對黃土公路隧道施工和防排水控制的幾點體會

對黃土公路隧道施工和防排水控制的幾點體會

摘要：本文簡要介紹如何搞好黃土隧道施工中的初期支護、防排水控制的幾點體會。
　　1、概述
　　黃土在我國分布較廣，黃土面積約占我國陸地面積的6.6%，華北、西北地區的黃土地層分布連續，厚度較大，發育較典型。在黃土地區開挖隧道成型好，易于施工。只要斷面形式及設計參數合理，施工方法得當，支護及時就能充分發揮黃土的自身承載能力的作用。
　　某黃土高速公路隧道為分離式隧道，上行線隧道長1501m，其中Ⅰ類黃土段537m，縱坡0.52～1.45%；下行線隧道長1310m.Ⅰ類黃土段394m，縱坡1.13～2.54%，隧道中心間距113.4m，隧道中間設三處人行橫洞，一處行車橫洞。該隧道采用新奧法（NATM）設計和施工，現已建成通車。說明新奧法適用于黃土介質，且效果良好，值得推廣。
　　2、水文、地形地貌及工程地質條件隧道區域內有一條主要河流和三個支流通過。
　　支流分別從西側和南側匯入主河，向東流去。河流為季節性河流，流量受季節影響。
　　隧道位于黃土梁峁區，黃土披覆在起伏不平的基巖頂面之上，并承襲了下伏基巖的古地形。在穩定提升的新構造運動下，黃土經流水長期侵蝕，形成現今梁峁起伏，河谷深切的地勢。總的地形是南部和西部地勢相對較高，北部和東部相對較低，高差為305m.梁峁上天然植被很少，因梁峁至溝底的各種流水侵蝕活躍，谷坡的崩塌、滑坡、泄溜很普遍，水土流失嚴重。在主河及支流河谷中，均可見河漫灘口及一、二級階地，此種地形分布面積大而且連續。階地類型主要為堆積階地，但沖蝕層厚度較薄，一般為10m左右。在較大的沖溝口處，多分布有沖洪積或坡洪積堆。
　　黃土隧道頂部覆蓋著新第三系上新統三趾馬紅土層（N2），為棕紅色粘土，夾鈣質結核，底部常見砂礫石層。結構致密，呈硬塑狀，屬低液性粘土。天然含水量較低，一般在10%左右，無脹縮性，垂直節理發育，堆積厚度變化較大，2-40m不等。
　　在三趾馬紅土之上為中更新統離石黃土（Q2eol），屬淺黃色、褐黃色、粉質粘土，夾有數層古土壤，含鈣質結核，為硬塑狀，結構較致密，天然含水量很低，垂直節理發育，厚度10m—100m.隧道地區地層中主要發育兩級節理，一組近南北向，一組近東西向，節理密度大多為2～3m一條，局部地段0.5～1.0m一條。在強風化帶，節理裂縫的張開程度和密度明顯增加，沿節理裂隙附近，巖石風化程度增強，強度明顯降低。
　　3、黃土隧道工程施工
　　3.1黃土隧道的施工方法黃土隧道施工前，應做好黃土中構造節理的產狀與分布狀況的調查。對因構造節理切割而形成的不穩定部位，在施工時要加強支護措施，防止坍塌，以保施工安全。
　　施工中應遵循“重地質、超前報、管超前、弱爆破、少擾動、短進尺、架緊貼、強支護、早噴錨、勤量測、修設計、調自承、嚴治水、緊封閉”的施工原則，施工工序緊湊，精心組織施工。
　　開挖方法宜采用短臺階法或分部開挖法（留核心法），初期支護緊跟開挖面施作。
　　黃土圍巖開挖后暴露時間過長，圍巖周壁風化至內部，圍巖體松弛加快，進而發生坍塌。因此，宜采用復合式襯砌，開挖后以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼支撐作初期支護，以形成嚴密的支護體系。必要時可采用超前錨桿，管棚支撐加固圍巖。在初期支護基本穩定后，進行永久支護襯砌。襯砌背后回填要密實，尤其要注意拱頂回填。
　　做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水侵蝕洞體周圍，造成土體坍塌。在有地下水的黃土層中施工時，洞內應施作良好的排水設施。水量較大時，應采用井點降水法將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以改善施工條件，加快施工進度。在干燥無水的黃土層中施工，應管理好施工用水，不使廢水漫流。
　　3.2黃土隧道施工注意事項
　　⑴首先做好洞口、洞門及洞頂的排水系統，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌；
　　⑵施工中如發現工作面有失穩現象，應及時用噴射混凝土封閉，加設錨桿，架立鋼支撐等加強支護。混凝土噴射機壓力不宜大于0.2Mpa；
　　⑶施工時要特別注意拱腳下墻腳處斷面，如超挖過大，可用墻體同標號混凝土回填或用漿砌片石回填。如發現該處土體承載力不夠，應立即加設錨桿或采取其它措施進行加固。鉆錨桿孔時，宜采用干鉆；
　　⑷黃土隧道施工，宜先做仰拱，如果不能先作仰拱時，為防止邊墻向內位移，應在開挖與灌注仰拱之前，加設橫撐梁頂緊，以防墻體變形；⑸錨桿宜采用早強砂漿式錨桿。若拱部位于砂層時，為防止噴射混凝土層塌落，可將Ф8mm的密鋼筋網，置于緊貼開挖面，作為初噴混凝土層固定支撐。
　　4、黃土隧道管棚與支護黃土隧道施工時應嚴格按照黃土隧道的施工方法組織施工，在進洞之前先做好洞頂排水天溝等排水系統。
　　進洞時洞門先作超前支護，大管棚預注漿。大管棚采用Ф89×4mm，自拱頂向兩邊按間距40cm環形布設，傾角σ=2°～5°，每環30根，每根長10×2米。
　　在管棚施作時應著重檢查以下項目：
　　⑴檢查開挖的斷面中線高程和開挖輪廓線是否符合設計要求；
　　⑵鋼拱架安裝垂直度允許誤差（±20mm）、中線及高程允許誤差（±5cm）均應在允許誤差之內；
　　⑶在鋼架上沿隧道開挖輪廓線縱向鉆設管棚孔，其外插角應不侵入開挖輪廓線，鉆孔由高孔位向低孔位進行，孔徑宜比管棚筋直徑大20～30mm；
　　⑷檢查接頭管箍及注漿孔打設是否符合設計要求；
　　⑸管棚注入水泥漿時，封堵塞應有進料孔和出氣孔。在出氣孔流漿后，方可停止壓漿。
　　在大管棚的掩護下，人工與機械配合采用環形開挖，中心留核心土，環形開挖從兩側邊墻開始，最后開挖拱頂處，一次進尺控制在0.75～0.8m，堅決避免出現一次進尺太多。為使初期支護及早成環，開挖核心土時應距拱部開挖面不大于5米。
　　初期支護緊跟掌子面施做，斷面成型后立即噴射不小于5cm厚的混凝土，封閉掌子面，安裝鋼拱架及錨桿后，再次噴射混凝土。黃土圍巖鉆孔易夾鉆，如等錨桿安裝好后再進行下道工序施工，施工進度將受影響，也不利于施工安全。如采取錨桿后行，且距離控制在2～3個循環之內，在噴射混凝土時先噴一半，錨桿檢查符合設計及規范要求后，再將剩余混凝土部分噴平的方法，即安全又解決了施工進度問題。
　　核心土挖除后，應及早施做仰拱混凝土，澆筑仰拱混凝土前，要清理浮渣和淤泥，保證仰拱坐落在新鮮巖面或原狀土上，仰拱一次澆筑長度為6m，及早使襯砌成環，確保圍巖穩定不變形。
　　黃土隧道施工過程中，圍巖監控量測系“新奧法”施工的重要組成部分，施工中必須嚴格按照有關圖紙和規范執行，只有通過對圍巖進行監控量測，才能正確地掌握圍巖與支護之間的收斂動態，掌握圍巖與支護的動態規律，并結合地質超前預報，客觀評價圍巖穩定性，進一步了解圍巖的彈塑性區域，裂隙發育程度等，從而達到合理調整初期支護參數及調整預設計。
　　5、黃土隧道防排水施工控制
　　黃土隧道最怕水，因此，黃土隧道必須做好防、排水工作，使建成的隧道不滲、不漏，也是隧道施工成敗的關鍵。在黃土隧道的施工中，要嚴格按照設計施工，因地制宜的采取“以排為

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