・３１６・ 第３６卷第８期 ２ ０ １ ０年３月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸｊ ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＵＲＥ Ｖ０１．３６Ｎｏ．８ Ｍａｒ． ２０１０ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０）０８—０３１６—０２ 黄土地区公路隧道施工技术浅析 王喜成 摘要：以山西地区某公路隧道为例，对黄土隧道施工进行分析，从施工的全过程进行论述，提出了一系列黄土隧道施工 的有效方法，通过在施工中的反复实践，解决了黄土隧道围岩软弱易坍塌及防排水困难等问题。 关键词：黄土隧道，湿陷性黄土，施工技术 中图分类号：Ｕ４５５ 文献标识码：Ａ ２（５） １工程概况 该隧道为双线分离式公路隧道，左线长８２２ ｍ，右线长８０６ ｍ。 隧址区位于山西省西部吕梁山脉的黄土梁峁区，沿线沟壑纵横、 地形地貌复杂。主要不良地质有滑坡、湿陷性黄土及膨胀土等。 隧道进出口围岩由黄土和湿陷性黄土组成，洞口稳定性较差，围 岩级别为Ｖ级；洞身围岩由湿陷性黄土、黄土、黏土等组成，围岩 级别Ⅳ级～Ｖ级。 注：１）隧道施工采用台阶分部开挖法； ２施工方法 ２．１洞口段施工 洞口土石方采用挖掘机开挖，石方采用非电控制爆破，装载 机装渣，自卸汽车运输。明洞拱墙采用整体模板台车整体浇筑， 钢筋在钢筋加工场弯制，就位绑扎。混凝土浇筑采用泵送混凝 ２）其具体施工工序如下：ａ．上半部开挖’ｂ．拱部进行锚喷支护．ｃ．中心核部 开挖：ｄ．下部开挖；ｅ．边墙锚喷支护；ｆ．浇筑仰拱；ｇ．模筑二次衬砌； ３）该开挖法的台阶长度一般为１．５倍～２倍的洞跨，在施工中根据围岩稳定 情况，适当调整台阶长度、台阶个数，同时根据初期支护施作情况，采用长 短马口结合，错开施工。马口长度Ⅳ级不宜大于３ｍ，Ｖ级不宜大于２ｍ； ４）施工中坚持“弱爆破、短进尺、强支护、勤量测”的原则，合理确定施工开挖 步骤和循环进尺，避免放大炮； ５）／Ｊｎ强施工过程中的量测工作，以利设计和施工密切配合，及时发现施工中 出现的问题 图１ 洞身施工工序图 土，捣固采用附着式振动器和插入式振动器联合振动。边坡防护 １）洞Ｉ＝１长管棚。洞口浅埋段采用大管棚超前支护。管棚采 与明洞开挖同步，明洞衬砌后及时回填，洞顶采用土工格式植草 用外径１０８ ｔｏｎｉ，壁厚６ ｍｍ热轧无缝钢管制作，长度２０ ｍ，环向 护面。洞口施工避开雨季，成洞面及时防护。进行连续观测，掌 间距４０ ｅｍ，注浆采用水泥一水玻璃浆液，定位和导向采用１８工 字钢混凝土套拱。配备ＸＹ－２８—３００电动钻机钻进并顶进长管棚 ２．２洞身开挖 钢管。管棚施工先打有孔钢管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管 采用台阶分部开挖方法，施工机械组合：拱部环形及核心土 可以作为检查管，检查注浆质量。钻机立轴方向准确控制，每钻 人工风镐或凿岩机＋下部采用凿岩台车掘进＋铲装机＋１４ ｔ自 完一孔顶进一根钢管。每榀钢架安装时，认真定位，不偏、不斜，轮 卸汽车。洞身施工工序图见图１。 廓要符合设计要求。安装时使段与段之间的连接板结合紧密，不 握围岩变形特性和其他力学性质，指导洞口施工。 ２．３初期支护及超前支护施工 程的指导和依据，值得在所有的隧道施工中大量推广。 留有缝隙。为保证钢架整体受力，钢架之间设置纵向连接钢筋。 ［６］靳晓光，李晓红．高地应力地区公路隧道不同围岩类别的变 参考文献： ［１］李晓红，隧道新奥法及其量测技术［Ｍ］．北京：科学出版社， ２００２． 形特征及应用实践［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００１，２０（１）： ９３２—９３５． Ｉ ７Ｉ Ｖａｎ ＳｐｅｎｇｅｎＷ Ｍ，ＰｕｅｒｓＲ，ＤｅⅥｒｏｌｆＩ．Ｏｎ ｔｈｅＰｈｙｓｉｃｓ ｏｆＳｔｉｅ． ［２］夏永旭，王永东．隧道结构力学计算［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４． 大学硕士学位论文，２００５．［４］ＧＢ ５００８６—２００１，锚杆喷射混凝土支护技术规范［Ｓ］．州：广东科学技术出版社，１９９５． ｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ Ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｅｔｕｒ￣［Ｊ］． Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，１７（４）：５６３．５８２． Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ｍｉｅｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ Ｌｅｔ． ｔｅｒｓ，２００２，８ｏ（１９）：３６１４—３６１６． Ｓｏｆｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，２９０（５４９６）：１５３６—１５３９． ［３］王向前．公路隧道位移反演及其稳定性分析［Ｄ］．济南：山东 ［８］Ｓｔｕｄｅｒ Ｖ，Ｐｅｐｉｎ Ａ，Ｃｈｅｎ Ｙ．Ｎａｎｏｅｍｂｏｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ［５］王梦怒．大瑶山隧道——２０世纪隧道修建新技术［Ｍ］．广 ［９］ Ｑｕａｋｅ Ｓ Ｒ，Ｓｃｈｅｒｅｒ Ａ．Ｆｒｏｍ Ｍｉｃｒｏ ｔｏ Ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｂａｃｋ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｔｕｄｙ ＨＥ Ｊｉａｎ ＹＵＡＮＭｉｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｒｉｅｓｔｏｔａｋｅｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａｄｕｒｉｎｇｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆ ａｔｕｎｎｅｌｉｎＹｕ－Ｘｉａｎｇ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙｆｏｒａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｂａｃｋ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｏｒｋｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ｐｏｉｓｓｏｎ ｒａｔｉｏｎ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｇ ｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｃｋ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｎｅｗ Ａｕｓｔｒｉｎ ｔｕｎｎｅｌａｉｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｕｎｎｅｌｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒ 收稿日期：２００９—１１—２５ 作者简介：王喜成（１９７５．），男，工程师，中铁一局集团第四工程有限公司，陕西咸阳７１２０００ 第３６卷第８期 ２ ０ １ ０年３月 王喜成：黄土地区公路隧道施工技术浅析 ・３１７・ ２）超前注浆小导管。设置在Ｖ级围岩地段，采用似２×４ ｍｍ 热轧无缝钢管制作钢花管注浆加固。在钢管管壁四周钻帽ｒａｉｎ 压浆孔，尾部１．２ Ｉｎ不设压浆孔。钢管环向间距５０ ｅｍ，纵向间距 ７０ ｃｒｎ，外插角１５。，每排小导管纵向至少需搭接１．０ ｍ。注浆压力 主 洞 ０．５ ＭＰａ～１．０ ＳＰａ。每打完一排钢管注浆后，开挖拱部及第一 衬 次喷射混凝土、架设钢架。初期支护完成后，再打另一排钢管。 砌 中 小导管逐根施工，即一根钻孔、安装钢管、压浆、封孔后再进行下 线 一根施工。直接进洞地段以及局部强富水地段采用超前双层小 导管注浆加固。 ３）超前锚杆。施工顺序：开挖面处理一初喷混凝土一打设径 向锚杆一架设钢架一复喷混凝土至设计一检查验收。锚杆施工 图２ １／２衬砌防、排水立面图 采用风钻或凿岩台车钻眼，其眼口圆而顺直且孔口岩面平整，并使 隧道二衬在围岩及初期支护变形基本稳定后进行施工。本 岩面与钻孔方向垂直，不垂直时可用垫板调整，使托板密贴岩面。 隧道二衬采用全断面模板台车整体浇筑工艺施工。模板台车每 ４）湿陷性黄土地基处理。洞门及明洞段湿陷性黄土地基在 循环长度１０ ｍ，混凝土采用混凝土输送泵入模，插入式捣固器配 开挖范围内１００ ｃｍ掺８％石灰处理；暗洞段湿陷性黄土地基采用 合附着式捣动器捣固。 钢花管和ＰＶＣ花管注浆加固。通过黄土段的隧道基础，边墙部 仰拱开挖采用两种形式：１）跳跃式开挖，每次开挖３ ｍ，预留 分采用似２钢花管注浆，间距为８０ ｃｌｎ×１００ ｃｒｎ；中间部分采用 未开挖段落会车；２）分半幅面开挖、单线行车，施工长度以５０ ｍ～ ￣５０ＰＶＣ管注浆，间距为１００ ｃｒｆｌ×１００ ＥＩＴＩ。仰拱部分开挖后，进行 １００ １ＴＩ为宜。开挖采用风钻打眼、松动爆破开挖，仰拱开挖距掌子 仰拱初期支护施工，并预留注浆孔，待初期支护强度达到设计强 面不大于８０ Ｉｎ。仰供及回填混凝土均在洞口拌合场拌和，混凝土 度的７０％后，进行花管注浆。 罐车运到现场，混凝土输送泵泵送人模，插入式振捣器捣固。仰 ５）湿喷混凝土。喷射混凝土采用湿喷法，其作业标准和要求 拱填充在仰拱施工完成后进行，禁止仰拱与填充混合施工。 如下：ａ．喷射混凝土使用的各种原材料经检验合格后方能使用。 ３黄土隧道施工注意事项 配合比由工地试验室经试验选定。ｂ．隧道开挖后立即对岩面施喷 １）做好洞口、洞门及洞顶的排水系统，妥善处理好陷穴、裂 混凝土，防止岩体发生松弛。ｃ．在喷射混凝土达到初凝后方能喷射 缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。２）加强施工中 下一层。喷射混凝土要分层喷射，首次喷射厚度不小于５０ ｍｍ。 的变形观测，及时反馈信息，以有效地指导施工，确保施工安全。 喷嘴与受喷面保持垂直，同时与受喷面距离以０．６ ｍ～１．０ ＩＴＩ为 ３）施工中如发现工作面有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭， 宜。ｄ．喷射厚度检测采用在隧道全长内每隔１０ ｍ－－２０ １ＴＩ取一处 加设锚杆，架立钢支撑等加强支护。４）坚持仰拱超前施工，及早 试件，从拱中心向两侧边墙每２ １ＴＩ取样试验。ｅ．新喷混凝土应按 封闭成环，有效地控制变形。５）严格控制超欠挖，尽可能使开挖 规定洒水养护。 断面圆顺，以避免局部应力集中。６）黄土隧道做好防、排水工作是 ２．４防排水设施施工 施工成败的关键。因地制宜的采取“以排为主，防、排、堵、截相结 １）排水。隧道两端洞口段地表水采用以截为主，排、堵、截相 合”的综合治理原则，达到排水畅通，防水可靠，不留隐患的目的。 结合的原则。隧道明洞外沿铺设ＢＡＣ防水卷材，并用砂浆抹面， 施工缝处设置１０ ｉｎＩｎ厚的橡胶止水带，两侧拱脚横向引水管设置 ４几点体会 间距为１０ ＩＴＩ。暗洞两侧边墙角处ｃｂｌＯ０ Ｈ１ｍ纵向软式透水管通过 １）黄土隧道施工必须遵循“短进尺、少扰动、勤量测、早封闭” 三通和环向排水管和￣１００横向ＨＤＰＥ引水管相接，把围岩渗漏 的原则。２）根据埋深及地质情况的变化，及时调整施工方案。３） 水引排至隧道中心排水管。车行、人行横通道内均设置环向排水 黄土隧道施工风险高，施工方案的调整必须以安全施工为前提。 管，其截留的水通过三通汇人纵向排水管，最终将水导入主洞纵 ４）由于黄土隧道围岩直立性好、自承能力好，施工中可充分发挥 向排水管，汇入主洞排水系统一并排出。 围岩自身的承载能力，体现隧道“新奥法”施工的精髓。 ２）防水。防水板超前二次衬砌９ ｍ～２０ ｍ施工，铺设采用防 ５结语 水板铺设台车进行。防水层采用ＢＡＣ防水卷材。采用无钉热合 通过黄土隧道的施工建设，证明黄土隧道采用新奥法施工是 吊挂法铺设。将防水卷材采用简易台车吊装在待铺设部位，由拱 可行的。施工中处理好湿陷性黄土地基、加强变形监测、控制好 部向两侧及边墙的顺序采用电压热焊粘结的办法与固定无纺布 初期支护和防排水、充分调动和发挥围岩的自承作用，可确保黄 塑料垫片逐点紧密连接牢固。拼幅接缝为双焊缝热合法焊接，接 土隧道施工的安全质量可控。 缝搭接长度不小于１０ ｇｉｌｌ，焊缝宽度不小于２ ＣＩＸＩ，中间留出空腔以 参考文献： 便充气检查。隧道主洞防排水立面图见图２。 ［１］耿新文，孙秀．云台山隧道进口黄土段施工技术［Ｊ］．山西 ２．５二次衬砌施工 建筑，２００８，３４（３６）：３２２—３２３． Ｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｒｏａｄ ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎ ｌｏｅｓｓ ａｒｅａｓ ＷＡＮＧＸｉ－ｅｈｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｓｏｍｅ ｒｏａｄ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｓｈａｎｘｉ ａｒｅａ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｌｏｅｓｓ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｐｏｉｎｔｓ ＯＵｔ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｌｏｅｓｓ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｅｓｓ ｔｕｎｎｅｌ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｅｓｓ ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ ｌｏｅｓｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
