黄土隧道短台阶仰拱连续施工技术

江 仙 华

(中铁十局集团西北工程有限公司，陕西 西安　710065)

1　工程概况

蒙华铁路延安隧道进出口里程DK305+100～DK314+298，全长9 198 m，其中Ⅲ级围岩6 810 m，Ⅳ级围岩2 065 m，Ⅴ级围岩323 m，单洞双线隧道，隧道最大埋深约为228.30 m。

2　施工方案

为了解决隧道施工开挖过程中存在的问题，提高施工效率，保证施工安全，关键是要解决台阶法工序多、施工组织困难、喷射混凝土湿喷手作业空间受限等问题。通过分析地质围岩情况，现场多次试验研究，决定改变隧道开挖方法。将隧道Ⅳ级围岩三台阶法开挖调整为超短两台阶、仰拱连续开挖施工。隧道上下台阶高度分别调整为6.2 m，4.8 m，台阶长度控制在3 m～4 m，实现了上下台阶、仰拱同时爆破开挖、出渣、同时立架、喷混凝土，对于相同工序集中组织，减少了原三台阶工法的工序重复作业现象，现场施工组织简单快速。通过隧道施工工序写实观察，采用此开挖方法具有工序衔接紧凑、机械利用率高、施工方便、大大缩短了工序循环时间，既能满足安全步距的要求又加快了隧道施工进度。黄土隧道超短两台阶、仰拱连续施工具体做法：

1)利用黄土隧道Ⅳ级围岩自稳能力较好的特性，隧道先开挖上台阶长度控制在3 m～4 m。在开挖下台阶长度控制在6 m～7 m，既满足人员、机械设备作业空间，又有利于压缩挖机扒砟时间。2)利用上一循环初期支护及台阶工作面，上、下台阶及仰拱同时进行钻眼、清孔、装药、连线、爆破开挖。3)下台阶两侧开挖时错开至少2 m～3 m，杜绝造成同榀拱架两侧拱脚同时悬空现象。4)隧道通风后10 min～15 min后，施工环境达到要求后，挖掘机到上下台阶掌子面扒砟，两台装载机配合自卸汽车出砟作业；仰拱出砟后期单独进行。5)隧道出渣后利用挖掘机将开挖台架推入上台阶，上台阶由人工在开挖台架上进行修边找顶作业，下台阶同时修边；采用Ⅰ16工字钢自制的开挖台架，充分考虑了作业平台高度及宽度，分上下台阶、左右跨，能同时开展立架，超前小导管、钻眼施工。6)测量定位后进行挂网，立架、安装连接筋，并按照设计要求打设超前小导管及锁脚锚管；同时在上、下台阶利用风钻打炮眼。7)以上工序完成后报监理验收合格后，混凝土湿喷机械手进入作业面进行初支喷射混凝土。8)喷射混凝土结束后，依次开始下一循环上下台阶的测量、装药、连线、爆破等后续工序作业。9)将仰拱初期支护施工与二衬同时施作，纳入台阶法工序管控，及时将支护封闭成环，避免了仰拱开挖工序重复，保证了掌子面连续施工。

3　施工工艺流程及操作要点

3.1　施工工艺流程

施工工艺流程如图1所示。

3.2　主要工艺操作要点

3.2.1合理选择台阶高度

参考以往铁路隧道台阶法施工经验，基于发挥大型机械化配套施工优势，减少仰拱单独开挖对其他工序的施工干扰、提高台阶法施工组织效率等因素选择上、下台阶带仰拱一次开挖工法。上台阶主要考虑挖掘机扒砟有效作业，并提高湿喷机械手作业效率，台阶高度确定为6.32 m，立架挂网使用开挖台架施工；下台阶(带仰拱)考虑人工施钻、立拱架操作方便，其台阶高度不宜过高，高度为4.77 m(仰拱中心开挖高度1.82 m)。

3.2.2台阶长度

上、下台阶长度的选择综合考虑施工作业空间、爆破后机械扒砟效率，湿喷机械手停放位置及臂长等因素，确定上台阶长度3 m左右,下台阶长度6 m～8 m。下台阶至仰拱栈桥端头，宜控制在20 m～25 m，以保证机械装砟、湿喷机械手有充分的操作空间。Ⅳ级围岩每循环开挖进尺2榀～3榀钢架间距，同一台阶左右侧错开开挖，杜绝钢架同时悬空。

3.2.3主要设备机具配置

1)上、下台阶人工手持风钻孔装药，爆破开挖。2)采用一台挖掘机进行上、下台阶扒渣，另外一台挖掘机配合两台装载机装渣，自卸汽车运渣出渣。3)采用一台湿喷机械手进行喷射混凝土作业。4)仰拱施工采用24 m液压栈桥，人工配合挖掘机清渣。5)二次衬砌施工采用12 m模板台车，混凝土罐车配合输送泵浇筑混凝土。

4　结语

1)黄土隧道Ⅳ级围岩采用三台阶开挖法施工，综合月施工能力95 m～110 m。采用超短两台阶、仰拱连续开挖施工方法，施工进度由原先每天1个～1.5个循环提高至1.5个～2个循环，综合月施工能力为120 m～150 m，施工进度提高约30%。2)仰拱施工时间缩短，安全风险降低。隧道开挖两台阶法施工时，仰拱同时和下台阶一次开挖，初支和仰拱同时先后作业，减少仰拱单独开挖工序，缩短仰拱施工循环时间。3)效益提高。延安隧道原开挖采用三台阶法，后变为两台阶法带仰拱开挖连续施工，每月可提高施工进度约30 m，保证了本隧道的施工进度和安全，还提高了作业工效，缩短了工期，取得了很好的社会效益。

参考文献:

[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].第2版.北京：人民铁道出版社，2011.

[2]赵勇，李国良.黄土隧道工程[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[3]韩毅,李秀蓬.铁路工程地质[M].北京：中国铁道出版社，1988.

[4]周泽晓.黄土隧道洞口段边坡稳定性研究现状与展望[J].经营管理者,2009(24):407-408.