在黃土性質下隧道施工工藝工法（一）
發布時間：2010-01-14 共2頁
為了預防在黃土中開挖隧道的變形和坍塌問題，采用臺階分布開挖法（又稱環形開挖留核心土法），結合噴射砼及時封閉開挖面，用超前管棚支護、鋼拱支撐、掛網、打錨桿等來加強土體強度及限制圍巖應力重新分布，實施短開挖，快循環來減少對土體的擾動，是目前黃土隧道施工的較完整的方法。
1.施工方法及工藝要點
1.1根據工地實際情況，設計并施打超前管棚。鋼管真徑一般為ф60 mm，長4.5m，間距30cm，外插角20，首尾相接長度不少于1.5m。鋼管內充填20號砼或者水泥砂漿。
1.2上半斷面人工用風鎬及電鏟掏槽。掏槽寬度約1m，縱向掏槽深度每次約0.8m。
1.3開挖后立即射砼封閉斷面。噴射4cm厚的20號砼，封閉開挖斷面，以免孔隙水從斷面處滲出，而使土體失穩。
1.4架鋼拱及掛網。鋼拱規格為Ⅰ20a，按設計斷面計算用量。拱架之間的間距依每次開挖長度約為0.8m，每榀鋼拱縱向用ф20鋼筋連接，鋼筋間距1.2m。管棚尾端焊接于拱架腹部，以增強共同支護作用。ф8鋼筋網格間距為20cm×20cm。
1.5噴射砼填充鋼拱間空隙。拱架與開挖輪廓之間的所有間隙用20號砼噴射充填密實，先噴拱架與輪廓之間空隙，再噴拱架，然后再噴拱架之間，直至噴到規定的厚度。
1.6按上述1－5的方式開挖5m左右后，開挖支撐掌子面的核心土支持部分。
1.7在上半斷面初期支護穩定的條件下，開始開挖下半斷面：首先通過在上半斷面的鋼拱的拱腳打注漿錨桿，以防止拱架及圍巖變形與下沉。鉆進后進行注漿，兩側以等間距各打5根錨桿。經過做試驗，這樣的錨桿與黃土結合后，抗撥力可達8t以上。
1.8開挖出碴完成后立即噴射砼封閉圍巖，然后架鋼拱支撐和掛網，經分層噴射砼直到設計厚度。再鋪設土工布防水板，做二次襯砌。
2.施工工藝流程
3.勞動力組織及進度指標
在砂粘土層無滲水時，采用每循環1.0m 進尺，月進度可達成洞36m以上。
在砂粘土層有滲水及砂層中無滲水時，采用每循環0.8m 進尺，月進度可達成洞30m。以上。
在砂層有中滲水時，嚴格控制每循環0.6m 進尺，月進度可達成洞20-26m以上。
4.主要施工機械
4.1采用國產WES－12A型煤電鉆改制成開挖風鎬10臺。
4.2自制砼襯砌臺車1臺。
4.3 PC-200挖掘機2臺。
4.4其余如手持風鉆（錨桿）、砼噴射機、電焊機、鋼筋切割機、砼攪拌機、出碴車輛、裝載機、注漿機、空壓機、變壓器等按常規隧道施工配置。
5.質量控制要點
5.1嚴格控制管棚角度
5.2嚴格噴射砼工藝，按配合比拌制砼料，特別要嚴格控制外加劑摻量。新舊砼面要清洗至露出砼的本色，沒有泥土或雜物。分層噴射，以保證噴射砼的質量。
5.3保證立拱質量。注意螺栓松緊程度和連接筋的焊接質量。
5.4確保鋼筋網與圍巖緊密相貼，鋼筋網必須連接牢固，否則噴射砼時會振動鋼筋網，從而降低噴射砼質量。
5.5保證核心土的小和長度
5.6清除拱腳積水與淤泥，通過打拱腳錨桿或擴拱腳認真加固拱腳，加強縱向聯結等，使初期支護與圍巖形成完整體系。
5.7盡量單側落底或雙側交錯落底，避免上半斷面兩側拱腳同時懸空；控制落底長度，視圍巖情況采用1-3m，不于6m。
5.8減少上、下臺階施工的相互干擾，并及時封閉成環。
5.9找出每道工序的合理施工時間，各工序嚴格按標定時間進行控制，從而縮短循環作業時間，減少開挖面土體的暴露時間。
5.10及時監控量測圍巖，觀察拱頂，拱腳的收劍情況，據此調整初期支護參數。
6.安全及環保措施
6.1首先做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌。
6.2在含有地下水的黃土層施工時，洞內外排水溝應進行鋪砌，必要時應配合井點降水等將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以保施工順利進行。
6.3在干燥無水的黃土層中施工，應管理好施工用水，不使廢水漫流。
6.4如發現工作面有失穩現象，應及時用噴砼封閉，加設錨桿、架立鋼支撐等加強支護。
6.5 施工時要特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過，應用漿砌片石回填，如發現該處土體承載力不夠，應立即加設錨桿或采取其它措施進行加固。
6.6在開挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內位移，宜加設橫梁頂緊。
6.7噴射機所用的壓力，一般以不超過0.2Mpa為宜。
6.8若拱部位于砂層時，為防止噴砼層塌落，可用Ф4mm的密鋼絲網緊貼開挖面作為固定初噴砼用。密網用兩根Ф8mm，長35cm的錨釘加以固定；也可用2根Ф22mm的環向鋼筋將網壓緊在開挖面上，以防噴砼時鋼絲網脫落。
6.9鉆錨桿孔時，宜采用干鉆，錨桿采用藥包式或早強砂漿式錨桿。
6.10施工中如發現不安全因素時，應暫停開挖，加強臨時支護，以便取適應性的工序安排。
1.施工方法及工藝要點
1.1根據工地實際情況，設計并施打超前管棚。鋼管真徑一般為ф60 mm，長4.5m，間距30cm，外插角20，首尾相接長度不少于1.5m。鋼管內充填20號砼或者水泥砂漿。
1.2上半斷面人工用風鎬及電鏟掏槽。掏槽寬度約1m，縱向掏槽深度每次約0.8m。
1.3開挖后立即射砼封閉斷面。噴射4cm厚的20號砼，封閉開挖斷面，以免孔隙水從斷面處滲出，而使土體失穩。
1.4架鋼拱及掛網。鋼拱規格為Ⅰ20a，按設計斷面計算用量。拱架之間的間距依每次開挖長度約為0.8m，每榀鋼拱縱向用ф20鋼筋連接，鋼筋間距1.2m。管棚尾端焊接于拱架腹部，以增強共同支護作用。ф8鋼筋網格間距為20cm×20cm。
1.5噴射砼填充鋼拱間空隙。拱架與開挖輪廓之間的所有間隙用20號砼噴射充填密實，先噴拱架與輪廓之間空隙，再噴拱架，然后再噴拱架之間，直至噴到規定的厚度。
1.6按上述1－5的方式開挖5m左右后，開挖支撐掌子面的核心土支持部分。
1.7在上半斷面初期支護穩定的條件下，開始開挖下半斷面：首先通過在上半斷面的鋼拱的拱腳打注漿錨桿，以防止拱架及圍巖變形與下沉。鉆進后進行注漿，兩側以等間距各打5根錨桿。經過做試驗，這樣的錨桿與黃土結合后，抗撥力可達8t以上。
1.8開挖出碴完成后立即噴射砼封閉圍巖，然后架鋼拱支撐和掛網，經分層噴射砼直到設計厚度。再鋪設土工布防水板，做二次襯砌。
2.施工工藝流程
3.勞動力組織及進度指標
在砂粘土層無滲水時，采用每循環1.0m 進尺，月進度可達成洞36m以上。
在砂粘土層有滲水及砂層中無滲水時，采用每循環0.8m 進尺，月進度可達成洞30m。以上。
在砂層有中滲水時，嚴格控制每循環0.6m 進尺，月進度可達成洞20-26m以上。
4.主要施工機械
4.1采用國產WES－12A型煤電鉆改制成開挖風鎬10臺。
4.2自制砼襯砌臺車1臺。
4.3 PC-200挖掘機2臺。
4.4其余如手持風鉆（錨桿）、砼噴射機、電焊機、鋼筋切割機、砼攪拌機、出碴車輛、裝載機、注漿機、空壓機、變壓器等按常規隧道施工配置。
5.質量控制要點
5.1嚴格控制管棚角度
5.2嚴格噴射砼工藝，按配合比拌制砼料，特別要嚴格控制外加劑摻量。新舊砼面要清洗至露出砼的本色，沒有泥土或雜物。分層噴射，以保證噴射砼的質量。
5.3保證立拱質量。注意螺栓松緊程度和連接筋的焊接質量。
5.4確保鋼筋網與圍巖緊密相貼，鋼筋網必須連接牢固，否則噴射砼時會振動鋼筋網，從而降低噴射砼質量。
5.5保證核心土的小和長度
5.6清除拱腳積水與淤泥，通過打拱腳錨桿或擴拱腳認真加固拱腳，加強縱向聯結等，使初期支護與圍巖形成完整體系。
5.7盡量單側落底或雙側交錯落底，避免上半斷面兩側拱腳同時懸空；控制落底長度，視圍巖情況采用1-3m，不于6m。
5.8減少上、下臺階施工的相互干擾，并及時封閉成環。
5.9找出每道工序的合理施工時間，各工序嚴格按標定時間進行控制，從而縮短循環作業時間，減少開挖面土體的暴露時間。
5.10及時監控量測圍巖，觀察拱頂，拱腳的收劍情況，據此調整初期支護參數。
6.安全及環保措施
6.1首先做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌。
6.2在含有地下水的黃土層施工時，洞內外排水溝應進行鋪砌，必要時應配合井點降水等將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以保施工順利進行。
6.3在干燥無水的黃土層中施工，應管理好施工用水，不使廢水漫流。
6.4如發現工作面有失穩現象，應及時用噴砼封閉，加設錨桿、架立鋼支撐等加強支護。
6.5 施工時要特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過，應用漿砌片石回填，如發現該處土體承載力不夠，應立即加設錨桿或采取其它措施進行加固。
6.6在開挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內位移，宜加設橫梁頂緊。
6.7噴射機所用的壓力，一般以不超過0.2Mpa為宜。
6.8若拱部位于砂層時，為防止噴砼層塌落，可用Ф4mm的密鋼絲網緊貼開挖面作為固定初噴砼用。密網用兩根Ф8mm，長35cm的錨釘加以固定；也可用2根Ф22mm的環向鋼筋將網壓緊在開挖面上，以防噴砼時鋼絲網脫落。
6.9鉆錨桿孔時，宜采用干鉆，錨桿采用藥包式或早強砂漿式錨桿。
6.10施工中如發現不安全因素時，應暫停開挖，加強臨時支護，以便取適應性的工序安排。
