高速公路浅埋黄土隧道施工技术

段金明

(江西交通咨询有限公司，江西 南昌 330036)

0 前 言

大部分的黄土具有湿陷性，下沉稳定的黄土在受水浸湿后，土结构迅速破坏，并产生显著下沉，对隧道施工产生巨大的威胁。因此，选择怎样的施工工艺、工法，这个将直接关系到黄土隧道施工的安全、稳定，而青海大部分隧道为黄土隧道，本文结合历年来前辈们对黄土隧道施工的经验及作者在工作、学习中的一些认识，总结出一些黄土隧道的施工方法及工艺要点，希望能给正在施工的黄土隧道施工及监理人员一点启示和帮助。

1 工程概况

西宁至互助一级公路扩能改造工程SGJL-1总监办辖段XHSG-2标段大庄隧道位于青海省互助土族自治县东沟乡西山跟村，为分离式中隧道。地形地貌及气候方面，大庄隧道位于风积黄土丘陵地貌区，隧址区最大海拔高程2 755.05 m，最低海拔高程2 698.03 m，隧道所在区地形起伏不大，最大相对高差57.02 m，隧道进口自然山坡坡度约6°～15°，地形较缓，坡面植被主要为农作物，固坡能力差，自然边坡稳定；出口自然山坡坡角约5°～15°，坡面植被不发育，主要为草木植物，固坡能力差，自然边坡稳定。隧址区地层主要为第四系全新统种植土，第四系上更新统风积黄土(Q3eol)、冲洪积卵石(Q3al+pl)、粉土、粉质黏土，新近系中新统西宁组(N1X)泥质砂岩。

2 施工方案

2.1 明洞地基处理

水泥土挤密桩广泛应用在地基处理及高速公路的路基中，在湿陷性黄土路基软基处理中效果更为显著，地基承载力提高到300 KPa以上，达到控制工后沉降的目的。

2.2 水泥土挤密桩的施工工艺

(1)场地平整

水泥土桩场地平整，先是用平地机挂平，再用压路机压实，使机械设备移动方便。

(2)施工放样

根据基础平面布置图及桩位图，通过坐标控制点，准确定出每个施工桩位点，并做好标识(小木桩系醒目标志)，经检验无误后，再进行施工，并做好记录。桩孔中心点的偏差不超过5 cm。桩直径40 cm，按等边三角形布置，桩间距1 m。

(3)施工要求

拌和水泥土桩水泥剂量为8%，材料宜选用粉质黏土涂料中的有机质含量不应大于5%，不得使用表层耕土、淤泥质土以及生活垃圾的杂填土。桩体内压实度大于97%，挤密系数大于0.93。自动夹杆锤先是空夯15次后听到清脆的声音再下料夯实，下料采用自动继电器控制，5秒每20 cm厚，夯30下之后再听到清脆的声音之后继续下料夯实，以此循环施工。

(4)施工步骤

夯机整平稳固并对准桩孔中心→底夯→填料→夯实填料→至设计桩顶标高→夯机移位。

2.3 超前支护

(1)超前小导管加工与制作

小导管采用外径φ50 mm的热轧无缝钢管，壁厚5 mm，管壁钻注浆孔，孔径6 mm，孔间距15 cm，呈梅花型布置，尾部100 cm不钻注浆孔作为止浆段，并焊φ6钢筋加强箍，小导管前端设长为10 cm锥头。

①注浆管沿开挖轮廓线布置，外插角10°～15°；

②注浆压力为0.8～1.5 MPa；

③纵向首尾相邻两排小导管搭接的水平投影长度不小于1.0 m；

④钢管环向间距为40 cm；

(2)超前小导管安装

①钻点布设按照设计，环距40 cm沿隧道开挖轮廓线布置。

②向钻孔内推入锚管管体可使用风动机和专用连接器。凿岩机的工作风压不应小于0.4 MPa。

③超前小导管管体被推进过程中应使锚管管体和钻孔中心线在同一轴线上。

④准确测定孔位，按照设计的外插角10°～15°，采用风钻顶入。

⑤超前小导管管体应全部推入钻孔当托板抵紧壁面时应立即停止推压。

⑥小导管安装后不得随意敲击。

(3)注浆

①检查各种机具，进行试运转。

②注浆材料为水-水玻璃双液浆液，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.6～1.1水玻璃玻镁度30～40Be，双液体积c/s=0.7～1.4，注浆压力为0.8～1.5 MPa。

③注浆过程中根据地质情况等控制注浆压力，做好记录。

④注浆过程中严格控制注浆压力，不得使浆溢出出地面及超出有效注浆范围，注浆顺序由拱脚向拱部逐管注浆。

⑤中途停止超过30 min时应用水或稀水泥浆润滑注管罐及其管路，注浆时注浆管应插至距孔底50～100 mm随浆的注入缓慢匀速拔出管体插入后，若孔口无砂浆溢出应及时补注。

2.4 隧道开挖

大庄隧道为Ⅴ级围岩，采用三台阶七步法开挖，S5H-a型衬砌段每循环进尺0.5 m(1榀拱架间距)，S5H-b型衬砌段每循环进尺0.6 m(1榀拱架间距)。

第1步，上部弧形导坑开挖：超前支护后环向开挖上部弧形导坑，预留3～5 m核心土，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3。每循环进尺1榀钢拱架，开挖后立即初喷4 cm混凝土，施作药卷锚杆、钢筋网片、钢拱架及打设锁脚锚管施工，复喷混凝土至设计厚度。

第2、3步，左右侧中台阶开挖：每循环开挖进尺为1榀钢拱架，开挖高度为3～3.5 m，左右侧台阶错开2～3 m，同第1步初期支护工艺流程，拱脚锚管和钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第4、5步，左右侧下台阶开挖：每循环开挖进尺为1榀钢拱架，开挖高度为3～3.5 m，左右侧台阶错开2～3 m，同第2步初期支护工艺流程，但注意衔接好钢架，在钢架拱脚以上30 cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设4根锁脚锚管，拱脚锚管和钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第6步，上中下台阶预留核心土开挖：各台阶开挖、支护完成后及时开挖预留核心土，预留核心土台阶长度为3～5 m。

第7步，仰拱开挖：每循环开挖进尺长度宜为2 m开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为6 m。

2.5 初期支护

S5H-a衬砌类型采用C22药卷锚杆单根长4 m(间距环向100×纵向50 cm)+φ8双层钢筋网片(20×20 cm)+间距50 cmI22b钢拱架+28 cmC25喷射混凝土。

S5H-b衬砌类型采用C22药卷锚杆单根长4 m(间距环向100×纵向60 cm)+φ8双层钢筋网片(20×20 cm)+间距50 cmI22a钢拱架+28 cmC25喷射混凝土。

3 结束语

黄土隧道施工虽然较一般隧道复杂，但只要严格遵照施工方案施工，做好超前地质预报，把握好工序的衔接，保证材料的质量，严格监理程序，做好现场协调，按设计施工，存在变更设计的时候及时变更，相信一定能在保证质量、安全的前提下，如期完成隧道施工计划。