[PPT]黄土隧道施工技术总结

1、黄土隧道施工技术总结2010年度科技论文发布会汇报xxxx局集团x公司xx通道x分部发表人:xxx摘要： 针对山西中南部铁路通道xxxx-x标隧道地质结构，隧道建设中切坡引起边坡及隧道的变形，其稳定性受到不同程度的影响，分析对比四种开挖法的主要技术特点，确定采用三台阶七步开挖法进行施工。分析施工重点，提出监控量测、超前支护、及时封闭仰拱、及时封闭二次衬砌永久支护、加设锁脚锚杆、预防塌方等安全保证措施以及质量保证措施。关键词：黄土隧道； 三台阶七步开挖法； 注意事项； 保证措施； 中南通道工程概述 晋中南铁路通道是我国“十一五”铁路建设重点工程，是连接我国东西部的重要煤炭资源运输通道，是我国也是

2、世界上第一条按万吨重载铁路标准建设的铁路，设计时速120km/h，是国家中长期铁路网规划的重要组成部分。山西中南部铁路通道xxxx-5标段一分部负责施工段起止里程为DK198+350DK210+546.8，全长12.197km。共有7隧（沙塘2#隧道、麻家庄隧道、东卫隧道、高家坡1号隧道、高家坡2号隧道、郭家村隧道、二郎坡隧道），其中超过1km长隧道3座。隧道位于吕梁山黄土峁梁区，地形起伏大，冲沟发育。隧道进出口端均为老黄土，山顶上覆盖厚层黄土，下伏三叠系下统和尚沟组砂岩夹泥岩。1、进洞施工前的必要条件 进洞之前的坡面处理要必须做好，不管是否处于滑坡体，原地质条件如何。重点注意洞顶的大块土疙瘩

3、，有时候考虑不周到，而其对洞身的偏压非常严重，所以要提前做好卸载。洞口段一定要尽早的初期支护成环，甚至更早施工仰拱，掌子面不得冒进太快。二衬台车尽快准备，有条件早施工的最好。做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。2、施工方案的确定 黄土隧道工程地质条件较差，施工断面大，确立施工方案必须遵循以下原则：重地质、管超前、短开挖、强支护、快封闭、早成环。CD法、CRD法和双侧壁导坑法的各部开挖及支护自上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短，但分布较多，施工速度慢，不利于机械化作业，后续的开挖和拆除支护对前面施工形成的力学平衡体系

4、产生影响，围岩应力状态多次改变，可能会出现较大的变形量。其施工面多，作业干扰大，拆除临时支撑安全性差。 三台阶七步开挖法在隧道开挖过程中分上、中、下台阶和仰拱4部分，前后左右7个不同的开挖面相互错开并同时开挖、同时支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深挖掘。其实质是台阶开挖法的一种，拱部采用环形开挖预留核心土，利用核心土施压掌子面，中部和下部也是先开挖两侧，保持中部土体不动，保证掌子面稳定。 三台阶七步开挖法主要技术特点如下。 施工空间大，大型施工机械可在多个作业面平行施工，工效高。部分软岩地段可采用挖掘机直接开挖下半部断面，减少对围岩扰动。在地质结构复杂多变、软硬围岩相间的隧道中，

5、施工方法调整灵活，进度稳定，工期保障性强。适应不同跨度和多种断面形式，不需拆除临时施工支护，节省投资。 混凝土仰拱超前施作，便于初期支护及时闭合，改变洞内作业、运输环境。全断面一次施作防水层和灌筑混凝土衬砌，确保混凝土衬砌施工质量。 无需增加特殊设备，投入少，操作性强，易推广。 通过对施工方法的分析比选，确定采用三台阶七步开挖法开挖。3、施工控制重点 三台阶七步开挖法为平行流水作业，采用分步平行开挖和施作拱墙初期支护，仰拱超前施作及时闭合，构成稳固的初期支护体系，保护围岩的天然承载力，有效抑制围岩变形，并通过量测监控系统信息反馈，指导施工和及时调整支护参数与混凝土衬砌时间。浅埋和含水量较大地段

6、设置超前小导管。根据开挖情况减小环向设置间距，直到消除拱部开挖掉块现象为止。深埋和地质情况较好地段开挖时无掉块现象可不设置。 开挖时严格控制欠超挖。机械开挖时应预留30 cm由人工开挖，减少对围岩的扰动，并保证岩面圆顺，及时初喷4cm厚混凝士以封闭暴露围岩，增强岩体整体性，为初期支护后续工作争取安全时间。严格控制钢架加工质量，减少安装拼接时间，保证安装质量。钢架间应连接牢固，必要时可加焊钢筋。设置锁脚锚管是保证初期支护安全的重要措施。试验和量测表明，拱脚和墙脚初期支护受到较大竖向与侧向压力，锁脚锚管可保证工字钢受到侧向力时不向洞内位移，同时起到抑制拱架整体下沉作用，保证初期支护结构在施工过程中

7、受力稳定。根据实际变形情况，每分节处锚管可由设计的2根增为4根，同时应确保锁脚锚管与钢架的焊接质量。 扩大拱墙脚是减少拱顶下沉的有效措施。扩大拱墙脚增大承压面积，有利于施工过程中竖向压力的传递，也有利于该节点横向受力的稳定。在拱墙脚下垫设槽钢或混凝土垫块，以增大地基承载力，减小初期支护闭合前的整体下沉。加密初期支护钢架的纵向连接钢管，提高钢架间整体受力能力，可将设计环向间距缩小。喷锚时钢架背面应与围岩喷实密贴，不密贴时可采用同级混凝土垫块填塞或注浆，保证初期支护 钢架背面无空洞，使钢架与围岩形成联合支护体共同受力。仰拱及时施作是确保初期支护安全的根本措施。仰拱及填充混凝土要及时浇筑，与掌子面间

8、的距离不得大于规定的安全距离，一般控制在35 m以内。尽早封闭成环，有利于形成完整的初期受力体系。及时跟进二次衬砌施工，有利于尽早形成完整的隧道受力结构，一般控制在距掌子面70 m内，特殊地段单独考虑。 适当预留开挖变形量。在施工工艺及措施优化基础上，通过监控量测及时进行调整。 合理控制步长。上台阶步长控制在35 m，中台阶34m；上台阶每次开挖1榀钢架距离，中、下台阶可根据地质情况一次开挖12榀钢架距离，仰拱开挖每次控制在35m。4、钢架安装须注意事项为保证钢架设置稳固，钢架基脚部位地基应坚实，开挖时应预留1020cm左右，架立钢架时挖槽就位。 钢架平面应垂直隧道中线，倾斜度不应大于2度，钢

9、架任何部位偏离铅垂面不能大于5 cm。 为增强钢架整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、锚杆、定位筋和锁脚锚杆焊接牢固。 钢架连接头应连接牢固，拱脚部位易发生塑性剪切破坏，因此接头除采用螺栓连接外，四周还要焊接，确保其刚度和强度。 钢架和初喷层间存在较大间隙时，设置骑马或楔形垫块顶紧围岩，钢架与围岩间距不应大于5 cm。 5、质量保证措施严格控制管棚的外插角度，管棚与钢架间的焊接加固质量。严格喷射砼工艺，按配合比拌制砼料，特别要严格控制外加剂掺量。新旧砼面要清洗至露出砼的本色，没有泥土或杂物。应分层喷射，以保证喷射砼的质量。保证立拱质量。注意螺栓松紧程度和连接筋的焊接质量。确保钢筋网与围岩紧密相贴

10、，钢筋网必须连接牢固，以免喷射砼时会振动钢筋网，从而降低喷射砼质量。保证核心土的大小和长度清除拱脚积水与淤泥，通过打拱脚锚杆或扩大拱脚并认真加固拱脚，加强纵向联结等，使初期支护与围岩形成完整体系。尽量单侧落底或双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空；控制落底长度，视围岩情况采用1-3m，不大于6m。减少上、下台阶施工的相互干扰，并及时封闭成环。找出每道工序的合理施工时间，各工序严格按标定时间进行控制，从而缩短循环作业时间，减少开挖面土体的暴露时间。及时监控量测围岩，观察拱顶，拱脚的收剑情况，据此调整初期支护参数。6、安全保证措施在含有地下水的黄土层施工时，洞内外排水沟应进行铺砌，必要时应配

11、合井点降水等将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以保施工顺利进行。在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。如发现工作面有失稳现象，应及时用喷砼封闭，加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填，如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，宜加设横梁顶紧。喷射机所用的压力，一般以不超过0.2Mpa为宜。钻锚杆孔时，宜采用干钻，锚杆采用药包式或早强砂浆式锚杆。施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便取适应性的工序安排。7、需纳入工序管理的项目 为了有效的控制成

12、本，促进生产，除了抓工序衔接管理外，还应将监控量测和预防坍方纳入工序管理。拱部沉降和拱脚收敛的控制 黄土隧道与石质隧道的最大不同点就是拱部沉降和拱脚收敛较大，针对这种情况我们采取了以下措施。1.监控量测 在隧道施工过程中，从第一组衬砌开始，一个断面内在拱顶和2个拱脚处埋设3个观测点，用收敛计和水平仪分别观测拱脚水平收敛值和拱顶下沉值。随着隧道施工的前进，每隔10m作一个观测断面，最前端的一个断面紧跟掌子面。前7d每天观测1次，以后1个月内3d观测1次，之后每月观测1次。 2.及时封闭仰拱 依据量测数据，在一次混凝土初期支护完成后，隧道拱顶下沉较大时，为避免继续变形，应及时封闭仰拱混凝土。及时封

13、闭二次衬砌永久支护 3. 由于拱顶向下和两侧拱腰处向内挤的压力很大。根据量测，一次混凝土初期支护完成后，为避免继续变形，应及时封闭仰拱，并施作永久支护二次衬砌。4.加设锁脚锚杆 在拱脚处每侧加设2根锁脚锚杆，锚杆为42钢管，垂直于拱脚外侧面打入土中。预防塌方 在开挖过程中，应遵循短开挖、强支护的原则，随时观察土质情况，发现土质疏松、节理发育，应及时调整施工方案。1.超前支护 为保证开挖工作面稳定，防止开挖时出现坍塌，针对黄土隧道的特点，采取在拱部打设超前小导管的超前支护措施。其尾端与钢架焊为一体，每排小导管搭接长度不小于1.5m。2.围岩变差需采取相应措施 围岩变弱后，应调整循环进尺，同时加密管棚钢管数量，及时跟进一次衬砌，缩短开挖与衬砌之间时间间隔。并加强监控量测，取得一手资料并分析数据，确定相应的支护参数。如发生塌方，必须用同强度等级的混凝土填塞密实。预防塌方 在开挖过程中，应遵循短开挖、强支护的原则，随时观察土质情况，发现土质疏松、节理发育，应及时调整施工方案。1.超前支护 为保证开挖工作面稳定，防止开挖时出现坍塌，针对黄土隧道的特点，采取在拱部打设超前小导管的超前支护措施。其尾端与钢架焊为一体，每排小导管搭接长度不小于1.5m。2.围岩变差需采取相应措施 围岩变弱后，应调整循环进尺，同时加密管棚钢管数量，及时跟进一次衬