大断面湿陷性黄土隧道施工技术

郭 秀 丽

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)



大断面湿陷性黄土隧道施工技术

郭 秀 丽

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

从超前小管、初期支护、仰拱施工三方面，分析了大断面湿陷性黄土隧道的施工技术要点，总结了其主要的开挖方式，并结合实际案例，对开挖措施作出了进一步分析，以期为今后同类工程提供参考。

断面，湿陷性黄土，隧道，支护技术

因为湿陷性黄土对施工的影响，从而导致施工安全性以及施工效率下降，针对这种情况，在具体施工过程中，高度重视安全施工。隧道施工会对周围山体平衡性带来影响，促使围岩强度被削弱，如果出现这种问题，严重威胁施工人员生命安全。

1 支护技术

1.1 超前小管支护

隧道拱部位置，主要使用的是超前小管进行支护。在填充体内部的空隙和缝隙，能够起到加固和巩固围岩的作用，从而防止围岩出现变形情况，通过这种方式为施工创造相对安全的空间。此外，将围岩中的空隙水以及地下水实施封堵施工，防止因为地下水的影响导致拱部掉块。

1.2 初期支护

以膨胀粘性土为例，对其进行开挖之后，会促使围岩产生极大的沉降和收敛，部分段落出现变形，甚至会达到30 cm以上，对于中台阶而言，其产生的变形会更大。伴随着变形的进一步发展，会导致初期支护出现开裂情况，同时也会出现扭曲变形、掉拱或者坍塌[1]。针对这一情况，在具体施工过程中，要注意以下几点问题：

1)严格遵循“宁缺勿弱”的原则，具体施工过程中，严格按照设计初期支护参数进行具体施工，具体支护过程中，需要在隧道开挖之后，进行及时施作，尤其是对边墙进行开挖过程中，需对其进行及时的落低接长，从而促使其及时封闭成环。

2)对隧道实施初期支护，主要内容有喷射混凝土、锚杆、钢筋网以及相应钢架等共同组成，针对不同部分而言，需要实施联合受力，对于不同环节而言，需对其进行严格把控，高度重视锁脚锚管以及系统锚管的施工，在集体施工过程中，是否具有良好的效果，直接对围岩的收敛变形带来一定影响。借助对围岩的测量，从而对围岩收敛和围岩变形具体情况作出进一步分析，如有必要，需要为其适当的增设锁脚锚管，也可增设相应的系统锚杆。

3)针对拱角承载力而言，需要充分满足施工需要，当拱角地层质量不高的时候，可以通过扩大拱角的方式进行加强，同时也可以采用拱角加垫混凝土预制块的方式，促使拱角得到进一步加强。

4)具体实施浅埋、偏压和富水等底层当中的施工，要确保初期支护的强度得到有效加强，这种情况下，并不适合使用格栅钢架，但是可以对型钢钢架进行使用。

5)针对富水地段而言，不倡导使用湿喷工艺，可以以潮喷工艺代替。

1.3 仰拱施工

1)实施仰拱初支施工过程中，需要将虚渣、杂物和泥浆等进行及时清理，这时对其进行立即初喷混凝土，厚度大约为3 cm～5 cm，从而对岩面进行封闭。结合设计需要，对仰拱钢架进行安装，对混凝土实施复喷，从而达到设计厚度，促使初期支护能够及时闭合成环。2)进行仰拱混凝土施工过程中，需完成2个隧道开挖，支护循环施工完成后，开始施作仰拱。当仰拱开挖施工完成过后，仅从钢架的初期支护，对其一次开挖长度进行控制，促使Ⅴ级围岩在2 m以内，而Ⅳ级围岩在3 m以内。每次的仰拱施工长度需要控制在4 m～6 m之间，针对基底承载力比较差的地段，每次实施仰拱施工，长度均控制在3 m以内[2]。

2 主要开挖方式

2.1 弧形导坑法

1)实施弧形导坑法，主要依据以下原理，在弧形导坑当中，施工人员将施工的核心土预留出来，在整个过程中，分为上、中、下和仰拱几部分，对其进行分段之后，针对不同部分，对其实施分段支撑，此后将支撑作为整体，借助这种方式促使施工时间被有效缩短，从而促使作业方式纵横推进。2)不同施工方式均存在一定特点，其优点在于，可以充分应用施工空间，同时对施工机械进行有效使用，从而促使工期得以缩短。在整个施工过程中，施工工序相对简单。但是也存在一定缺点，具体施工过程中，会扰动周围围岩，将应力集中，从而出现极大的沉降问题[3]。这种情况下，导致结构失去原有稳定性，对施工质量造成威胁。

2.2 双侧壁导坑法

1)工艺原理主要是，在具体施工过程中，实现化整为零，施工人员将隧道分成九个部分，对每个部分分别进行支撑，促使每个部分均能够形成封闭的环境结构。2)采用这种方式进行施工，优势在于，在对每个部分进行开挖，其支护过程中，主要采用的是从上到下的方式，针对不同部分而言，需要相关人员对其进行及时封闭，但是对于不同部分而言，封闭的时间较短。同时，对这种方式进行施工，对周围环境带来的扰动并不大，造成的沉降也不大，因此其属于一项相对安全的施工方式。但是，采用这种方式进行施工，工序较多，降低了施工速度，在具体施工过程中，不能对机械设备进行使用[4]。对支护进行拆除过程中，存在着一定的安全隐患。另外，采用这种施工方式，投入较大，施工单位对这种方式进行使用过程中，需考虑资金问题。

2.3 CRD导坑法

1)采用CRD导坑法，主要遵循理论力学，针对整个施工过程实行严格监控，并做出相应测量。具体施工过程中，需要“化整为零”，借助中隔壁对隧道做出支撑，也可以使用横撑对隧道进行支撑。可以将其分为5个过程，整个施工过程中，在开挖之后实施支护施工，相应技术人员需要充分掌握不同施工环节之间的关系。2)采用CRD导坑法进行施工，同样存在一定缺点，但是并不突出。采用这种方式进行施工，可能会对周围环境带来一定影响，但是影响并不大，也有可能会导致应力被集中，但是应力也比较小，并不会对周围环境带来严重危害[5]。图1为某隧道施工示意图。

3 案例分析

一般情况下，对隧道进行开挖，主要使用的是三台阶七步开挖法。开挖循环进尺，最好选择1榀拱架，结合设计参数，一般为75 cm～12 cm，对于开挖台阶而言，其高度控制在3 m～3.5 m之间，同时也需要对台阶的长度进行控制，将其控制在3 m～5 m之间，所预留的核心长度一般为3 m～5 m，台阶宽度为隧道宽度的1/3～1/2之间。在中心台阶的左侧和右侧位置，当开挖后，需要对其立即初喷3 cm～5 cm的混凝土，并且对其进行及时支护。在隧道开挖过程中，每个循环开挖的长度均控制在2榀～3榀钢架，当开挖之后，需对其进行及时的仰拱支护，其所设置的仰拱分段长度一般为4 cm～6 cm。

对隧道周围的土体进行开挖，施工人员主要采用的是人工配

合机械开挖方式。在边墙和拱部施工过程中，需要预留出20 cm～30 cm的人工风镐开挖，到标准断面。但是，若使用这种方式，劳动强度比较大，功效也比较低。同时，采用这种方式，延续的时间较长，对围岩的稳定性会产生不利影响。例如，对某隧道进行施工过程中，施工人员使用挖掘机铲斗，在铲斗背面末端，将三组直径为60 mm的楔形钢柱连接，其高度一般为25 cm，使用挖掘机的大小臂和铲斗之间的液压系统，对隧道周围的围岩进行开挖。通过这种方式进行施工，机械化程度比较高，同时也具有较大的功效，施工过程中所持续的时间较短，对围岩的稳定性具有极大帮助。

4 结语

大断面湿陷性黄土隧道施工过程中，需要高度重视支护施工技术。如果不能科学合理选择施工技术，可能会导致严重的安全事故发生。因此，在实际施工过程中，需要对不同施工技术进行科学使用。

[1] 彭小兵.超浅埋湿陷性黄土隧道变形控制与地基加固施工技术[J].铁路技术创新,2015(5):34-36.

[2] 王 华.大断面黄土隧道施工关键技术[J].科技资讯,2016(20):47-48.

[3] 沈安乐.湿陷性黄土地区城市大断面浅埋暗挖隧道双侧壁导坑法施工技术[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版),2013(S2):196-200,203.

[4] 谢前波.浅析大断面浅埋湿陷性黄土隧道下穿高速公路的沉降控制施工技术[J].中国新技术新产品,2014(8):65.

[5] 周传刚.湿陷性黄土隧道施工技术[J].铁道建筑技术,2013(S1):116-118.

The construction technology of large section collapsible loess tunnel

Guo Xiuli

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

From the advanced tubular, initial support, inverted arch construction three aspects, this paper analyzed the construction technology main points of large section collapsible loess tunnel, summarized its main excavation methods, and combining with the actual case, further analyzed the excavation measures, in order to provide reference for future similar engineering.

cross section, collapsible loess, tunnel, support technology

1009-6825(2017)17-0158-02

2017-03-17

郭秀丽(1984- )，女，工程师

U455

A