浅谈黄土隧道初期支护安全技术措施

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1、浅谈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—灰黄色，硬塑—坚硬，垂直节理发育，可见大孔隙，

2、具湿陷性，湿陷系数为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且风化不均，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φ108和φ89管棚结合超前小导管加固地层，初期支护采用工20a钢架，0.6m/榀，网喷混凝土27cm厚，网格间距@为20cm，边墙锚杆采用Φ22普通砂浆锚杆。二次衬砌为50cm厚C35钢架混凝土。82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

3、循环支护接缝处环形开裂；初期支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。现场施工中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

4、裂缝，深度不大，裂缝形式不规则，分部不均匀，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8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，裂缝中间形成坑段，尤其在雨季这种情况最严重，往往造成隧道塌方等事故。目前分析发现，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

5、较大；支护混凝土喷射不均匀，喷射出“排骨”外形，两“肋”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日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1m。2012年4月9日洞内初支混凝土开始在两榀拱架中部出现环形裂缝，4月10日，正洞上导开挖合计11m，掌子面地表出现沉降裂缝，最大缝宽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17日，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

6、测点③沉降19cm，监测点②沉降已达27cm。3采取的措施8结合以上情况，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；②加强现场管理，严把喷射厚度检查的环节，杜绝支护“排骨”；③施工中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

7、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。8针对传统锁脚工艺在柳条山隧道初期使用中发现的问

8、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；③优化锁脚于拱架的链接方式。施工步骤如下：