大跨度黄土隧道施工技术 论文

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1、大跨度黄土隧道施工技术王德仙1工程概况新庄岭隧道分上下行线，上行线长1455m，下行线长1422m，设计为单心圆断面，VI级围岩开挖宽度为13.2m，高度9.5m，横断面面积106.7m2；V级围岩开挖宽度13.1m，高度9.4m，横断面面积101.1m2。衬砌采用复合式，分两次模筑混凝土，一次衬砌为变截面结构，厚度为50－70cm（VI级围岩段）、45～65cm（V级围岩段），二次衬砌为等截面结构，厚度为35cm。隧道穿越地层为第四系中更新统冲积老黄土，灰黄、褐黄色，为粉质亚粘土，Ip=9.5，土质均匀，局部较疏松，层理和柱

2、状节理发育，含水量为11%－18%。山顶为水浇地，隧道洞身土体含水量较大，结构稳定性较差。洞口浅埋段覆盖层为第四系上更新统风积黄土，层厚4.6－40m，浅黄色，土质较松散，大孔隙、垂直节理发育，其中自重湿陷性黄土层厚24m，黄土陷穴顺沟发育，呈串珠状。2开挖方案遵循“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

3、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。3V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。开挖顺序如图1所示：图1V级围岩开挖顺序图3.1先开挖拱顶环形Ⅰ部9用洋镐沿开挖轮廓线由上向下开挖

4、，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

5、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°。图2管棚支护纵向布置图（单位：cm）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

6、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

7、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9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

8、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30