三线黄土隧道施工技术探讨

蔡兴洋

摘 要：近年，随着经济的发展，公路建设发展迅速，其中，公路隧道有着向大跨度方向发展，断面逐步增大。随着断面的增大，施工技术的难度陡然加大。本文针对三线黄土隧道工程特点进行分析，并对边仰坡及排水工程、管棚施工等六方面施工技术难点进行分析，提出对策，提高三线黄土隧道施工建设效率，保障工程建设顺利开展。

关键词：三线 黄土隧道 探讨

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、三线黄土隧道工程的特点

（一）跨度大、断面面积大

三线黄土隧道施工开挖跨度一般為16.5～18m，高度为11.5～12.5m，截面面积一般在170m2以上，属于大跨度、大断面隧道施工。

（二）黄土的湿陷性

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小；当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大下沉，强度迅速降低。故在湿陷性黄土地区进行建设施工，应根据结构的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，提高地基承载力，防止地基湿陷对结构产生危害。

（三）时效性要求高

隧道周围的岩土随时可能变化，水文条件具有不可控性，因此隧道工程的施工过程要紧凑安排，减少各种因素对施工进程的影响，同时，在洞身开挖后，如出现工序衔接不畅，中途停留时间较长且未及时封闭掌子面，造成掌子面水分迅速蒸发，易出现边墙和拱顶掉块等现象，严重时可能出现片帮冒顶、坍塌现象。

（四）各类病害严重

黄土隧道常见病害主要有二衬环向裂缝、仰拱纵向裂缝、洞顶地表纵向裂缝、路面混凝土断板等，各类病害严重危害行车安全，需要在施工时严格按照施工技术要求施作，控制施工质量。

（五）技术难度大

三线黄土隧道作业时，通常采用双侧壁导坑法等施工方法，空间较为狭窄，施工工序复杂，人员密集，经常有交叉作业情况，施工技术的难度也大大增加。

二、三线黄土隧道施工中易出现的技术问题及探讨

（一）边仰坡及排水工程施工

1.减少对洞口山体挖方，遵循“早进洞、完出洞”的原则，及时做好坡面临时防护。

2.在边仰坡开挖前，需先完成截水沟施工。为防止积水，拦截沟的纵坡不应小于3‰，并根据地形与沟道连接。同时，施工截水沟时必须将基底进行人工夯实，铺设防水板，避免雨水渗漏，冲刷边坡或形成贯穿的空洞，造成坍塌。

3.边仰坡开挖及防护施工应快速施工完成，不应“打持久战”。

3.1在挖掘过程中，应随时检查斜坡；如果有滑塌、裂缝等，应适当调整坡度，以保证边坡的稳定性和施工的安全性；应根据场地的地形确定排水沟的位置。

3.2采用框格梁防护时，需提前在边仰坡断面图上画好每个框格的交叉点（锚杆点），同时，施工时对各点进行放样，确保框格的横平竖直、线性美观；同时需对锚杆进行拉拔试验，拉拔力应满足设计要求。

3.3采用锚喷防护时，必须对边仰坡的平整度、顺直度严格要求，对坡面凹凸位置及时人工拉线修整；同时，钢筋网的铺设必须随坡面距离3cm起伏铺设，焊接于先期的系统锚杆上，再把钢筋网片焊接成整体。

（二）管棚施工

1.套拱施工：由于三线黄土隧道套拱跨度大、拱墙高，采用一次成型法使整个拱墙的受力过大，可能导致套拱下沉、混凝土开裂等质量问题；建议采用套拱两次成型的方法施作。第一次套拱底线可以施作到左右边墙圆心交点夹角150°～180°间，第二次施作剩余下半部份套拱，这种施作法能较好的解决一次成型出现的质量问题。

2.黄土中管棚孔的钻进应采用无水干钻，严禁用水冲钻及冲洗孔壁，同时严格控制钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲或变径；考虑钻进中的下垂，钻孔方向应较钢管设计方向上偏1°，每钻一孔顶进一根钢管，发现偏斜可能超限时，应及时纠偏，以免影响开挖和支护。

3.管棚注浆液的扩散半径不小于0.5m，但也不能过大，扩散过大可能造成串珠型空洞，反而达不到管棚的支护作用；注浆采用分段式压力注浆，且严格控制注浆压力。

（三）基底处理

1.湿陷性黄土隧道基底处理原则：内外兼顾，先保护后加固。湿陷性黄土湿陷变形的主要因素是水，所以地基处理方案首先考虑的就是水对湿陷性黄土的影响，必须做好系统排水和防水问题，其次才是做好湿陷性黄土地基的处理工作。通过处理后，减少土壤的渗透性、压缩性，控制湿陷性发生，减少或是消除基底的全部湿陷量。

2.常见的湿陷性黄土地基处理的方法有换填、强夯、挤密桩、CFG桩、旋喷桩等。湿陷性黄土隧道基底处理场地受到掌子面开挖及洞室的限制，造成断面开挖、隧底处理、开挖面支护间在时间和空间上的干扰。湿陷性黄土隧道基底处理方法常采用挤密桩和旋喷桩。

2.1试桩

不管采用哪类型的处理方法，均需进行试桩，确定施工技术参数、工艺流程、作业要点、施工机械的组合及人员配置，在确保施工质量的前提下确定最大施工效率配置。

2.2挤密桩

严禁使用过时或过夜的填土，对已成孔要及时回填夯实，不得长时间空孔放置；在回填夯实的过程中，必须保证夯实击数、锤击能、分层厚度满足设计要求或试桩确定的参数，保证填土的含水量达到或接近最佳含水量。

2.3高压旋喷桩

在制浆时，水灰比要按试桩参数严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，降低浓度；同时，保证桩体的旋喷连续性，若因故停止，第二次旋喷的接桩长度大于30cm；钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。

（四）初期支护

1.初喷：由于黄土的保湿性较差，导致隧道掌子面开挖后，黄土中的水分很快就会蒸发，含水量降低，附着力减小，從而使掌子面出现掉块等现象，所以，在开挖后，需及时地进行初喷，将开挖面封闭。初喷厚度不小于4cm，初喷面需平整。

2.钢架安装：由于三线隧道的整个弧形长很大，导致部分节段也较长、较重，人工立架相当困难，且安装质量也达不到规范要求，所以，需要将节段长、难以安装的钢架进行截断，另配一节调节段，但一定得保证连接板的连接质量及整体安装的垂直度。

3.锁脚锚管：锚管孔需按设计进行钻孔，注意与开挖面的角度控制；成孔验收合格后，将锁脚锚管顶入，尾端采用“U”型钢筋包裹且紧贴型钢拱架翼缘焊接固定为一体，管口安装封头和孔口阀，再对锁脚锚管进行注浆。

4.喷射混凝土：喷射混凝土对水、水泥和细集料一般无特殊要求，对粗集料通常使用粒径不大于16mm的碎石，粒径变大时，它的回弹量也变大；粒径过小，水泥用量增加，混凝土的收缩量变大，会造成喷层开裂。喷射混凝土应自下而下分层喷射，每层厚度在4～10cm间，且后一层需在前一层混凝土终凝后进行，确保背后无空洞、杂物等。

（五）临时支撑体系的安装及拆除

三线黄土隧道施工一般采用双侧壁导坑法，下面就双侧壁导坑法的临时支撑体系安装及拆除进行探讨。

1.支撑体系安装

1.1施作两侧拱部超前支护，开挖两侧上台阶，及时施作初期支护及型钢临时支撑，打设拱部锁脚锚管并架设横向支撑，如下图。

1.2继续向下开挖两侧土体，施作初期支护及临时支撑，打设锁脚锚管并安设两侧型钢钢架仰拱单元，如下图。

1.3打设中部仰拱超前支护，开挖中部上台阶土体，施作拱部初期支护，如下图。

1.4继续开挖中部中台阶土体，架设临时横撑，如下图。

1.5继续开挖中部下台阶土体，封闭初期支护结构构，如下图。

2.临时支撑拆除

2.1拆除原则

（1）拆除临时支撑时，其他作业面停止施工，严禁交叉施工。

（2）严格按照量测要求布设观测点，及时观测，及时反馈数据。如有位移过大或位移速率过快，立即停止拆除，采取加强补强措施，保证安全。

2.2拆除施工

在初期支护封闭成环，全幅仰拱及仰拱填充已施工；以及沉降及收敛量测结果满足稳定条件，达到稳定标准，即可进行临时支撑拆除施工。

结合二次衬砌施工长度，按长9m作为拆除单元。临时支撑采取间隔拆除的办法，严禁按顺序逐榀拆除；单榀拱架先拆除临时仰拱，后拆除竖向支撑（自上而下）。拆除完成后立即进行衬砌施工。

（六）衬砌施工

二次衬砌按照“仰拱先行、拱墙整体衬砌”的原则进行施工，二次衬砌的施作时间依据量测而定，在围岩及初期支护变形基本稳定后进行施工；对自稳性很差的围岩，尽早施做二次衬砌，以策施工安全。

衬砌采用液压式整体台车，通过调整液压元件，使模板正确对位；模板台车采用带气囊的端模和模板接头加硬橡胶间隙带，防止二衬混凝土浇筑段施工接头处漏浆。混凝土灌筑通过灌筑窗口，自下而上，从已灌段接头处向未灌方向，水平分层对称浇灌，边浇边捣，层厚不超过30cm，相邻两层浇筑时间不超过1.5小时，确保上下层混凝土在初凝前结合好，不形成施工纵缝，捣固采用附着式振捣器和插入式振捣器相结合的方式，安排专人负责，保证混凝土衬砌内实外光。

混凝土在振捣过程中，易产生泌浆水，容易粘在模板上形成混凝土表面的气泡。在堵头板上沿竖向每20～30cm设可以封闭的孔（φ10～14的螺钉孔即可），浇筑时根据混凝土的层面，依序打开孔排水，排完水及时封孔。

同时，为了保证衬砌背后无空洞，需在衬砌浇筑完成3小时后，且在混凝土初凝前进行带摸注浆。

三、结束语

我国的三线黄土隧道施工目前还存在很多问题，同时复杂的施工环境和更高的施工技术对建设工作者提出了更加严格的标准。目前我国三线黄土隧道施工技术还处于起步阶段，工艺还不完善，需要建设者在后续的工作中仔细研究、探讨，解决我国三线黄土隧道施工技术中存在的问题，形成完善的建设体系，加快我国三线黄土隧道的建设。

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