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黄土隧道工程施工难点分析及解决措施

发布时间:2017/5/15 14:59:33   阅读:

摘要:结合杨井隧道工程施工实例,根据黄土的特征来进行隧道建设,对黄土隧道施工难点进行了分析,阐述了施工中的解决措施。

关键词:黄土隧道;施工难点;解决措施

1工程概况

杨井隧道属陕西省吴起至定边公路重点工程,左线长2391m,右线2462m,占管段内线路长度的74.1%,隧道净宽:-2*10.25m,隧道净高:-5.0m,设计时速80km/h。项目位于陕北黄土高原西北部,隧址区地貌单元属黄土工程地质区的黄土梁工程地质亚区,进出口地貌单元属黄土沟壑工程地质亚区。隧道进出口地表上部均为Q3黄土,下部为Q2黄土,洞身段均处于Q2黄土地层中,隧道暗洞均为Ⅴ级围岩。地下水主要为黄土孔隙、裂隙水,主要赋存于老黄土孔隙中,隧道洞石涌水量预测:右线为685.1m3/d,左线为641.2m3/d,富水性弱,隧道洞身段施工时局部有潮湿感或渗水现象。

2施工难点

2.1杨井隧道属于全线均为Ⅴ级围岩的黄土隧道,隧道左线2035m、右线2240m地下水埋藏于设计洞顶以上,如何保证开挖拱脚、墙基不被水侵泡、围岩不软化、不失稳坍塌,实现无水施工,是本工程的施工难点。

2.2隧道结构较复杂,进口及出口段上方均为湿陷性黄土、进口左线的H15滑塌体、进口左线的浅埋偏压、紧急停车带、正洞与行车横洞交叉处及施工是隧道安全、顺利建成的关键。

3解决措施

3.1洞口及明洞施工。开工后首先进行洞门施工,为隧道洞身开挖创造条件。同时完成洞口洞顶截排水沟,洞口采用明挖法开挖后及时对边仰坡施作锚喷支护。隧道洞口段按设计采用Φ108超前大管棚进行注浆加固,管棚套拱基础置于稳定的基础上。明洞施工前首先对坡面上的不稳定土石进行清除或对不稳定边坡进行必要的加固。松软地层开挖边坡和仰拱要随挖随支护,加强防护,随时监控,检查山坡稳定情况。洞外、洞顶排水系统按设计要求提前施工。隧道洞口段工程包括洞口土方开挖、边仰坡防护及洞口段衬砌、明洞的施工等。洞口与明洞工程采用分层小切口明挖法施工。

3.2暗洞施工。隧道暗洞施工均采用机械或者人工开挖,严禁爆破施工。洞口加强段CRD法开挖,Ⅴ级浅埋段及紧急停车带Ⅴ级围岩均采用单侧壁导坑开挖(CD法),导坑采用上下台阶开挖。CRD法及CD法开挖时,每开挖循环进尺控制在一榀钢拱架间距长度。各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺;先开挖侧的喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖;左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不应小于15m;当开挖形成全断面时,应及时完成全断面的初期支护闭合。隧道二次衬砌施做时间按照监控量测资料确定,临时支撑在浇筑二衬时逐段拆除。V级围岩深埋段采用环形开挖留核心土法施工,每循环进尺控制在一榀钢拱架间距长度,下台阶长度1~1.5D,施工采用机械或者人工开挖,初期支护及时封闭。下半断面应采用拉中心槽,两侧留足台阶土,马口跳槽开挖落地,马口长度不宜大于3m,及时完成初期支护;先浇筑仰拱衬砌,再全断面模注钢筋混凝土二次衬砌;隧道二次衬砌施做时间按照监控量测资料确定,一般情况下二次衬砌距离掌子面的距离不应大于50m。人行、车行横洞及紧急停车带按设计位置与正洞同步开挖,分别采用全断面法、台阶法及单侧壁导坑法。人行横洞与主洞交叉口段施工,先施工主洞断面,待主洞支护稳定后,再进行横洞开挖。采用衬砌台车与组合钢模联合衬砌。施工过程中,严格控制超、欠挖,初期支护及时可靠,砼喷射机组配合机械手进行湿喷作业,自制多功能综合作业平台车上进行挂网、喷锚、防水板、透水管等的安装。二次衬砌采用12m穿行式全断面衬砌台车,HBT60型砼输送泵泵送入模,确保二次衬砌质量达到内实外美。施工中加强监控量测,及时处理分析数据,并根据分析结果及时调整支护参数。

3.3监控量测。根据施工具体情况,主要量测项目包括净空收敛量测、拱顶下沉量测和浅埋段的地表下沉量侧。地表下沉量测,沿隧道轴线每隔5~10m布置一个观测断面;拱顶下沉和周边位移量测,沿隧道轴线每隔10~20m布置一个观测断面。

3.4超前地质预报。隧道地质条件复杂,干扰因素较多,为了有效的降低施工阶段由不良地质引发的风险,设计采用TSP(隧道地震探测仪)、地质雷达、探测钻孔相结合的超前地质预报手段,对掌子面前方的工程地质及水文地质情况进行预报,尤其应探明不良地质现象,以确保工程安全、顺利实施,方案如下:1)隧道内围岩无明显变化、正常区段,采用地质素描法及TSP法进行超前地质预报。2)TSP、地质雷达的预报结果可相互印证补充,并根据预报结果,在必要时,采用超前探测钻孔验证。

4特殊段处理措施

4.1右线进口段处理措施。隧道右线进口洞口段暗洞穿越干沟,最小埋深仅10m,为保证施工安全,沟内施做地表注浆预加固及冲沟铺砌的同时,为减少降雨时冲沟内水流对隧道洞口段稳定性的影响,在冲沟中部设置挡水坝和溢洪道,将冲沟内水流导入相邻干沟。右线洞口施工之前必须先修建挡水坝、溢洪道,同时对穿越沟槽段采取地表注浆加固及冲沟铺砌的措施,这四项工程完工后才能进行暗洞施工。

4.2左线进口段处理措施。为降低H15滑塌体对左线隧道洞室稳定性的影响,隧道左线施工之前先对H15滑塌体前缘采取反压回填措施,反压回填工程完成后进洞施工。

4.3隧道小净距段处理措施。由于黄土隧道及小净距隧道的特殊性,小净距段隧道施工按照以下原则:1)遵循“少扰动、快加固、勤量测、早封闭”的原则。2)小净距隧道分先行洞和后行洞施工,严禁两洞平行作业,先行洞与后行洞掌子面错开距离应大于2倍隧道开挖宽度。3)先行洞室的二次衬砌宜在围岩变形基本稳定后进行,宜落后于后行掌子面2倍隧道开挖宽度以上,并满足围岩稳定条件。4)先行洞的开挖可采用与分离式隧道相同的施工方法,但应重视施工过程对中岩墙的影响。后行洞的开挖,当采用侧壁导坑法开挖时,先开挖靠近中岩墙侧。

4.4地下水腐蚀性处理措施。根据相关资料,隧道区地下水对钢筋混凝上结构中钢筋及混凝土结构具弱腐蚀性。因此,对隧道位于地下水位线以下的区段(YK118+030~YK120+078、ZK118+055~ZK120+044)采用防侵蚀衬砌结构形式,主要措施如下:1)初期支护及二衬砼均采用抗硫酸盐侵蚀混凝土,砂浆锚杆及导管注浆液均采用中抗硫酸盐硅酸盐水泥配置,二衬混凝土浇注密实,抗渗等级不低于S8。2)全隧道中心排水沟沟身混凝土均采用抗硫酸侵蚀混凝土。3)加大二衬钢筋混凝土中受力钢筋的混凝土保护层厚度,钢筋净保护层厚度不小于6cm。由于黄土的特殊地质,在施工时要时刻注意黄土的情况,及时监测与汇总,预测围岩的稳定状态,使施工安全及施工质量得到有效地控制。

参考文献

[1]钱刚,张力.黄土隧道施工工艺及质量控制要点[J].城市道桥与防洪,2010(10):142.

[2]杨慧.黄土隧道施工中常见问题浅析[J].科技资讯,2012(9):61.

作者:陈光 单位:中铁四局集团有限公司第七工程分公司

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