浅埋、富水黄土隧道预防塌方的施工技术对策

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1、浅埋、富水黄土隧道预防塌方的施工技术对策l.工程概况某隧道为分离式隧道，左线3374米，右线3249米，总计全长6623m。设计为单心圆断面，净宽9.75m,净髙5m,开挖断面面积104.26m2,隧道采用新奥法施工，衬砌采用复合式衬砌。其中左线洞口段ZK63+055〜ZK62+975为黄土，设计为Q3型黄土，该段隧道洞顶最大埋深18m,最小埋深9m,属于II类浅埋段，且洞口段有明显偏压现象。隧道初期支护参数：钢拱架为I20a,间距为0.75m；钢筋网直径①8mm,间距为20cmX20cm；喷混凝土强度C25,厚25cm；系统锚杆长3.5m,间距为0.

2、75mX0・75m；超前支护为①50超前小导管长度4.5m,拱部间距30cm。2•隧道塌方及原因分析隧道掘进从洞口K63+055到K62+048段黄土含水量较小,直立性较好，当进口端上导坑开挖至ZK63+045时，掌子面土体含水量增大，向前开挖土体含水量持续增大。当进口开挖K63+034时掌子面土体含水量达到21%〜22%之间，个别开挖过的拱脚处渗水，随后产生了塌方，塌体长25。本次失稳塌方是突发性的，难以预见，塌方是从掌子面先坍，然后整个隧道支护从掌子面向洞外依次下沉，导致大塌方。塌方发生后，整个隧道支护的拱部未发生大的变形。塌方原因主观是由于对黄土

3、的认识不足，没有认清土质隧道中出现水的危害性，黄土施工经验不足，盲目行事造成的；客观是由于黄土地层中含水量增大造成的，拱脚部位未采取强支护手段和引排水，仰拱未能及时封闭成环等因素。3.黄土的工程地质特性3.1黄土是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊的大陆松散沉积物，水胶联合是黄土颗粒之间的主要联结形式。3.2黄土在干燥时赋予相当高的强度，具有良好的天然直立性且承压力较高，并处于稳定状态。3.3黄土遇水后联结削弱强度降低，并且其削弱程度随含水量的大小成比例变化。水对黄土具有特殊的意义，当其受到浸湿后，呈一定程度的湿陷性，尤其是拱脚处，承载力不够，

4、导致拱脚下沉，整个初期支护会突然发生下沉现象，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，如支护满足不了要求，地层很快松弛，塌方可能直达地表。因此一定要加强对“水”的处理，将其提升到一定高度来重视它。4.预防塌方的主要施工技术对策浅埋、富水黄土隧道施工必须坚持“短进尺、严治水、少扰动（或非爆破）、强支护、勤量测、早成环”的施工原则,并将原设计初期支护加强，如按照上下导坑留核心土法开挖、减小钢拱架间距、增加锁脚小导管、边墙部位减小锚杆间距，拱脚围岩较为松软时在拱脚处铺设枕木或木板、增大受力面积等。4.1超前支护和隧道开挖施工3.1.1超前支护洞口20m段采用大管棚超

5、前支护，大管棚仰角为1°,拱部间距40cm,孔口处设置止浆塞，钢管的尾端外留1.0m与洞口管棚封端构成一体。由于围岩是富水性黄土，故在施工中采用水泥一水玻璃双液浆注浆。该方法借助注浆泵的压力，使浆液通过小导管渗透到黄土中。当隧道上导坑掘进到17m时，超前支护开始使用①50超前小导管加强，长度4.5m,拱部间距30cm,水平搭接1.5m.在超前支护的保护下开始开挖掘进。4.1.2开挖作业因本隧道洞口段埋深较浅，为消除隧道偏压影响，在隧道进口方向左侧平衡压重填土，右侧挖切土体减轻偏压，使隧道均匀受力。浅埋、富水黄土隧道宜釆用三台阶弧形微台阶施工，上导坑留核

6、心土稳定掌子面，有利于保持开挖面的稳定，保证施工安全。每循环进尺75〜150cm,先开挖拱部环形部分。上导坑尽量选择机械开挖，可人工持风镐和羊镐开挖，中间留核心土，开挖轮廓线由上向下依次开挖，配合铁锹将松土扒离掌子面。开挖时严禁超欠挖，尽量不挠动围岩，上导坑开挖完成后要及时施作初期支护。上导坑与中下导坑开挖间隔时间不宜过长，应尽量缩短，上中下导坑距离为4m左右。下导坑采用挖掘机跳槽开挖，中部留核心土，只在两侧预留50cm人工清理，以免扰动围岩。初支护后，开挖下部核心土，及时施作仰拱。4.2初期支护施工4.2.1钢支撑施工洞口部位黄土地层的承载力在280

7、〜350kPa之间，但随着黄土含水量增大时，地层的承载力随着降低，地层的承载力降低为90〜150kPa之间，型钢拱架的基座，直接落在黄土上，在垂直荷载和初期支护自重的作用下，初期支护的沉降量较大，一旦外力超过基底承载力极限，拱脚或墙脚容易失稳，甚至导致拱顶坍塌，特别是在进行下导坑开挖和下导坑钢拱架拱脚处理时，需要采取有效措施，防止拱脚下沉、拱部坍塌。一般可采取如下措施：