陕北地区富水黄土隧道施工工法(新修改)

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1、陕北地区富水黄土隧道施工工法彭玉军1、工程概括我国幅员辽阔，地形多样，黄土主要分布在山西、陕西、甘肃、青海、宁夏、内蒙等西北地区。随着社会的不断发展，在黄土地区修建铁路、公路工程已经越来越多。青岛至兰州高速公路陕西境壶口至雷家角高速公路是国家高速公路网规划“7918”网中一条东西横向线，也是陕西省“三纵四横五辐射”高速公路网的重要组成部分，公路等级为四车道全封闭、全立交、控制出入的高速公路。羊泉南隧道位于陕西省富县羊泉镇，隧道总长度为：左线3110米，右线3076米，为分离式特长公路隧道，是全线的控制性工

2、程。本隧道分为LJ15、LJ16两个合同段，其中LJ16合同段单头施工左线长度为1550.5米，右线长度为1557米。隧道建筑限界净空（宽X高）10.25X5.0，Ⅳ级围岩(黄土)占88.3%，Ⅴ级围岩(黄土)占11.7%。隧道穿越区为黄土塬梁峁工程地质亚区，山体近南北走向，地势总体南低北高，隧道与山脊近于直交，垂直隧道轴向两侧低，中部高而平缓。地层为第四系上更新统风积黄土（Q32eol）、中更新统风积黄土（Q2eol）。隧道区地下水丰富是该隧道的显著特点，地下水主要为黄土孔隙、裂隙水，主要赋存于新黄土、

3、老黄土空隙中。天然含水量15．O％～28．0％，围岩呈潮湿状。地下水主要以潮湿滴水为主，少数地段有小股流水现象。通过现场测试，每个洞口每昼夜流水量约220m3。黄土在地下水的作用下逐渐由硬脆状变为疏松泥状，承载力急剧下降。隧道结构按新奥法原理进行施工，采用复合式衬砌，以锚杆、湿喷混凝土（钢筋挂网）、钢拱架等为初期支护，大管棚、超前注浆小导管、超前锚杆等为施工辅助措施，充分调动和发挥围岩的自承能力，在监控量测信息的指导下施作初期支护和二次模筑衬砌。-15-复合式衬砌支护参数表项目单位衬砌形式洞口加强SV-1

4、SIV-1超前支护类型mmф89×6管棚ф42×4小导管ф25间距cm404040数量/长度m29/3025/4.517/4.0初期支护喷射混凝土厚度C25混凝土cm262622径向系统锚杆直径mmф22ф22ф22长度cm400400300锚杆布置cm100×60100×75100×100钢筋网直径mmф8ф8ф8钢筋布置cm20×2020×2020×20型钢拱架钢拱mmI20aI20aI16间距cm6075100二次衬砌C25cm50钢筋混凝土50钢筋混凝土45仰拱cm5050452、施工方法坚持“管

5、超前、少扰动、早喷锚、强支护、紧封闭、勤量测”的原则，严格按新奥法原理，加大设备投入，组织机械化、专业化施工。严格控制隧道内施工用水，并做好施工用水的排放管理。依据信息反馈，实行信息化作业。羊泉南隧道正常段(相对应急停车带而言)设计净宽10．5m，净高7．06m，开挖半径Ⅵ级R=638cm，Ⅴ级R=636cm，同国内其他公路隧道开挖尺寸大同小异。隧道开挖及支护方式是否合理，取决于以下几个决定因素：(1)分部开挖各部分结构是否稳定；(2)是否便于机械开挖及支护结构的安装；(3)支护结束后是否存在隐患。2.1

6、Ⅳ级围岩施工 　　采用正台阶预留核心土法开挖，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。正台阶预留核心土法如图１所示。 -15-图1正台阶预留核心土法正面示意图2正台阶预留核心土法纵向示意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，上导坑掘进每循环进尺不超过1.5米，并根据围岩状况，随时进行调整。每个掌子面配备1台挖掘机，1台装载机，6台出碴运输车。 -15-　2.1.1管棚超前支护 　　黄土隧道土质比较松散，开挖后易形成分层坍塌，故需较强的初期支护，采用管

7、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。 棚管用φ42×4无缝钢管，长4.5m，与上一循环搭接不小于1米。先用煤电钻沿开挖轮廓线在掌子面上打眼（孔眼间距40cm，深度470cm），然后用风动凿岩机将钢管沿孔眼顶入前方土体中，钢管外倾角约7°。 2.1.2环形拱部开挖由于黄土隧道自稳能力差，必须严格控制循环进尺，最大不能超过1m。环形导坑开

8、挖时，必须考虑预留核心土的尺寸和线形。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，每次掘进不大于0.6～1.5m（视围岩含水量不同而定）。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，支撑用钢模版背板加φ40钢管，钢管底部撑在核心土上。 2.1.3环形拱部初期支护-15-在环形拱部开挖出渣后，要及时进行初期支护施工，初期支护施工内容包括