浅析黄土隧道初期支护安全技术措施.doc

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1、浅析黄土隧道初期支护安全技术措施摘要以新建神华准池铁路柳条山隧道为例，介绍黄土隧道施工中开挖、立架、支护、锚杆等环节中常用的安全技术措施，结合现场实际情况对施工过程可能出现的问题进行预防、处理、消除。关键词黄土隧道初期支护技术措施中图分类号：U25文献标识码：A1实例概况新建大准至朔黄铁路联络线柳条山隧道位于朔州市平鲁区，全长2315m,穿行湿陷性黄土中低山区，隧道进口段270m为砂质黄土欠埋段，处理措施复杂。该段地层为第四系上更新统坡风积层（Q3dl+eol）砂质黄土，层厚20-30m,浅黄色一灰黄色，硬塑一坚硬，垂直节理发育，可见大孔隙，具湿陷性，湿陷系

2、数为0.015-0.043,为II等自重湿陷性场地。隧道区地下水埋深大，隧道洞身岩体节理裂隙发育口风化不均，雨季地表水易下渗，软化围岩。柳条山隧道进口段270mCRD法施工，采用Vb型复合式加强衬砌。隧道拱部超前支护采用“108和"89管棚结合超前小导管加固地层，初期支护釆用工20a钢架，0.6m/®,网喷混凝土27cm厚,网格间距@为20cm,边墙锚杆采用①22普通砂浆锚杆。二次衬砌为50cm厚C35钢架混凝土。2黄土隧道常见问题黄土隧道不需爆破、已于开挖，但在施工中存在多项困难，经常带来安全质量事故。例如隧道地层沉降引起的每循环支护接缝处环形开裂；初期支

3、护侵入二次衬砌界限；雨季降雨渗入地表支护荷载增加引起的失稳塌方等问题。要说明的是每个问题不是独立存在的，都是相互关联，相互影响，相互制约和共同作用的。2.1支护裂缝隧道初期支护混凝土裂缝是施工中常见的质量问题，一般黄土隧道支护开裂、破碎、掉块、塌方都是由开始时候的裂缝发展而来，雨季还会带来渗水现象。支护裂缝发生后首先降低支护承载能力，轻则是影响外观，出现渗水，继续发展后则造成隧道掉块塌方事故。现场施工屮发现初期支护裂缝主要分为温度裂缝和沉降裂缝两种。2.1・1温度裂缝这类裂缝主要由环境温度和喷射混凝土温度造成，为细微裂缝，深度不大，裂缝形式不规则，分部不均匀

4、，实际施工中裂缝发生后一般也不再继续扩展，实际危害不大。这类裂缝往往通过控制洞内温度、调整混凝土配合比、做好混凝土养护予以避免。2.2.2沉降裂缝这类裂缝发生较普遍，危害很大，裂缝通常为环向贯通裂缝，一般随着隧道开挖进尺逐环发展，裂缝继续发展后，在支护表面形成错台，贯通到地表发展为5-10cm大裂缝，裂缝屮间形成坑段，尤其在雨季这种情况最严重，往往造成隧道塌方等事故。冃前分析发现，这种裂缝产生机理较复杂，影响因素也多。主要有地基土质不匀，不均匀沉降及偏压力存在；相邻钢拱架连接抗剪力不足，拱架承受压力相差较大；支护混凝土喷射不均匀，喷射出“排骨”外形，两“肋”

5、中间厚度不足；超前支护（小导管和大管棚）搭接不足，甚至不连续。2.2支护沉降2012年4月1口柳条山隧道开始正洞开挖，每天两个作业循环，每循环进尺0.5m,日进尺Imo2012年4月9日洞内初支混凝土开始在两棉拱架中部出现环形裂缝，4月10口，正洞上导开挖合计15,掌子面地表出现沉降裂缝，最人缝宽7cm,拱顶监测点②最大沉降21cm。随后每天完成的支护均出现环形裂缝，地表稳定。2012年4月17R,正洞合计开挖17m,临近掌子面的裂缝增大变宽，地表再此出现裂缝，形状同第一条地表裂缝。拱顶监测点③沉降19cm,监测点②沉降已达27cm。3采取的措施结合以上情况

6、，技术人员组织召开专题会议，同时邀请隧道一线开挖工人，共同讨论问题，寻求解决措施。针对现场施工工艺及管理漏洞等主观原因造成的问题，项目部技术质检人员组织施工人员召开多次技术交底会议，同时加强现场施工检查及指导，尤其加强验收环节。采取的措施有%1调整喷射混凝土配合比，改善隧洞内温度和湿度，快速提高早期强度；%1加强现场管理，严把喷射厚度检查的环节，杜绝支护“排骨”；③施工屮以控制拱顶变形为重点，一次开挖进尺不能太大，支护必须紧跟，勤做现场监控量测，遵循“预支护，短开挖，少扰动，强支护，早封闭”的原则。针对现场工人提出的建议，技术人员利用计算机建立模型，进行受力

7、分析，制定以下施工措施。3.1锁脚钢花管传统施工方法中，钢拱架锁脚采用4m锚管固定。这种方法在柳条山隧道进口3m范围内使用，效果较差。由于砂质黄土松散，不密实，锚管强度不能发挥作用，支护荷载增加时，锚管结构未发生变形，土体已经被锚管挤压出一条较深痕迹，直接引起支护沉降。锚管沉降倾斜达到最大后,拱架顶部黄土已经完全没有自稳能力，土体荷载超过锁脚支撑能力时，锁脚与拱架连接崩开，支护继续沉降，若预留变形较小，往往引起支护侵限。针对传统锁脚工艺在柳条山隧道初期使用中发现的问题，制定了新的锁脚措施：①锁脚锚管改成注浆锁脚花管；②锁脚数量有两根增加至4根,长度仍为4m；

8、③优化锁脚于拱架的链接方式。施工步骤如下：①开挖面初