濕陷性黃土淺埋段隧道施工技術(shù)

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1、濕陷性黃土淺埋段隧道施工技術(shù)　　【摘要】柳條山隧道是神華準(zhǔn)池鐵路重點(diǎn)控制性工程之一，隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，尤其是隧道進(jìn)口段穿越第四系上更新統(tǒng)黃土，黃土具有濕陷性，再加上隧道進(jìn)口處于淺埋、偏壓地段，給隧道施工增加了一定的難度，如何保證隧道的施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度，以及不給后期運(yùn)營(yíng)留下隱患，是隧道施工技術(shù)中要解決的關(guān)鍵，本文主要闡述隧道進(jìn)口濕陷性黃土段的施工技術(shù)。【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土淺埋隧道綜合工法中圖分類(lèi)號(hào)：U455.49文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1前言神華準(zhǔn)池鐵路項(xiàng)目是目前國(guó)內(nèi)重載標(biāo)準(zhǔn)最高的一條鐵路專(zhuān)用線，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為25T軸重的I級(jí)雙線電氣化

2、鐵路，牽引質(zhì)量為20000T。鐵路線路大致走向是東西走向，是連接大準(zhǔn)線與朔黃線的聯(lián)絡(luò)線，全長(zhǎng)179.8km，沿線所經(jīng)主要有中低山區(qū)、山前坡風(fēng)積黃土高原區(qū)、山間溝谷區(qū)，沖溝極發(fā)育，溝壑縱橫，多成“V”型溝和“U”型溝，地質(zhì)情況十分復(fù)雜。2工程概況8柳條山隧道的起迄里程為：DK95+190～DK97+505，全長(zhǎng)2315m，為山嶺淺埋黃土隧道，最大埋深約72m，其中：Ⅲ級(jí)圍巖575m，Ⅳ級(jí)圍巖1115m，Ⅴ級(jí)圍巖625m。按120km/h設(shè)計(jì)，洞內(nèi)采用重型軌道碎石道床，軌道結(jié)構(gòu)高度77cm，洞身左線除進(jìn)口至DK95+330.63

3、段位于直徑800m的右偏曲線上，其余均位于直線段上，洞內(nèi)縱坡為3.0‰和3.6‰的單面上坡。隧道進(jìn)口310m洞身位于濕陷性黃土內(nèi)，線路左側(cè)干溝發(fā)育，隧道處于偏壓狀態(tài)，隧道進(jìn)口段埋深較淺，5~23m，屬于典型的淺埋偏壓隧道。由于工期緊，地質(zhì)條件復(fù)雜，于DK96+200處設(shè)置斜井一座，安排四個(gè)工作面同時(shí)施工，工期340天。3氣象及水文地質(zhì)線路區(qū)域?qū)俅箨懠撅L(fēng)氣候，冬季漫長(zhǎng)，春秋相連，雨熱同期，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，光照時(shí)間長(zhǎng)，溫差較大，無(wú)霜期短，干燥多風(fēng)。降雨量季節(jié)性差異較大，每年5～8月氣候潮濕多雨，其它月份干燥少雨。年平均降水量409.

4、1mm。年平均氣溫7.2℃，極端最高氣溫37.9℃，極端最低氣溫－32℃。冬季盛行西風(fēng)，大風(fēng)出現(xiàn)在11月至來(lái)年5月，年平均風(fēng)速2.4m/s，最大風(fēng)速（瞬時(shí)）23m/s。最大積雪厚度18cm。土壤的最大凍結(jié)深度125cm，受凍日期為11月初至來(lái)年4月上旬，受地形地勢(shì)的影響，氣候垂直分帶明顯，隨海拔高程的升高，氣溫遞減，地形復(fù)雜，氣溫、降水、日照等差異較大。主要災(zāi)害性天氣有寒潮、冰凍、冰雹及大風(fēng)、雷電。按鐵路工程氣候分區(qū)屬寒冷地區(qū)。8特殊巖土黃土主要分布在隧道的進(jìn)出口和洞身地表的黃土梁及山坡上，淺黃~灰黃色，土質(zhì)均勻，大孔隙發(fā)育

5、，具有垂直節(jié)理，發(fā)育蟲(chóng)孔及植物根孔，易產(chǎn)生陷穴，含少量零星分布的小型鈣質(zhì)結(jié)核礫，具有濕陷性，屬于自重濕陷性土，濕陷等級(jí)為II級(jí)（中等）自重濕陷性場(chǎng)地。4施工方案隧道按照錨噴構(gòu)筑法施工，暗洞采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，噴射混凝土采用潮噴工藝。洞口段DK95+190~DK95+227隧道拱部采用φ108超前大管棚進(jìn)行預(yù)支護(hù)，長(zhǎng)度為37m；洞內(nèi)DK95+227~DK95++305段隧道拱部采用φ89超前中管棚預(yù)支護(hù)，局部配合φ42小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，長(zhǎng)度78米，其他地段采用φ42小導(dǎo)管做超前支護(hù)。管棚施工利用管棚鉆機(jī)預(yù)鉆

6、成孔，機(jī)械設(shè)備頂壓安裝或管棚鉆機(jī)頂進(jìn)。開(kāi)挖采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱、預(yù)留核心土加擴(kuò)大拱腳的綜合施工方法。4.1開(kāi)挖方法8柳條山隧道開(kāi)挖方法上采用了三臺(tái)階臨時(shí)仰拱、預(yù)留核心土加擴(kuò)大拱腳的綜合施工方法，利用擴(kuò)大拱腳和φ42鎖腳錨管控制圍巖和初支變形；利用預(yù)留核心土來(lái)抑制掌子面土體垮塌；利用臨時(shí)仰拱抑制圍巖收斂。在開(kāi)挖施工時(shí)，合理地確定了三臺(tái)階長(zhǎng)度，每個(gè)臺(tái)階長(zhǎng)度不超過(guò)1倍洞徑，其中上臺(tái)階預(yù)留核心土長(zhǎng)度為3~5m，高度1.3~1.5m；根據(jù)地質(zhì)情況、隧道斷面大小和施工機(jī)械設(shè)備情況確定了臺(tái)階高度，其中上臺(tái)階高度控制在2.8～3m范圍。后步工

7、序仰拱襯砌施工與下臺(tái)階開(kāi)挖施工實(shí)現(xiàn)無(wú)縫搭接，確保隧道施工及時(shí)閉合成環(huán)。詳見(jiàn)隧道施工工序橫斷面圖1、縱斷面圖2。圖1橫斷面圖圖2縱斷面圖上臺(tái)階環(huán)形核心土開(kāi)挖因工作面狹窄，采用以人工開(kāi)挖為主，PC200挖掘機(jī)輔助開(kāi)挖為輔，中臺(tái)階及下臺(tái)階主要采用PC200挖掘機(jī)開(kāi)挖，局部采用人工修整，開(kāi)挖完成后及時(shí)施做I20鋼架、錨桿和鋼筋網(wǎng)片。開(kāi)挖時(shí)，鋼架底部不得有超挖現(xiàn)象，若有超挖，在立鋼架前，需要對(duì)鋼架底部進(jìn)行處理，采用預(yù)制混凝土墊塊和木楔找平，然后再在鋼架底部用槽鋼做縱梁，使鋼架落在剛性基礎(chǔ)上，鋼架不得直接作用在黃土上，并在鋼架底部大拱腳

8、處，每側(cè)打6根φ42的鎖腳錨管，下傾角為30°，長(zhǎng)度為5m，錨管與鋼架連接牢固。立架完成后，利用兩臺(tái)噴漿機(jī)采用潮噴工藝迅速將圍巖封閉。8中臺(tái)階施工時(shí)，上臺(tái)階噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上開(kāi)始開(kāi)挖中臺(tái)階，開(kāi)挖時(shí)左、右錯(cuò)開(kāi)施工，錯(cuò)開(kāi)間距為3榀鋼架。臺(tái)階開(kāi)挖高度3.5m左右，臺(tái)階長(zhǎng)度7~8m。