黄土隧洞施工Word下载.docx

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　　遵循“短开挖，强支护，勤量测，紧封闭”的原则，上下行线进出口共4个工作面同时作业，针对不同地质条件采取不同的开挖方法。

　　洞口VI级围岩浅埋段采用双侧壁导坑先墙后拱法施工。

　　VI级围岩深埋段及V级围岩采用矿山法正台阶先拱后墙法施工，拱部开挖宽1.8m环形带保留核心土，开挖后即施行一次模筑衬砌，侧墙马口采用四步跳跃法施工，中间4m宽修成斜坡道，以保证上半断面同时施工。

　　3、V级围岩施工

　　采用正台阶先拱墙、拱部环形法开挖，工作面多，进度快，保留核心土便于支撑，能保证围岩稳定，避免塌方，施工安全。

　　根据黄土地质特性和施工工期要求，为避免塌方，贯彻短开挖原则，上导坑掘进每循环2.4m，并根据围岩状况，随时进行调整。

每个掌子面配备10榀钢拱架，640块120cm×

30cm钢模板，1台挖掘机，1台装载机，6台出碴运输车。

　　3.1先开挖拱顶环形Ⅰ部

　　用洋镐沿开挖轮廓线由上向下开挖，配合铁耙将松土扒离掌子面，每次掘进2.4m。

拱顶中心处掌子面要向前多掘进0.5m，以备混凝土一次支护封顶。

　　如果开挖时发现顶部土体有裂纹或疏松现象，应边开挖边支撑，支撑用杨木背板加φ40钢管，钢管底部撑在核心土上。

　　3.2管棚超前支护

　　黄土隧道土质比较松散，且层厚一般为20－60cm，开挖后易形成分层坍塌，故需较强的初期支护，采用管棚方案较适宜。

钢管直径大，与土体接触面积大，接触密贴，没有空隙，有利于力的传递。

而注浆锚杆直径和刚性都较小，当注浆时，由于水泥浆内的水分对锚杆周围的土体侵蚀，使土体湿陷，周围易形成空洞，起不到对土体的有效支撑。

　　管棚支护纵向布置如图2所示。

棚管用φ40钢管，长3.4m。

先用煤电钻沿开挖轮廓线在掌子面上打眼（孔眼间距35cm，深度240cm），然后用大锤将钢管沿孔眼打入前方土体中，钢管外倾角约16°

。

　　3.3开挖II部

　　II部一次掘进2.4m。

人工配合机械开挖。

出碴采用无轨式运输。

柳州产ZL50装载机装碴，小松山推PC200挖掘机配合。

　　首先用挖掘机将一侧II部的土体由上至下开挖1.0m，并将土扒出核心土范围以外，便于装载机装碴。

开挖时侧面开挖轮廓线处预留厚50cm土体，原因是挖掘机开挖时对土体的振动比较大，如果直接按轮廓线开挖易造成土体坍方，形成超挖。

然后人工用洋镐将预留的50cm土体沿轮廓线开挖，边开挖边支撑，同时出碴，而此时，挖掘机则换至另一侧II部进行开挖，如此左右侧交替。

注意开挖时，拱脚处至少留深20cm土用人工开挖，严禁拱脚超挖，防止因拱脚原状土被破坏造成混凝土衬砌时拱架下沉。

　　黄土隧道拱腰处土体最易发生坍方，所以在进行II部开挖时，应边开挖边加固，加固方法为简易支撑，即用杨木板紧贴开挖轮廓表面，用φ40钢管支撑在核心上。

支撑间距1.0m，交错布置。

待进行一次模筑混凝土支护时边浇筑混凝土边将木板取出。

　　3.4格栅支撑

　　黄土隧道土体松散，超前管棚打入前方土体中时，需在管棚尾部加设格栅支撑，加强初期支护。

格栅采用20cm×

20cm断面的钢花拱，分3段组装，通过钢垫板用φ16螺栓将3段连成整体。

安装钢花拱时应紧贴开挖轮廓表面，并将管棚的管尾与之焊接，使棚管尾端担在钢花拱上，最大限度地发挥管棚的作用。

钢花拱之间每隔1m设1根φ25纵向连接筋。

　　3.5开挖III部，核心土整形

　　格栅支撑安设完毕后，用挖掘机将III部土挖除，核心土顶面修成平台，平台沿隧道纵向宽度3.6m，并在核心土的中间高度处再修一纵向宽度约为1.2m的二级平台，以备一次模筑混凝土时人工上料使用。

这样核心土纵向长度约4.8m，可对前方掌子面土体起支撑作用。

　　3.6立钢拱架和模板

　　拱部开挖完毕后，进行衬砌宽度和拱脚高程放样，然后立模工班按放样点位将钢拱架立好。

钢拱架用工字钢制作。

模板用120cm×

30cm钢模。

档头模板用木模。

　　3.7初期支护

　　黄土隧道在开挖后30h内围岩变形较大，如不及时支护，极易发生塌方。

故开挖结束后，应立即进行混凝土初期支护。

混凝土施工采用拌合站拌合，运输车运输，人工上料，插入式振动棒捣固，左右侧交替浇筑。

混凝土封顶时应注意将顶部捣固密实，并用自制小铲从挡头模板处将混凝土填塞密实。

　　3.8开挖下导坑

　　下导坑边墙施工与上导坑之间的距离保持60～80m为宜，距离过短影响上导坑机械作业，距离过长，会使已施工的拱部下沉，造成二次衬砌厚度不够，影响下步工序施工。

　　下导坑边墙施工采用四部跳跃法，左、右边墙错开，每个马口开挖长度为2.4m。

先用挖掘机挖中槽，中槽宽4.0m，长20m，不宜过宽、过长。

宽度原则上能保证上导坑施工机械通过即可，否则左、右拱脚下的土体由于受到拱圈的挤压，向中槽处靠拢，容易使拱圈下沉，严重者可使拱圈混凝土产生裂缝。

中槽挖成斜坡形式，使上、下导坑连接。

然后用人工左、右错开开挖马口。

　　边墙的格栅支撑应与拱部格栅上、下对正，并焊接牢。

格栅安设完毕后，将拱脚表面的混凝土凿毛，用钢刷清理干净，之后模筑衬砌一次混凝土。

封口用干硬性混凝土人工分次填满捣实。

　　4、V级围岩浅埋段施工要点

　　隧道上行进口、下行出口段各10m均采用双侧壁导坑先墙后拱法施工顺序施工。

（1）人工挖2个侧壁导坑，导坑宽4.0m，高3.0m拱形，导坑一次掘进2.0m。

（2）架立边墙格栅支撑，立模浇筑一次混凝土衬砌。

　　（3）人工开挖拱部环行部位，宽度1.8m，留核心土。

　　（4）施作φ40超前管棚，钢管长3m，间距35cm。

　　（5）架立格栅支撑。

格栅用20cm×

20cm钢花拱，间隔1m，设纵向连接筋。

　　（6）立模浇筑拱部一次混凝土衬砌。

　　5、主要技术对策

　　5.1拱部沉降和拱脚收敛的控制

　　黄土隧道与石质隧道的最大不同点就是拱部沉降和拱脚收敛较大，针对这种情况我们采取了以下措施。

　　5.1.1监控量测

　　在隧道施工过程中，从第一组衬砌开始，一个断面内在拱顶和2个拱脚处埋设3个观测点，用收敛计和水平仪分别观测拱脚水平收敛值和拱顶下沉值。

随着隧道施工的前进，每隔10m作一个观测断面，最前端的一个断面紧跟掌子面。

前7d每天观测1次，以后1个月内3d观测1次，之后每月观测1次。

　　通过观测发现在拱部一次衬砌施工完毕至边墙开挖前，拱顶下沉6－8cm，拱脚收敛1－2cm。

在边墙开挖后拱部发生第二次下沉，下沉量为6－8cm，收敛量基本不变。

　　根据观测结果及时反馈至施工中去，将原有预留沉降量15cm变为17cm。

有效地保证了二次衬砌的厚度。

　　5.1.2及时封闭仰拱

　　据量测，在一次混凝土初期支护完成后，隧道拱顶下沉约12－16cm。

为避免继续变形，应及时封闭仰拱混凝土。

仰拱与马口之间的距离保持20cm为宜，不能偏大。

仰拱采用半幅施工法，保证上下导坑作业的进行。

当半幅施工30cm左右，再换至另外半幅。

　　5.1.3及时封闭二次衬砌永久支护

　　一次衬砌封顶时，受工作面的限制，可能造成封顶混凝土不密实。

而两侧拱腰处向内挤的压力很大。

如果不及时施作二次衬砌永久支护，容易在拱顶造成裂缝。

针对以上情况我们在施工中每个洞口配备了1台边顶拱式混凝土衬砌钢模台车，二次衬砌施工与上下洞口同时作业。

　　5.1.4加设锁脚锚杆

　　在拱脚处每侧加设2根锁脚锚杆，锚杆为φ40钢管，长2m，垂直于拱脚外侧面打入土中1.5m。

剩余0.5m与一次衬砌混凝土浇筑在一起。

　　5.2预防塌方

　　在开挖过程中，应遵循短开挖、强支护的原则，随时观察土质情况，发现土质疏松、节理发育时，加设调整循环进尺，同时加密管棚钢管数量，及时跟进一次衬砌，缩短开挖与衬砌之间时间间隔。

如发生塌方，必须用同强度等级的混凝土填塞密实。

　　6、结论

　　黄土隧道采用正台阶先拱后墙、拱部环形、保留核心土法开挖有以下优点：

（1）与锚喷法施工比较，有施工速度快，安全，节约投资的优点。

单口平均月进尺90m，最高单口月进尺120m。

（2）可以有效控制塌方、拱部沉降与收敛，使隧道各部的尺寸达到设计要求，保证永久支护混凝土厚度。

1引言 

　　《中长期铁路发展规划》的实施和国务院批准9条客运专线立项，标志着我国高速铁路建设高潮的到来。

客运专线隧道要考虑空气动力学效应，使内净空面积增大（双线有效面积100m2、单线有效面积70m2）。

同时客运专线隧道广泛采用无碴轨道，对基础要求更高，对结构的沉降控制要求更严，更不允许有混凝土剥落现象。

这就给设计施工带来一系列问题需要我们在工作中加以研究探讨，以便更好地解决问题，优质高效地建成铁路客运专线。

2客运专线黄土隧道工程概况 

　　郑西客运专线是路网规划“四纵四横”中徐州至兰州快速通道中的一段，全长458.9km。

全线合计新建隧道38座，总长61.011 

km，占线路总长的13.3%。

隧道均为双线隧道，最高行车速度350km/h，线间距5.0m，轨面以上内净空面积100m2；

隧道内轨道一般采用无碴轨道；

隧道衬砌采用复合式衬砌。

技术标准见表1。

　　我国在黄土地区已经修建的最大断面的铁路隧道为神朔铁路霍家梁隧道（仅进口120m地段拱墙部分位于新黄土中）开挖断面141m2，最大断面的公路隧道为双车道公路隧道紧急停车带，其开挖面积138m2，郑西客运专线黄土隧道是目前我国在黄土地区修建的断面最大的隧道，隧道开挖断面在170m2以上（图1）。

　　2.1工程地质 

　　郑西客运专线线路位于豫西山地和渭河冲积平原，南倚秦岭及其东枝余脉，北临黄河及其支流，总体地势南高北低，西高东低。

自东向西大致经过低山丘陵区、黄土台塬区、黄土丘陵区、山前（塬前）平原区、河流冲积平原区5个地貌单元。

本线80%为黄土覆盖，不良地质主要有滑坡和错落、顺层、人为坑洞及地震区。

（1）黄土的地层岩性 

　　黄河Ⅱ级阶地表层为第四系上更新统风积砂质黄土所覆盖，下伏上更新统冲积砂质黄土，中间夹有数层古土壤层。

黄土台塬区，表层为第四系上更新统风积砂质黄土，下伏第四系中、下更新统风积砂质黄土，中间夹有数层古土壤层，底部为冰湖积粉质黏土及砂层。

（2）湿陷性黄土的特点 

　　黄土在天然状态下处于非密实状态，在一定压力作用下变形较小，主要为压密变形，压密变形表现为压缩变形和湿陷变形，湿陷变形发展较快。

　　该区域黄土颗粒成分：

大于0.05mm占12%，0.05～0.005mm占60%，小于0.005mm占28%，黄土的含水量在20%左右，孔隙比一般在1.0左右，湿陷系数平均0.05，湿陷等级中等，湿