黄土隧道交流材料

宝天高速公路甘泉隧道的施工控制与管理宝天高速公路甘泉隧道，是全线唯一一座黄土隧道，全长3485米，其中，上行线长1775米，下行线长1710米，洞内纵坡上行线为+2.4%，下行线为+2.35%,隧道净宽10.25米,净高5.0米, 采用三心圆曲墙复合式衬砌，设计行车速度80Km/h,平面位置上行线位于R=1200米及R=650米曲线上，下行线位于R=1800米及R=650米曲线上，洞门均采用削竹式洞门。甘泉隧道于2005年12月正式开工, 隧道地质情况为Q3、Q4坡积黄土，围岩类别洞口段为VI级、 V级，其余为IV级，地质较为复杂，路线穿越古滑坡体和V型冲谷，最小埋深40米。施工中多次出现塌方，初期支护多段出现变形侵限换拱，几次出现突水涌泥现象，隧道缓慢施工较为艰难，施工进展也比较缓慢。一、级围岩段施工控制（一）工程地质特征该隧道级围岩为弱风化新鲜泥岩、砂岩，并呈互层状，属泥砂质结构，成岩作用差，岩石单轴抗压强度Rb=0.39-1.76Mpa，属极软岩。岩体呈大块压密结构，局部为块石碎石状镶嵌结构，纵波速Vp1800m/s,稳定性尚可，局部会有坍塌，该类围岩不含地下水，受大气降水及地表黄土层孔隙水影响，局部有渗水，滴水现象。 （二）施工方法 1、开挖开挖采用上下台阶法施工，机械开挖，人工修整，上台阶长度15米，预留核心土长度5米，每循环正常开挖长度为1.2米（一榀钢格栅的间距），在围岩发生变化的地段，如出现渗水量加大、围岩等降低、围岩中夹有砂层等，结合围岩量测情况采取加强支护措施，缩短开挖距离。2、支护施工超前支护及初期支护严格按照设计施工，在围岩发生变化及出水严重情况下，采取加强支护措施，对出现出水或砂层情况，一般采用注浆小导管止水加固围岩，调整钢格栅间距或用工字钢代替格栅来抑制初期支护变形的方案处理。3、二衬施工二衬距掌子面最大距离控制在40米之内，级围岩正常段，初期支护完成全环闭合。在围岩变化的地段，根据围岩量测结果调整预留变形量，一般为10-15cm，在满足二衬厚度的情况下，及时进行混凝土衬砌施工。二、级、级围岩段施工控制（一）工程地质情况1、级围岩地质情况为强弱化风泥岩，泥质结构，夹薄层泥质砂岩，岩体呈土夹石状，或石夹土状，角砾碎石状松散结构，岩体纵波速Vp=800-1800m/s,易崩塌，不含地下水，受大气降水影响，局部有渗水现象。2、级围岩地质出现在隧道东口（上行线进口及下行线出口），为滑坡堆积崩积新黄土、黄土，局部混全风化泥岩岩屑，呈松散松软结构，岩体纵波速Vp=360-560m/s,极易崩塌，不含地下水。隧道西口（上行线出口及下行线进口）为洪坡积亚粘土夹砂，砂砾透境体，松散结构，岩体纵波速Vp=360-560m/s，围岩极易坍塌，透水性好，受大气降水及潜水影响，洞室有渗水现象。 （二）施工方法施工时坚持先支护（强支护）、后开挖（短进尺）、快封闭、勤量测。人工配合机械采取台阶法进行施工，进行初期支护和临时支撑后，拉开距离进行下步施工。在围岩较差段，采用微台阶法或双侧壁导坑组织施工。在围岩较好时，一般采取上下两台阶法进行施工。开挖过程中，采用人工开挖，挖掘机配合扒碴。拱部开挖循环进尺为0.75m,边墙、仰拱开挖时，应两侧错开进行施工，为了保证尽快封闭围岩，边墙循环进尺不得大于2.5m，仰拱循环进尺不得大于5m，当围岩地质出现变化迹象或接近围岩分界线时，采用超前小导管或超前探孔等方法先探明隧道的工程地质和水文地质情况后进行开挖。由于现在隧道的地质不好，施工过程中应严格控制欠挖，特别是在拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。 三、不良地质段的施工（一）突水涌泥的处治甘泉隧道上行线进口于2007年2月1日掌子面掘进时,洞内出现突水涌泥(长度达222.5米),且在2007年3月2日清理淤泥时，再次突水涌泥达80余米。具体处置方案为:1、对洞内涌泥涌水的清理及作业面的处理首先对坍塌体施作止浆墙封堵,止浆墙施作时先挂设一层6，2020cm的钢筋网片，用喷射混凝土封闭表面，厚度为40cm。2、对洞内松散体的处理采用42长4-6米的注浆小导管，间距0.400.40m梅花形布置，大管棚及小导管均采用水泥水玻璃双液注浆。3、超前支护自SK91+122.5开始每隔10-15m在起拱线以上拱部沿开挖轮廓线施作一环大管棚，大管棚采用108热轧无缝钢管制作，环向间距50cm，上仰角3-5度，搭接长度5m，大管棚内增加3根12的螺纹加强钢筋,成三角布置,通过管棚注1：1水泥浆固结土体，管体用砂浆填满；管棚间采用管径424mm注浆小导管超前支护，小导管长5m，环向间距50cm，外插角30-60度，注水泥与水玻璃混合双液浆。为加强超前管棚的稳定性将第一环尾部与二衬预留钢筋焊接牢固。若开挖过程发现有涌水，在涌水部位增设超前管棚进行引水。4、开挖采用双侧壁导坑法。左侧壁及上部导坑先行开挖，导坑侧壁临时支护采用42超前导管进行固结，完成后安装I18工字钢,挂网喷射30cm 厚C20混凝土。工字钢间距为0.5米，网片为6,间距为0.200.20米。开挖时先打入24根89的大管超前探水。在开挖过中左右侧壁导坑纵向前后错开5.0m，每循环进尺510m后挖除外部核心土，进行下循环施工作业。5、初期支护初期支护采用间距为50cm的两层I20工字钢支撑，挂设6,2020cm两层钢筋网片,喷射60cm厚的C20混凝土。两榀工字钢用环向间距60cm的22螺纹钢筋进行连接，连接筋采用内侧焊接。拱脚1米范围开挖宽度扩大25cm，在拱墙结合部采用4根L=5m,424mm锁脚注浆小导管，倾角为3060度。6、二次衬砌二次衬砌采用60cm厚的C25模筑钢筋混凝土，配筋参照级布设,纵向间距30cm,环向间距20cm。7、排水设施每5米设一道环向排水管，将环向排水管与洞内排水沟及纵向排水管连通。在出水密集部位对环向排水管加密,每1-2米设置一道。8、洞外地表处理采用人工配合挖掘机对地表陷穴进行分层回填，逐层夯实，临近地表1米处先铺设一层防水土工布，再采用一层厚度30cm的3：7灰土封闭夯填，填土略高于地表，做好临时截排水沟。2、地表沉降观测在地表刷坡完成后，沿纵断面每级台阶设置沉降观测断面，以加强对地表的位移沉降观测。（二）隧道冒顶、坍塌的处治上行线出口于2007年6月15日至6月21日连续几天中到大雨过后，上行线出口距掌子面30m洞顶山体地表出现长160米滑动开裂缝，最大错落高度30cm，裂缝宽度10-30cm，洞内初期支护喷射砼掉块严重，钢支撑变形，上行线SK92+027+055段仰拱填充纵向出现断续开裂，裂纹宽度1-4mm不等。之后对洞内SK92+019SK92+042及SK92+068.5SK92+085变形段采取搭设井字型枕木垛支撑加固,洞外地表裂缝进行回填封堵夯实,7月1日晚22:20出现变形加剧,由掌子面方向涌出的泥土将枕木垛推倒,22:30泥土涌满SK92+042全断面, SK92+042SK92+045段3m二衬拱顶被压碎, SK92+042SK92+069段二衬右边墙出现裂缝。对坍塌体的处治上，基本采用如下方案：1、超前支护在SK92+042掌子面上断面拱腰以上采取挂设6，2020cm钢筋网片，喷射20cm厚混凝土，在拱部沿开挖轮廓线施作二环大管棚，第一环长10m,第二环长20m,大管棚采用89热轧无缝钢管制作，环向间距40cm，上仰角3-5度，搭接长度3m，大管棚内增加3根12的螺纹加强钢筋,成三角布置,通过管棚注1：1水泥浆固结土体，管体用砂浆填满；管棚间采用管径424mm注浆小导管超前支护，小导管长5m，环向间距40cm，外插角30-60度，注水泥与水玻璃混合双液浆。为加强超前管棚的稳定性将第一环尾部与初衬钢拱架焊接牢固。2、开挖采用短台阶法，预留大核心土，边墙马口采用跳槽法开挖，长度控制在5米以内。3、初期支护初期支护先喷射6cm厚的C20砼封闭岩面,再采用间距为50cm的I20a工字钢支撑，两榀工字钢用环向间距80cm的22螺纹钢筋进行连接，连接筋采用内侧焊接。拱脚1米范围开挖宽度扩大25cm，在拱墙结合部采用4根L=5m,424mm锁脚注浆小导管,60cm厚C25模筑混凝土形成强支护,仰拱支护同拱墙部。4、二次衬砌二次衬砌采用60cm厚的C25模筑钢筋混凝土，配筋参照级布设,纵向间距30cm,环向间距20cm。四、几点思考1、由于黄土的地质特性黄土隧道施工最大的病害是受水的影响比较明显，这一点一定要引起工程技术人员的注意。除了做好施工现场排水畅通外，特别是倒坡掘进的隧道，根据成洞段的水流量大小，分段向外强排。同时还要加强掌子面堵水和排水，做到排堵结合效果比较好。2、黄土隧道在围岩出水严重情况下，采取必要的加强支护措施很必要，对出现出水或砂层情况，在水量丰富排水不能解决时，采用对掌子面堵水效果较好，一般采用注浆小导管止水加固围岩，引排相结合，在黄土隧道施工中动态施工很重要，及时调整钢格栅间距或用工字钢代替格栅来抑制初期支护变形的方案处理效果明显。3、做好隧道所处位置地表的黄土陷穴、裂缝的调查和处置方案，同时对该范围内的农田灌溉、村庄布置情况进行调查，做好施工期间的定期观察及应急方案。4、为了防止拱顶沉降，二次衬砌也应根据监控量测成果及时跟进极为关键。严格控制二衬距掌子面最大距离在一定范围内是黄土隧道安全施工的一个重要因素，施工中要根据围岩量测结果及时调整施工工序保证仰拱和二衬在安全距离内。5、目前新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修建隧道的一种基本方法，按照“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”的原理，由于黄土隧道自成拱能力较差，对于黄土隧道施工首先要做到尽快改善围岩和支护结构的整体受力性能，应及时施做初期支护，尽快施工仰拱闭合成环显得尤为重要，较好地改善其受力状况。在围岩变化的地段，设计中预留变形参数只能为参考，施工中要根据围岩量测结果及时调整预留变形量，不要使初期支护变形过大侵入二衬。6、新奥法施工是岩土力学与信息学的良好结合，简单的考虑掘进方式而忽视信息反馈修正设计是施工管理中的通病。在项目管理的组织方面，隧道施工现场就必须有与之相适应组织模式，这就要求建设、设计、监理和施工方都必须有自己的代表共同工作，否则就难以做到工程信