谈黄土隧道施工方法

任卫华

(太原铁路局建设管理处，山西 太原 030013)

1 施工方案的确定

黄土隧道施工应采用拱部弧形导坑预留核心土法，上台阶采用预留核心土开挖初期支护紧跟，中台阶左右侧跳槽开挖支护，下台阶左右侧跳槽与中台阶错开开挖支护，仰拱紧跟下台阶施工，防排水、二次衬砌及时跟紧。

2 洞口工程及防护排水工程施工

2.1 减少对洞口山体挖方，及时做好坡面临时防护

在开挖边仰坡前先施工截排水沟，截水沟距仰坡坡口的距离大于5 m～10 m，截水沟采用C25 钢筋混凝土。为防止泥沙淤积，截水沟沟底纵坡不宜小于3‰，根据地形与冲沟相接。

2.2 在进洞前做好洞口防护排水

按设计要求进行边坡，仰坡放线，自上而下逐段开挖，不得掏底开挖或上下重叠开挖;清除洞口上方有可能滑塌的表土，灌木及山坡危石等;开挖中应随时检查边仰坡，如有滑动，开裂等现象，应适当放缓坡度，保证边仰坡的稳定和施工安全;水沟位置根据现场地形确定，水沟流向顺山势由高向低，引流至路基排水系统。

3 套拱、超前支护施工

3.1 套拱施工

1)C20 混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在明洞外廓线以外施作，套拱必须落在稳定的基础上。导向管支撑稳固后，进行模板安装，套拱混凝土的浇筑。

2)孔口管位置应设置准确。

3.2 超前大管棚施工

每循环管棚施工前，应开挖管棚工作室，管棚施工前，在长管棚设计位置安放至少三榀工字钢组拼的管棚导向拱架，导向拱架内设置孔口管作为长管棚的导向管。

4 洞身开挖

4.1 开挖要求

洞身开挖采用弧形导坑预留核心土法施工。

1)施工时及时采用物探技术对围岩地质情况进行超前探测，坚持“喷锚紧跟、监控量测、及时反馈和修正”的原则。积极应用隧道施工的新技术、新工艺，机械设备配套施工，形成开挖、出碴、喷锚支护与混凝土衬砌相配合的流水作业。坚持“短进尺、弱扰动、强支护、勤量测、紧衬砌、快封闭”的原则。

2)开挖过程中不允许欠挖，超挖不得大于10 cm。

3)同一台阶两侧开挖必须错开3 m～4 m，杜绝同一台阶的同一端面上出现同时开挖。

4)严格控制各个台阶的循环进尺，三台阶施工台阶长度应控制在5 m 以内。

5)围岩监控量测点应布置在两榀拱架之间，不得焊接在拱架上，并伸入围岩30 cm。

4.2 超前支护

采用小导管作为超前支护。小导管安设首先采用风动凿岩机钻孔。把小导管插入孔内，带好丝扣保护帽，专用顶头顶入到要求的深度，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用CS 胶泥填充孔口。注浆管的外露长度为30 cm。以便连接孔口阀门和管路。顶管时注意保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。小导管安设完成后对开挖工作面进行喷射混凝土封闭。

4.3 弧形导坑预留核心土法施工顺序

弧形导坑预留核心土法施工工序见图1。

图1 拱部弧形导坑预留核心土法施工工序图

5 初期支护

初期支护采用黄土五级加强复合式衬砌，即φ22 砂浆锚杆+φ8 钢筋网+Ⅰ20 型普通工字钢+25 cm 厚C25 喷射混凝土。在断面开挖完成，尺寸检查合格后及时进行初期支护。

5.1 喷射混凝土施工工艺

1)喷射混凝土材料进场必须进行检验，应根据现场实际情况，优先采用湿喷工艺，由喷射机械手施工。采用湿喷工艺可以减小回弹量及粉尘，减少环境污染。某些特定条件下采用干喷工艺时，均应符合相关规定要求。喷射作业应连续进行。

2)喷射前首先要对岩面进行修整，清除松动岩块，对个别欠挖凸出部分进行凿除、对个别超挖部分用C25 喷射混凝土补平;用高压水将岩面冲洗干净，对遇水易潮解的岩层，则用高压风清扫岩面;检查喷射机工作是否正常;要进行喷射试验，一切正常后可进行混凝土喷射工作。

3)为保证喷射混凝土的厚度和质量，喷射混凝土分两次完成，即初喷和复喷。初喷在刷帮、找顶后进行，喷射混凝土厚度4 cm～5 cm，及早快速封闭围岩，开挖后由人工在碴堆上喷护。复喷是在初喷混凝土层及加固后的围岩保护下，完成立拱架、挂网、锚杆工序的作业后进行的。

4)喷射混凝土的要求:a.初期支护表面应平整，无空鼓，裂缝，蜂窝麻面等不良现象。b.平均厚度大于设计厚度;检查点数的80%及以上大于设计厚度。c.喷射混凝土终凝2 h 后，应喷水进行养护，时间不得少于14 d，气温低于5 ℃时不得进行喷水养护。d.喷射混凝土应分段、分片、分层进行，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处安放导管将水排出。施喷时喷头与受喷面基本垂直，距离保持1.5 m～2.0 m。设钢架时，钢架与岩面之间的间隙用喷射混凝土充填密实，喷射顺序先下后上对称进行，先喷钢架与围岩之间空隙，后喷钢架之间空隙，钢架应被喷射混凝土所覆盖，保护层不得小于4 cm。

5.2 锚杆施工工艺

锚杆施工应在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面，锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。

5.3 钢筋网施工工艺

钢筋网需要调直除锈，按规定长度下料，加工成方格网片，纵横钢筋连接采用焊接。钢筋网一般在初喷混凝土、锚杆完工之后安设，施工时运至工作面进行敷设，网片要紧贴初喷面，混凝土保护层厚度必须满足设计要求。网片与网片间、网片与锚杆间要焊接牢固。

5.4 钢拱架施工工艺

1)钢拱架加工:利用Ⅰ20a 型钢冷弯加工、连接钢板焊接成型，单元间用螺栓连接，钢架应现场预制，接头处应严格按照钢结构的有关规定进行。

2)安装。a.先准确测量中线、水平点及里程;b.钢架的安装应在初喷4 cm 混凝土后进行，将钢架架设在坚实的基础上;钢架间用连接钢筋连接内外交错布置;c.打设锁脚锚杆，钢架与锚杆钢筋网焊接牢固，钢架与初喷层的间隙用喷射混凝土回填密实;d.钢架安装一定要符合设计要求。

3)钢架施工要求。a.钢架拱脚应安放在牢固的基础上。b.钢架应尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，钢架间用连接钢筋焊接牢固。c.钢架不得入侵二次衬砌断面。d.喷射混凝土应将钢架与围岩间间隙填充密实。

6 仰拱施工

采用曲墙带仰拱结构形式，仰拱由仰拱铺底、仰拱衬砌、仰拱填充组成，各部仰拱应分开施作保持与掌子面35 m 以内安全步距。

6.1 仰拱铺底施工

施工前，应将隧底虚渣、杂物、泥浆、积水等清除干净，并用高压风将隧底吹洗干净，超挖部分应采用同级混凝土回填。

6.2 仰拱衬砌施工

仰拱浇筑应采用栈桥等架空设施，以保证作业空间和新浇筑混凝土结构不受损坏，且应整体浇筑、一次成型。

6.3 仰拱填充

仰拱和仰拱填充分开浇筑，采用浮放模板，可在仰拱混凝土达到一定强度后拆除浮放模板继续施工填充混凝土。

7 防排水施工

1)防水层采用分离式防水板，由防水板加无纺布组成。防水板铺设应超前二次衬砌施工1 m～2 m，一方面便于与下一循环的防水板相接，另一方面有利于防止混凝土施工缝渗漏水。

2)环向排水盲管纵向设置间距应符合设计要求，纵向排水管安装坡度应符合设计要求。

3)环向施工缝防水采用中埋式橡胶止水带+遇水膨胀止水条;纵向水平施工缝防水采用中埋式橡胶止水带+混凝土界面剂。

4)变形缝在软弱围岩分界处、断面变化处、明暗分界处设置，宽2 cm，防水措施采用中埋式橡胶止水带+遇水膨胀橡胶止水条+聚硫橡胶填缝。

5)分别在衬砌拱顶和两边拱肩设置注浆管。

8 监控量测

现场监控量测是在隧道施工过程中对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，应纳入施工工序，并贯穿施工的全过程。为喷锚支护和二次衬砌的设计参数调整提供依据，确定二衬和仰拱的施作时间，把量测的数据经整理和分析得到信息及时反馈给设计和施工，进一步优化设计和施工方案，以达到安全、经济、快速施工的目的。监控量测是施工管理中的一个重要环节，是施工安全和质量的保障。

9 结语

1)黄土隧道施工时，应严格遵循“管超前、短台阶、少进尺、强支护、紧封闭、勤量测、早成环”的施工原则。

2)黄土隧道开挖要注意预留核心土的尺寸符合要求，这样不仅可为施工人员提供工作平台，也可以有效保障拱顶土体的稳定及施工人员的安全。

3)黄土隧道施工，由于土体的变形过快，极易引起坍塌，因此支护参数的选定和调整对于维持围岩稳定显得更为重要，采取了保守的施工方案，有效的保证了施工的顺利进行和施工安全。

4)我们在施工过程中应加强围岩量测，及时预测围岩的稳定状态，为支护参数的选定提供依据。

［1］TB 10003-2005，铁路隧道设计规范［S］.

［2］TB 10417-2003，铁路隧道工程施工质量验收标准［S］.

［3］TZ 204-2008，铁路隧道工程施工技术指南［S］.