黄土公路隧道施工工法研究.doc

1、黄土公路隧道施工工法研究摘要:研究针对黄土公路隧道的特殊性，对黄土公路隧道的施工工法进行了详细的分析，提出了黄土公路隧道施工的注意事项，并主要针对黄土公路隧道的开挖方法及隧道支护方法提出了相应的施工工法改善措施。 关键词:黄土隧道；施工工法；改善措施 中图分类号：U455 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 黄土是在干旱气候条件下形成的特种土，一般为浅黄、灰黄或黄褐色,具有目视可见的大孔和垂直节理。在中国，黄土主要分布在北纬3048间自西而东的条形地带上，面积约 64 万平方公里。其中山西、陕西、甘肃等省，是典型的黄土分布区，分布面积广,厚度大,各个地质时期形成的黄土地层俱全。黄土的厚度各

2、地不一，从数米至数十米，甚至一、二百米。由于黄土的特性，对公路隧道的施工影响巨大，处理不当就会引起巨大的灾难 1 黄土底层对公路隧道施工的影响 黄土的原生节理呈 X 型，成对出现，具有一定的延续性，在公路隧道的开挖进程中，黄土容易沿着节理张松或间断，比如“塌顶”就是这种底层位于坑道顶部造成的，又如这种土层位于公路隧道的侧壁上，常会引起较大的坍塌。此外黄土冲沟地段也是严重影响公路隧道是施工安全的重要因素，常常在较长范围内沿着冲沟或塬边平行走向，同事覆盖较薄或偏压很大的情况下发生坍塌或滑坡现象。黄土溶洞和暗穴常会造成公路隧道施工过程中基础下沉、隧道冒顶或侧壁承受偏压等。在含有地下水的黄土层中修建公

3、路隧道时，由于黄土不同程度的湿陷性，常会造成下沉现象，这会造成公路隧道开挖后围岩迅速丧失自稳能力，极易造成坍塌。 2 黄土公路隧道施工注意事项 黄土公路隧道由于黄土围岩的特殊性质，所以在施工过程中需要主要以下问题：做好洞口、洞门、及洞顶的防排水系统，妥善处理裂缝、陷穴等；干燥的黄土层中施工需要严格控制施工用水；在开挖与灌筑仰拱前，加设横梁顶紧，防止边墙向内位移；在含有地下水的黄土层中进行公路隧道施工时，洞内排水沟进行铺砌，配合井点降水等方法降低地下水位于隧道衬砌底部以下；若有工作面失稳，应迅速喷混凝土封闭、架立钢支撑、加设锚杆等加强支护；钻锚杆孔时，适宜采用干钻，锚杆适宜采用早强砂浆式或药包式

4、；若拱部位于砂层，可用 4mm 的密钢丝网紧贴开挖作为固定预喷混凝土用，以此防止喷混凝土层塌落；喷射机压力一般不超过 0.2MPa；施工中有不安因素应暂停开挖，加强临时支护，以便采取适应性的工序安排。 3 黄土公路隧道施工工法 3.1 黄土公路隧道的开挖方法 黄土公路隧道开挖方法主要有三种，一是双侧壁导坑先拱后墙法，二是双侧壁大导坑全断面开挖法，三是双侧壁导坑先墙后拱反台阶法。三种开挖方法均在完成后紧跟核心土部分解除，完成仰模和填充混凝土的浇筑，全断面铺设防水板之后，利用衬砌台车进行二次衬砌。 上述三种方法各有优缺点，方法 1 施工进度快、二次衬砌发挥作用早，但一次衬砌下沉量大、拱面结合处混凝

5、土质量不容易保证、仰拱封闭速度慢；方法 2 一次衬砌整体受力好、仰模封闭速度快，但进度慢、混凝土浇筑速度慢、一次衬砌混凝土发挥作用滞后、安全性相对差；方法 3 隧道下车变形小，但各施工工序干扰大、进度慢、不能形成流水作业，施工安全性相对较差。 文章仅针对双侧壁导坑先拱后墙法提出三点改进措施，一是预留沉降量由 15cm 增加至 20cm；二是缩短上台阶长度，以利下半断面和后期工序能够及时的操作；三是在拱脚处增设锁脚锚管，在上半断面拱架下部每侧增设二根 2.5m 长 42 锁脚锚管，减少拱脚下沉。 3.2 黄土公路隧道支护方法改进 黄土隧道不同于岩石隧道之处在于岩石隧道伴随着开挖过程，围岩的收敛变

6、形应力重新分布，最终达到平衡状态，但黄土隧道则随着变形破坏并且不断的加剧，引发衬砌混凝土的变形，所以选择能够有效的控制变形的支护形式，从某种意义上决定了隧道成功与否。 笔者通过研究提出了黄土公路隧道支护方法的七点改进措施：（1）制变形措施，加大仰拱的整体性和刚度，在饱和黄土段和洞口浅埋段采用大管棚配合刚架支撑提高初期支护变形；（2）构整体优化，加密加大浅埋段钢拱梁支撑提高支护刚度，在拱脚处增设 2 根锁脚锚管以减少初期支护的下沉量；（3）加强衬砌薄弱环节措施，在初次衬砌拆模之后，马上在拱部 4m 的范围之内压注高标号水泥砂浆填充空隙；（4）减少支撑构件对混凝土质量的影响，支撑构件用钢拱格栅代替

7、工字钢支撑，减少支撑构件背侧死角留空隙的现象；（5）黄土公路隧道排水设计优化；（6）衬砌台车机械选型优化；（7）二次衬砌质量存在的问题解决方法，北邮混凝土输送泵，加大拌合楼的生产能力，向混凝土中掺假 3%-5%的粉煤灰增加混凝土的和易性，从而较小混凝土水化热的产生，在模板台车设置附着式振捣器，增加插入式震捣器作业。 3.3 黄土公路隧道施工组织设计 合理的施工组织是保证施工质量、工程进度、工程预算顺利完成的保障，贯穿于施工的准备、施工、竣工验收各个阶段。施工准备工作内容包括：设计文件的研究和进一步了解，施工现场补充调查和复合，接桩、复测及洞门投点，根据自身及现场条件提出建议措施，修订或重新编写

8、施工祖师设计。施工组织设计是根据施工文件，现场条件、工程性质、施工力量、技术装备等编制而成，目的是使施工有序的顺利的进行。施工进度计划主要包括科学的组织施工和施工计划于进度的表现形成，是控制施工进度、工程鞠躬期限的各种施工活动的直接依据。计划管理师根据合同要求，将施工组织设计的内容通过计划具体化，使施工过程衔接配套、综合平衡，从而保证施工目标的实现。技术管理则是对施工技术进行一些列组织、调节、指挥、控制等行为的总称，其主要任务在于科学组织各技术工作，充分发挥装备和技术力量的作用，建立正常的施工技术秩序，提高机械化施工水平，降低成本，保证施工质量，保证工期。 参考文献： 1 长安大学.西部交通建设科技项目-黄土的浸水特性研究报告R,2004. 2Loret, Benjamin, Khalili, Nasser. Three-phase model for unsaturated soilsJ.International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics,2000,24(11):893927.