复杂地质长大黄土隧道施工技术

复杂地质长大黄土隧道施工技术研究以西平铁路1标标黄土隧道道施工为例例,探讨长大大黄土隧道道的施工技技术。从洞洞口开挖及及边仰坡临临时防护、洞洞身开挖及及初期支护护、通风防防尘及施工工运输等几几方面进行行了论述复复杂地质条条件下黄土土隧道的施施工技术。1工程概况西平铁路1标位位位于陕西西省咸咸阳市境境内,黄土隧道道大大小共3座,其中丁家家山山隧道长5774米,为西平铁铁路1标最长的的黄黄土隧道,隧道在洞洞身身中部设设斜井井一座。丁丁家家山隧道道地貌貌上属于于黄土土残塬区区，主主要地层层为第第四系全全新统统冲积黏黏质黄黄土、上上更新新统风积积黏质质黄土、中中更更新统风风积黏黏质黄土土。黏黏质黄土土以黏黏粒为主主，多多孔隙，直直立立性强，上上部部具有湿湿陷性性。柱状节节理理发育,易坍塌、掉掉掉块,成洞性差差。2具体施工技技技术2.1洞口口口开挖及及边仰仰坡临时时防护护黄土隧道施工首首首先要考考虑确确保进洞洞施工工的安全,因此,洞口开挖挖边边仰坡坡坡度的的选择、临临时时防护及及超前前支护参参数的的选定相相当重重要。以以丁家家山隧道道出口口为例,丁家山隧隧道道出口位位于一一突出黄黄土梁梁咀上。洞洞口口里程为DK55＋679，洞口仰仰坡坡坡率为1：1，采用分分级级开挖，每每级级边坡高8米。经现现场场核实地地形情情况，洞洞门挖挖方作业业场地地狭小，且且高高陡，洞洞口段段隧道线线路左左侧覆盖盖土体体较薄，局局部部有松散散堆积积土，且且存在在偏压，影影响响洞门及及洞口口段隧道道结构构安全。依依据据实际地地形条条件，洞洞口里里程变更更为DK55＋657，即洞口口里里程向小小里程程方向移22m，洞口仰仰坡坡高，仰仰坡坡坡率变更更为1：1.25，采用分分级级开挖，每每级级边坡高8米，边仰仰坡坡采用骨骨架护护坡防护护。2.2超前前前支护超前支护参数根根根据黄土土类别别的不同同进行行选定,洞口土质质为为松散的的新黄黄土,采用超前前大大管棚进进行支支护,洞身地段段超超前支护护采用用φ42超前小导导管管，而且且注浆浆固结效效果好好,其参数:水泥浆水水灰灰比1∶1,最大注浆浆压压力均为1.0MMPPa,,试验发现现新新黄土中中浆液液扩散半半径大大于50cmm,老黄土中中仅仅为2cm。超前大大管管棚施工工时,其联结部部位位必须确确保有有足够强强度及及刚度,施工中优优先先考虑丝丝扣连连接,也可以套套管管焊接,不允许两两钢钢管直接接对焊焊使用。2.3洞身身身开挖丁家山隧道原设设设计为单单一黄黄土隧道,施工中出出现现了灰岩岩地层层,并存在大大量量的土石石分界界地层。考考虑虑到黄土土隧道道的特殊殊性，结结合现场场施工工实际情情况，从从黄土隧隧道过过度至石石质隧隧道围岩岩共出出现四种情情况况：纯黄黄土断断面；土土石分分界断面面；灰灰岩断面面（拱拱顶灰岩岩厚度度小于10米）；灰灰岩岩断面(拱顶灰岩岩厚厚度大于10米)。根据以以上上四种情情况开开挖方法法对应应四种方方法：：上下台台阶预预留核心心土法法；土石石分界界施工法法；台台阶爆破破法；；全断面面爆破破法。2.3.1纯黄黄黄土断面面由于黄土隧道属属属于软质质围岩岩,多为Ⅳ、Ⅴ级围岩,最忌扰动,尤其围岩岩柱柱状节理理发育育时,极易坍塌塌、掉掉块,成洞性差,故严禁爆爆破破开挖,施工中一一般般采取短短台阶阶法、弧弧形导导坑预留留核心心土的方方式进进行,核心土的的留留设可对对掌子子面土体体处于于三向应应力状状态,从而对掌掌子子面土体体起加加固作用,如图所示,以丁家山山隧隧道为例,开挖中先先以以挖掘机机挖除除核心土土周边边的土体,然后人工工修修整轮廓廓线周周边20～30cm土体,以避免出出现现大的超超欠挖挖,当局部夹夹含含少量钙钙质结结构、土土质较较为坚硬硬时,以风镐辅辅助助作业。2.3.2土石石石分界施施工法法土石分界施工法法法主要适适用于于隧道断断面上上部为黄黄土，下下部为灰灰岩地地段。上部采用人工配配配合挖掘掘机的的方法开开挖。下下部施工工时采采用弱爆爆破的的方法,下部左右右两两侧分开开爆破破，最大大程度度减小爆爆破震震动。上上台阶阶控制在5m左右。下下部部左右两两侧分分开爆破破的间间距控制制在2榀拱架间间距距以内。为为保保证拱顶顶不易易产生失失稳、坍坍塌现象象，爆爆破时严严格控控制好炮炮眼的的深度、数数目目以及装装药量量等。2.3.3台阶阶阶爆破法法台阶爆破法适用用用于拱部部覆盖盖层小于10米的全断断面面灰岩地地段。因受强风化灰岩岩岩地层影影响，拱拱部灰岩岩覆盖盖层稳定定性较较差,采用台阶阶法法爆破。开开挖挖时先爆爆破上上台阶，之之后后再爆破破下台台阶。上上下台台阶错开5m左右。为为控控制隧道道断面面爆破掏掏槽时时产生的的垂直直震动速速度，选选择先引引爆掏掏槽眼，再再进进行上半半断面面爆破的的方法法。下部部施工工时采用用弱爆爆破的方方法，左左右两侧侧分开开爆破。2.3.4全断断断面爆破破法全断面爆破法适适适用于拱拱顶覆覆盖层大大于10米的灰岩岩地地段。全断面爆破法是是是整个断断面按按设计爆爆破参参数同时时爆破破的方法法。爆爆破完成成后为为消除围围岩应应力集中中和掉掉块现象象，及及时初喷喷。严严格按照照设计计参数安安装药药包锚杆杆。不不需要安安装超超前支护护和初初支钢架架。2.4初期期期支护黄土隧道拱部土土土体自稳稳性差差,易坍塌及及掉掉块,故支护必必须须紧跟。根根据据“短进尺、强强强支护、勤勤量量测、早早成环环”的施工原原则,每循环开开挖挖后应立立即施施作锚喷喷挂网网联合支支护,认真进行行初初喷作业,初喷厚度度为4cm,特别对于于黄黄土隧道道施工工而言，初初喷喷混凝土土能迅迅速封闭闭岩面面,减少围岩岩暴暴露时间,又能增强强拱拱圈的自自承能能力。喷喷射混混凝土时,分多次复复喷喷至设计计厚度度,这样可以以保保证喷射射混凝凝土的施施工质质量,又能减少少回回弹,节约施工工成成本。施工中在拱架底底底部增设设混凝凝土垫块块塞实实,以避免拱拱架架及初期期支护护不必要要的沉沉降;拱架连接接螺螺栓必须须上齐齐并拧紧,骑缝焊接接饱饱满,并且考虑虑预预留沉落落量及及二衬净净空扩扩大量应应加大大拱架圆圆弧半半径,以确保二二衬衬施工前前初期期支护净净空满满足规范范要求求。2.5落底底底成环当掘进施工进尺尺尺达到5～10m,必须进行行落落底成环环施工工。落底底成环环施工要要谨慎慎、科学学组织织,左右侧错错开开一定距距离分分别落底,避免两侧侧同同时落底,造成拱架架悬悬空引起起大的的沉降,拱架落底底时时拱架底底部要要支立牢牢靠并并及时回回填。每每次拱架架落底底不宜太太长,洞口段每每次1～2榀,其他段则则按2～3榀进行控控制制。以丁丁家山山隧道为为例,上导坑、落落落底成环环及仰仰拱施工工均保保持12～15m的间距。2.6仰拱及二二二衬施工工控制制仰拱采用挖掘机机机开挖，仰仰拱拱开挖时时要随随时注意意初支支变形情情况，距距拱脚50cm左右处采采用用人工开开挖，防防止机械械碰撞撞初支钢钢架。仰仰拱开挖挖后关关键环节节是“及早闭合合成成环”。仰拱混混凝凝土采用用全幅幅整体灌灌筑,利用移动动栈栈桥解决决洞内内出土进进料与与仰拱施施工之之间的干干扰问问题。在仰拱填充施工工工完毕后后，立立即施作作拱墙墙防水和和钢筋筋绑扎，防防水水与钢筋筋采用用移动平平台进进行，平平台长长度10m。钢筋绑绑扎扎完毕，检检查查合格后后，台台车就位位，立立设堵头头模板板，灌注注砼。二二次衬砌砌台车车距离掌掌子面面距离不不得超超过70m。2.7通风防防防尘通风防尘的作用用用是稀释释和排排出洞内内空气气中的粉粉尘，隧隧道施工通通风风主要采采用长长管路独独头压压入式通通风方方案。在在隧道道进出口口每个个工点洞洞口外外设2×555KKW轴流通风风机机，施工工初期期采用单单机通通风，后后期采采用双机机通风风。风筒筒采用用φ15000mmm柔性风筒筒。由由于丁家家山隧隧道斜井井进入入正洞后后分别别向两个个方向向施工,在洞口设2台2×555KKW轴流通风风机机，风筒筒采用用φ13000mmm柔性风筒,前期斜井井施施工时采采用一一台2×555KKW轴流通风风机,进入正洞洞后后两台风风机分分别向两两个方方向进行行送风风。同时时采取取综合防防尘技技术，洞洞内每每天喷雾雾洒水水，可显显著的的减少产产尘量量和防止止尘土土飞扬。实实践践证明，坚坚持持适量的的洒水水，可减减少粉粉尘,确保洞内内空空气清新新，创创造良好好的劳劳动环境境。2.8施工运运运输丁家山隧道施工工工采用无无轨运运输方案案。开开挖施工工采用用挖掘机机或装装载机配配合装装碴，由由自卸卸汽车运运输至至弃碴场场；隧隧道砼衬衬砌施施工采用用砼搅搅拌运输输车向向洞内运运送砼砼。为了了加快快施工进进度，保保证隧道道工期期，在隧隧道内内每300m将大避车车洞洞加宽、加加大大，在避避车洞洞内错车车，解解决了长长大单单线隧道道在洞洞内的错错车问问题。此此处大大避车洞洞及两两侧正洞洞二衬衬待开挖挖贯通通后统一一施工工。3施工中的监控控控措施监控量测工作紧紧紧跟开挖挖、支支护作业业。丁丁家山隧隧道每每组监控控点共共布设5个监控点点，其其中拱顶顶一个个沉降观观测点点，拱腰腰与拱拱脚各设设一对对收敛观观测点点。布点点采用用Φ22钢筋，钢钢筋筋埋入围围岩深深度不小小于1m，穿过初初期期支护时时用塑塑料套筒筒隔绝绝与初期期支护护的所有有联系系。施工工中技技术人员员每天天根据监监测结结果及监监控点点与掌子子面关关系，确确定监监控频率率。4确保黄土隧隧道道施工安全全全关健要要点施工安全是隧道道道施工的的灵魂魂，长大大黄土土隧道地地质条条件复杂杂，工工期压力力大，确确保旗安安全的的压力更更加巨巨大。快快速度度、高质质量完完成初期期支护护和二次次衬砌砌，严格格控制制步长关关系，确确保施工工安全全，是加加快施施工进度度的关关键。仰仰拱距距掌子面面距离离不超过40米，二衬衬距距掌子面面距离离不超过70米