三線黃土隧道施工技術探討

蔡興洋

摘 要：近年，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，公路建設發(fā)展迅速，其中，公路隧道有著向大跨度方向發(fā)展，斷面逐步增大。隨著斷面的增大，施工技術的難度陡然加大。本文針對三線黃土隧道工程特點進行分析，并對邊仰坡及排水工程、管棚施工等六方面施工技術難點進行分析，提出對策，提高三線黃土隧道施工建設效率，保障工程建設順利開展。

關鍵詞：三線 黃土隧道 探討

Abstract：In recent years， with the development of economy， highway construction develops rapidly，among them， the highway tunnel has a long span direction development，the section gradually increases.With the increase of the section， the difficulty of the construction technology increases sharply.This paper analyzes the characteristics of the loess tunnel project of the third line， and analyzes the technical difficulties in the construction of side slope， drainage project， pipe shed construction and other six aspects， and puts forward countermeasures to improve the construction efficiency of the third line loess tunnel and ensure the smooth construction of the project.

Key word：Three-line；The loess tunnel；To discuss

一、三線黃土隧道工程的特點

（一）跨度大、斷面面積大

三線黃土隧道施工開挖跨度一般為16.5～18m，高度為11.5～12.5m，截面面積一般在170m2以上，屬于大跨度、大斷面隧道施工。

（二）黃土的濕陷性

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，其土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較??；當在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)會迅速破壞，產(chǎn)生較大下沉，強度迅速降低。故在濕陷性黃土地區(qū)進行建設施工，應根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，提高地基承載力，防止地基濕陷對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害。

（三）時效性要求高

隧道周圍的巖土隨時可能變化，水文條件具有不可控性，因此隧道工程的施工過程要緊湊安排，減少各種因素對施工進程的影響，同時，在洞身開挖后，如出現(xiàn)工序銜接不暢，中途停留時間較長且未及時封閉掌子面，造成掌子面水分迅速蒸發(fā)，易出現(xiàn)邊墻和拱頂?shù)魤K等現(xiàn)象，嚴重時可能出現(xiàn)片幫冒頂、坍塌現(xiàn)象。

（四）各類病害嚴重

黃土隧道常見病害主要有二襯環(huán)向裂縫、仰拱縱向裂縫、洞頂?shù)乇砜v向裂縫、路面混凝土斷板等，各類病害嚴重危害行車安全，需要在施工時嚴格按照施工技術要求施作，控制施工質(zhì)量。

（五）技術難度大

三線黃土隧道作業(yè)時，通常采用雙側(cè)壁導坑法等施工方法，空間較為狹窄，施工工序復雜，人員密集，經(jīng)常有交叉作業(yè)情況，施工技術的難度也大大增加。

二、三線黃土隧道施工中易出現(xiàn)的技術問題及探討

（一）邊仰坡及排水工程施工

1.減少對洞口山體挖方，遵循“早進洞、完出洞”的原則，及時做好坡面臨時防護。

2.在邊仰坡開挖前，需先完成截水溝施工。為防止積水，攔截溝的縱坡不應小于3‰，并根據(jù)地形與溝道連接。同時，施工截水溝時必須將基底進行人工夯實，鋪設防水板，避免雨水滲漏，沖刷邊坡或形成貫穿的空洞，造成坍塌。

3.邊仰坡開挖及防護施工應快速施工完成，不應“打持久戰(zhàn)”。

3.1在挖掘過程中，應隨時檢查斜坡；如果有滑塌、裂縫等，應適當調(diào)整坡度，以保證邊坡的穩(wěn)定性和施工的安全性；應根據(jù)場地的地形確定排水溝的位置。

3.2采用框格梁防護時，需提前在邊仰坡斷面圖上畫好每個框格的交叉點（錨桿點），同時，施工時對各點進行放樣，確?？蚋竦臋M平豎直、線性美觀；同時需對錨桿進行拉拔試驗，拉拔力應滿足設計要求。

3.3采用錨噴防護時，必須對邊仰坡的平整度、順直度嚴格要求，對坡面凹凸位置及時人工拉線修整；同時，鋼筋網(wǎng)的鋪設必須隨坡面距離3cm起伏鋪設，焊接于先期的系統(tǒng)錨桿上，再把鋼筋網(wǎng)片焊接成整體。

（二）管棚施工

1.套拱施工：由于三線黃土隧道套拱跨度大、拱墻高，采用一次成型法使整個拱墻的受力過大，可能導致套拱下沉、混凝土開裂等質(zhì)量問題；建議采用套拱兩次成型的方法施作。第一次套拱底線可以施作到左右邊墻圓心交點夾角150°～180°間，第二次施作剩余下半部份套拱，這種施作法能較好的解決一次成型出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

2.黃土中管棚孔的鉆進應采用無水干鉆，嚴禁用水沖鉆及沖洗孔壁，同時嚴格控制鉆進速度，防止鉆孔偏斜、扭曲或變徑；考慮鉆進中的下垂，鉆孔方向應較鋼管設計方向上偏1°，每鉆一孔頂進一根鋼管，發(fā)現(xiàn)偏斜可能超限時，應及時糾偏，以免影響開挖和支護。

3.管棚注漿液的擴散半徑不小于0.5m，但也不能過大，擴散過大可能造成串珠型空洞，反而達不到管棚的支護作用；注漿采用分段式壓力注漿，且嚴格控制注漿壓力。

（三）基底處理

1.濕陷性黃土隧道基底處理原則：內(nèi)外兼顧，先保護后加固。濕陷性黃土濕陷變形的主要因素是水，所以地基處理方案首先考慮的就是水對濕陷性黃土的影響，必須做好系統(tǒng)排水和防水問題，其次才是做好濕陷性黃土地基的處理工作。通過處理后，減少土壤的滲透性、壓縮性，控制濕陷性發(fā)生，減少或是消除基底的全部濕陷量。

2.常見的濕陷性黃土地基處理的方法有換填、強夯、擠密樁、CFG樁、旋噴樁等。濕陷性黃土隧道基底處理場地受到掌子面開挖及洞室的限制，造成斷面開挖、隧底處理、開挖面支護間在時間和空間上的干擾。濕陷性黃土隧道基底處理方法常采用擠密樁和旋噴樁。

2.1試樁

不管采用哪類型的處理方法，均需進行試樁，確定施工技術參數(shù)、工藝流程、作業(yè)要點、施工機械的組合及人員配置，在確保施工質(zhì)量的前提下確定最大施工效率配置。

2.2擠密樁

嚴禁使用過時或過夜的填土，對已成孔要及時回填夯實，不得長時間空孔放置；在回填夯實的過程中，必須保證夯實擊數(shù)、錘擊能、分層厚度滿足設計要求或試樁確定的參數(shù)，保證填土的含水量達到或接近最佳含水量。

2.3高壓旋噴樁

在制漿時，水灰比要按試樁參數(shù)嚴格控制，不得隨意改變。在旋噴過程中，應防止泥漿沉淀，降低濃度；同時，保證樁體的旋噴連續(xù)性，若因故停止，第二次旋噴的接樁長度大于30cm；鉆桿旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷，拆卸接長鉆桿或繼續(xù)旋噴時要保持鉆桿有10～20cm的搭接長度，避免出現(xiàn)斷樁。

（四）初期支護

1.初噴：由于黃土的保濕性較差，導致隧道掌子面開挖后，黃土中的水分很快就會蒸發(fā)，含水量降低，附著力減小，從而使掌子面出現(xiàn)掉塊等現(xiàn)象，所以，在開挖后，需及時地進行初噴，將開挖面封閉。初噴厚度不小于4cm，初噴面需平整。

2.鋼架安裝：由于三線隧道的整個弧形長很大，導致部分節(jié)段也較長、較重，人工立架相當困難，且安裝質(zhì)量也達不到規(guī)范要求，所以，需要將節(jié)段長、難以安裝的鋼架進行截斷，另配一節(jié)調(diào)節(jié)段，但一定得保證連接板的連接質(zhì)量及整體安裝的垂直度。

3.鎖腳錨管：錨管孔需按設計進行鉆孔，注意與開挖面的角度控制；成孔驗收合格后，將鎖腳錨管頂入，尾端采用“U”型鋼筋包裹且緊貼型鋼拱架翼緣焊接固定為一體，管口安裝封頭和孔口閥，再對鎖腳錨管進行注漿。

4.噴射混凝土：噴射混凝土對水、水泥和細集料一般無特殊要求，對粗集料通常使用粒徑不大于16mm的碎石，粒徑變大時，它的回彈量也變大；粒徑過小，水泥用量增加，混凝土的收縮量變大，會造成噴層開裂。噴射混凝土應自下而下分層噴射，每層厚度在4～10cm間，且后一層需在前一層混凝土終凝后進行，確保背后無空洞、雜物等。

（五）臨時支撐體系的安裝及拆除

三線黃土隧道施工一般采用雙側(cè)壁導坑法，下面就雙側(cè)壁導坑法的臨時支撐體系安裝及拆除進行探討。

1.支撐體系安裝

1.1施作兩側(cè)拱部超前支護，開挖兩側(cè)上臺階，及時施作初期支護及型鋼臨時支撐，打設拱部鎖腳錨管并架設橫向支撐，如下圖。

1.2繼續(xù)向下開挖兩側(cè)土體，施作初期支護及臨時支撐，打設鎖腳錨管并安設兩側(cè)型鋼鋼架仰拱單元，如下圖。

1.3打設中部仰拱超前支護，開挖中部上臺階土體，施作拱部初期支護，如下圖。

1.4繼續(xù)開挖中部中臺階土體，架設臨時橫撐，如下圖。

1.5繼續(xù)開挖中部下臺階土體，封閉初期支護結(jié)構(gòu)構(gòu)，如下圖。

2.臨時支撐拆除

2.1拆除原則

（1）拆除臨時支撐時，其他作業(yè)面停止施工，嚴禁交叉施工。

（2）嚴格按照量測要求布設觀測點，及時觀測，及時反饋數(shù)據(jù)。如有位移過大或位移速率過快，立即停止拆除，采取加強補強措施，保證安全。

2.2拆除施工

在初期支護封閉成環(huán)，全幅仰拱及仰拱填充已施工；以及沉降及收斂量測結(jié)果滿足穩(wěn)定條件，達到穩(wěn)定標準，即可進行臨時支撐拆除施工。

結(jié)合二次襯砌施工長度，按長9m作為拆除單元。臨時支撐采取間隔拆除的辦法，嚴禁按順序逐榀拆除；單榀拱架先拆除臨時仰拱，后拆除豎向支撐（自上而下）。拆除完成后立即進行襯砌施工。

（六）襯砌施工

二次襯砌按照“仰拱先行、拱墻整體襯砌”的原則進行施工，二次襯砌的施作時間依據(jù)量測而定，在圍巖及初期支護變形基本穩(wěn)定后進行施工；對自穩(wěn)性很差的圍巖，盡早施做二次襯砌，以策施工安全。

襯砌采用液壓式整體臺車，通過調(diào)整液壓元件，使模板正確對位；模板臺車采用帶氣囊的端模和模板接頭加硬橡膠間隙帶，防止二襯混凝土澆筑段施工接頭處漏漿?；炷凉嘀ㄟ^灌筑窗口，自下而上，從已灌段接頭處向未灌方向，水平分層對稱澆灌，邊澆邊搗，層厚不超過30cm，相鄰兩層澆筑時間不超過1.5小時，確保上下層混凝土在初凝前結(jié)合好，不形成施工縱縫，搗固采用附著式振搗器和插入式振搗器相結(jié)合的方式，安排專人負責，保證混凝土襯砌內(nèi)實外光。

混凝土在振搗過程中，易產(chǎn)生泌漿水，容易粘在模板上形成混凝土表面的氣泡。在堵頭板上沿豎向每20～30cm設可以封閉的孔（φ10～14的螺釘孔即可），澆筑時根據(jù)混凝土的層面，依序打開孔排水，排完水及時封孔。

同時，為了保證襯砌背后無空洞，需在襯砌澆筑完成3小時后，且在混凝土初凝前進行帶摸注漿。

三、結(jié)束語

我國的三線黃土隧道施工目前還存在很多問題，同時復雜的施工環(huán)境和更高的施工技術對建設工作者提出了更加嚴格的標準。目前我國三線黃土隧道施工技術還處于起步階段，工藝還不完善，需要建設者在后續(xù)的工作中仔細研究、探討，解決我國三線黃土隧道施工技術中存在的問題，形成完善的建設體系，加快我國三線黃土隧道的建設。

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