對黃土公路隧道施工和防排水控制的幾點(diǎn)體會

摘要：本文簡要介紹如何搞好黃土隧道施工中的初期支護(hù)、防排水控制的幾點(diǎn)體會。
　　1、概述
　　黃土在我國分布較廣，黃土面積約占我國陸地面積的6.6%，華北、西北地區(qū)的黃土地層分布連續(xù)，厚度較大，發(fā)育較典型。在黃土地區(qū)開挖隧道成型好，易于施工。只要斷面形式及設(shè)計(jì)參數(shù)合理，施工方法得當(dāng)，支護(hù)及時就能充分發(fā)揮黃土的自身承載能力的作用。
　　某黃土高速公路隧道為分離式隧道，上行線隧道長1501m，其中Ⅰ類黃土段537m，縱坡0.52～1.45%；下行線隧道長1310m.Ⅰ類黃土段394m，縱坡1.13～2.54%，隧道中心間距113.4m，隧道中間設(shè)三處人行橫洞，一處行車橫洞。該隧道采用新奧法（NATM）設(shè)計(jì)和施工，現(xiàn)已建成通車。說明新奧法適用于黃土介質(zhì)，且效果良好，值得推廣。
　　2、水文、地形地貌及工程地質(zhì)條件隧道區(qū)域內(nèi)有一條主要河流和三個支流通過。
　　支流分別從西側(cè)和南側(cè)匯入主河，向東流去。河流為季節(jié)性河流，流量受季節(jié)影響。
　　隧道位于黃土梁峁區(qū)，黃土披覆在起伏不平的基巖頂面之上，并承襲了下伏基巖的古地形。在穩(wěn)定提升的新構(gòu)造運(yùn)動下，黃土經(jīng)流水長期侵蝕，形成現(xiàn)今梁峁起伏，河谷深切的地勢�？偟牡匦问悄喜亢臀鞑康貏菹鄬�較高，北部和東部相對較低，高差為305m.梁峁上天然植被很少，因梁峁至溝底的各種流水侵蝕活躍，谷坡的崩塌、滑坡、泄溜很普遍，水土流失嚴(yán)重。在主河及支流河谷中，均可見河漫灘口及一、二級階地，此種地形分布面積大而且連續(xù)。階地類型主要為堆積階地，但沖蝕層厚度較薄，一般為10m左右。在較大的沖溝口處，多分布有沖洪積或坡洪積堆。
　　黃土隧道頂部覆蓋著新第三系上新統(tǒng)三趾馬紅土層（N2），為棕紅色粘土，夾鈣質(zhì)結(jié)核，底部常見砂礫石層。結(jié)構(gòu)致密，呈硬塑狀，屬低液性粘土。天然含水量較低，一般在10%左右，無脹縮性，垂直節(jié)理發(fā)育，堆積厚度變化較大，2-40m不等。
　　在三趾馬紅土之上為中更新統(tǒng)離石黃土（Q2eol），屬淺黃色、褐黃色、粉質(zhì)粘土，夾有數(shù)層古土壤，含鈣質(zhì)結(jié)核，為硬塑狀，結(jié)構(gòu)較致密，天然含水量很低，垂直節(jié)理發(fā)育，厚度10m—100m.隧道地區(qū)地層中主要發(fā)育兩級節(jié)理，一組近南北向，一組近東西向，節(jié)理密度大多為2～3m一條，局部地段0.5～1.0m一條。在強(qiáng)風(fēng)化帶，節(jié)理裂縫的張開程度和密度明顯增加，沿節(jié)理裂隙附近，巖石風(fēng)化程度增強(qiáng)，強(qiáng)度明顯降低。
　　3、黃土隧道工程施工
　　3.1黃土隧道的施工方法黃土隧道施工前，應(yīng)做好黃土中構(gòu)造節(jié)理的產(chǎn)狀與分布狀況的調(diào)查。對因構(gòu)造節(jié)理切割而形成的不穩(wěn)定部位，在施工時要加強(qiáng)支護(hù)措施，防止坍塌，以保施工安全。
　　施工中應(yīng)遵循“重地質(zhì)、超前報、管超前、弱爆破、少擾動、短進(jìn)尺、架緊貼、強(qiáng)支護(hù)、早噴錨、勤量測、修設(shè)計(jì)、調(diào)自承、嚴(yán)治水、緊封閉”的施工原則，施工工序緊湊，精心組織施工。
　　開挖方法宜采用短臺階法或分部開挖法（留核心法），初期支護(hù)緊跟開挖面施作。
　　黃土圍巖開挖后暴露時間過長，圍巖周壁風(fēng)化至內(nèi)部，圍巖體松弛加快，進(jìn)而發(fā)生坍塌。因此，宜采用復(fù)合式襯砌，開挖后以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼支撐作初期支護(hù)，以形成嚴(yán)密的支護(hù)體系。必要時可采用超前錨桿，管棚支撐加固圍巖。在初期支護(hù)基本穩(wěn)定后，進(jìn)行永久支護(hù)襯砌。襯砌背后回填要密實(shí)，尤其要注意拱頂回填。
　　做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水侵蝕洞體周圍，造成土體坍塌。在有地下水的黃土層中施工時，洞內(nèi)應(yīng)施作良好的排水設(shè)施。水量較大時，應(yīng)采用井點(diǎn)降水法將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以改善施工條件，加快施工進(jìn)度。在干燥無水的黃土層中施工，應(yīng)管理好施工用水，不使廢水漫流。
　　3.2黃土隧道施工注意事項(xiàng)
　　⑴首先做好洞口、洞門及洞頂?shù)呐潘�系統(tǒng)，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌；
　�、剖┕ぶ腥绨l(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時用噴射混凝土封閉，加設(shè)錨桿，架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)�；炷�土噴射機(jī)壓力不宜大于0.2Mpa；
　�、鞘┕�時要特別注意拱腳下墻腳處斷面，如超挖過大，可用墻體同標(biāo)號混凝土回填或用漿砌片石回填。如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)行加固。鉆錨桿孔時，宜采用干鉆；
　�、赛S土隧道施工，宜先做仰拱，如果不能先作仰拱時，為防止邊墻向內(nèi)位移，應(yīng)在開挖與灌注仰拱之前，加設(shè)橫撐梁頂緊，以防墻體變形；⑸錨桿宜采用早強(qiáng)砂漿式錨桿。若拱部位于砂層時，為防止噴射混凝土層塌落，可將Ф8mm的密鋼筋網(wǎng)，置于緊貼開挖面，作為初噴混凝土層固定支撐。
　　4、黃土隧道管棚與支護(hù)黃土隧道施工時應(yīng)嚴(yán)格按照黃土隧道的施工方法組織施工，在進(jìn)洞之前先做好洞頂排水天溝等排水系統(tǒng)。
　　進(jìn)洞時洞門先作超前支護(hù)，大管棚預(yù)注漿。大管棚采用Ф89×4mm，自拱頂向兩邊按間距40cm環(huán)形布設(shè)，傾角σ=2°～5°，每環(huán)30根，每根長10×2米。
　　在管棚施作時應(yīng)著重檢查以下項(xiàng)目：
　�、艡z查開挖的斷面中線高程和開挖輪廓線是否符合設(shè)計(jì)要求；
　　⑵鋼拱架安裝垂直度允許誤差（±20mm）、中線及高程允許誤差（±5cm）均應(yīng)在允許誤差之內(nèi)；
　�、窃阡摷苌涎厮淼篱_挖輪廓線縱向鉆設(shè)管棚孔，其外插角應(yīng)不侵入開挖輪廓線，鉆孔由高孔位向低孔位進(jìn)行，孔徑宜比管棚筋直徑大20～30mm；
　�、葯z查接頭管箍及注漿孔打設(shè)是否符合設(shè)計(jì)要求；
　�、晒芘镒⑷胨�泥漿時，封堵塞應(yīng)有進(jìn)料孔和出氣孔。在出氣孔流漿后，方可停止壓漿。
　　在大管棚的掩護(hù)下，人工與機(jī)械配合采用環(huán)形開挖，中心留核心土，環(huán)形開挖從兩側(cè)邊墻開始，最后開挖拱頂處，一次進(jìn)尺控制在0.75～0.8m，堅(jiān)決避免出現(xiàn)一次進(jìn)尺太多。為使初期支護(hù)及早成環(huán)，開挖核心土?xí)r應(yīng)距拱部開挖面不大于5米。
　　初期支護(hù)緊跟掌子面施做，斷面成型后立即噴射不小于5cm厚的混凝土，封閉掌子面，安裝鋼拱架及錨桿后，再次噴射混凝土。黃土圍巖鉆孔易夾鉆，如等錨桿安裝好后再進(jìn)行下道工序施工，施工進(jìn)度將受影響，也不利于施工安全。如采取錨桿后行，且距離控制在2～3個循環(huán)之內(nèi)，在噴射混凝土?xí)r先噴一半，錨桿檢查符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，再將剩余混凝土部分噴平的方法，即安全又解決了施工進(jìn)度問題。
　　核心土挖除后，應(yīng)及早施做仰拱混凝土，澆筑仰拱混凝土前，要清理浮渣和淤泥，保證仰拱坐落在新鮮巖面或原狀土上，仰拱一次澆筑長度為6m，及早使襯砌成環(huán)，確保圍巖穩(wěn)定不變形。
　　黃土隧道施工過程中，圍巖監(jiān)控量測系“新奧法”施工的重要組成部分，施工中必須嚴(yán)格按照有關(guān)圖紙和規(guī)范執(zhí)行，只有通過對圍巖進(jìn)行監(jiān)控量測，才能正確地掌握圍巖與支護(hù)之間的收斂動態(tài)，掌握圍巖與支護(hù)的動態(tài)規(guī)律，并結(jié)合地質(zhì)超前預(yù)報，客觀評價圍巖穩(wěn)定性，進(jìn)一步了解圍巖的彈塑性區(qū)域，裂隙發(fā)育程度等，從而達(dá)到合理調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)及調(diào)整預(yù)設(shè)計(jì)。
　　5、黃土隧道防排水施工控制
　　黃土隧道最怕水，因此，黃土隧道必須做好防、排水工作，使建成的隧道不滲、不漏，也是隧道施工成敗的關(guān)鍵。在黃土隧道的施工中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工，因地制宜的采取“以排為

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