù)和基礎(chǔ)加固技術(shù)可以有效保證施工質(zhì)量與安全。