巖土工程師專業(yè)輔導(dǎo)：在黃土性質(zhì)下隧道施工工藝工法

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　　為了預(yù)防在黃土中開挖隧道的大變形和坍塌問題，采用臺階分布開挖法（又稱環(huán)形開挖留核心土法），結(jié)合噴射砼及時(shí)封閉開挖面，用超前管棚支護(hù)、鋼拱支撐、掛網(wǎng)、打錨桿等來加強(qiáng)土體強(qiáng)度及限制圍巖應(yīng)力重新分布，實(shí)施短開挖，快循環(huán)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(diǎn)

　　1.1根據(jù)工地實(shí)際情況，設(shè)計(jì)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(nèi)充填20號砼或者水泥砂漿。

　　1.2上半斷面人工用風(fēng)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(wěn)。

　　1.4架鋼拱及掛網(wǎng)。鋼拱規(guī)格為Ⅰ20a，按設(shè)計(jì)斷面計(jì)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(qiáng)共同支護(hù)作用。ф8鋼筋網(wǎng)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(shí)，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(guī)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(hù)穩(wěn)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(jìn)后進(jìn)行注漿，兩側(cè)以等間距各打5根錨桿。經(jīng)過做試驗(yàn)，這樣的錨桿與黃土結(jié)合后，抗撥力可達(dá)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(wǎng)，經(jīng)分層噴射砼直到設(shè)計(jì)厚度。再鋪設(shè)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(jìn)度指標(biāo)在砂粘土層無滲水時(shí)，采用每循環(huán)1.0m 進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá)成洞36m以上。

　　在砂粘土層有滲水及砂層中無滲水時(shí)，采用每循環(huán)0.8m 進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá)成洞30m.以上。

　　在砂層有中滲水時(shí)，嚴(yán)格控制每循環(huán)0.6m 進(jìn)尺，月進(jìn)度可達(dá)成洞20-26m以上。

　　4.主要施工機(jī)械

　　4.1采用國產(chǎn)WES－12A型煤電鉆改制成開挖風(fēng)鎬10臺。

　　4.2自制砼襯砌臺車1臺。

　　4.3 PC-200挖掘機(jī)2臺。

　　4.4其余如手持風(fēng)鉆（錨桿）、砼噴射機(jī)、電焊機(jī)、鋼筋切割機(jī)、砼攪拌機(jī)、出碴車輛、裝載機(jī)、注漿機(jī)、空壓機(jī)、變壓器等按常規(guī)隧道施工配置。

　　5.質(zhì)量控制要點(diǎn)

　　5.1嚴(yán)格控制管棚角度

　　5.2嚴(yán)格噴射砼工藝，按配合比拌制砼料，特別要嚴(yán)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(zhì)量。

　　5.3保證立拱質(zhì)量。注意螺栓松緊程度和連接筋的焊接質(zhì)量。

　　5.4確保鋼筋網(wǎng)與圍巖緊密相貼，鋼筋網(wǎng)必須連接牢固，否則噴射砼時(shí)會振動鋼筋網(wǎng)，從而降低噴射砼質(zhì)量。

　　5.5保證核心土的大小和長度

　　5.6清除拱腳積水與淤泥，通過打拱腳錨桿或擴(kuò)大拱腳認(rèn)真加固拱腳，加強(qiáng)縱向聯(lián)結(jié)等，使初期支護(hù)與圍巖形成完整體系。

　　5.7盡量單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上半斷面兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空；控制落底長度，視圍巖情況采用1-3m，不大于6m. 5.8減少上、下臺階施工的相互干擾，并及時(shí)封閉成環(huán)。

　　5.9找出每道工序的合理施工時(shí)間，各工序嚴(yán)格按標(biāo)定時(shí)間進(jìn)行控制，從而縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間，減少開挖面土體的暴露時(shí)間。

　　5.10及時(shí)監(jiān)控量測圍巖，觀察拱頂，拱腳的收劍情況，據(jù)此調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)。

　　6.安全及環(huán)保措施

　　6.1首先做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)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(shí)，洞內(nèi)外排水溝應(yīng)進(jìn)行鋪砌，必要時(shí)應(yīng)配合井點(diǎn)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(jìn)行。

　　6.3在干燥無水的黃土層中施工，應(yīng)管理好施工用水，不使廢水漫流。

　　6.4如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)用噴砼封閉，加設(shè)錨桿、架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)。

　　6.5 施工時(shí)要特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過大，應(yīng)用漿砌片石回填，如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)行加固。

　　6.6在開挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內(nèi)位移，宜加設(shè)橫梁頂緊。

　　6.7噴射機(jī)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(shí)，為防止噴砼層塌落，可用Ф4mm的密鋼絲網(wǎng)緊貼開挖面作為固定初噴砼用。密網(wǎng)用兩根Ф8mm，長35cm的錨釘加以固定；也可用2根Ф22mm的環(huán)向鋼筋將網(wǎng)壓緊在開挖面上，以防噴砼時(shí)鋼絲網(wǎng)脫落。

　　6.9鉆錨桿孔時(shí)，宜采用干鉆，錨桿采用藥包式或早強(qiáng)砂漿式錨桿。

　　6.10施工中如發(fā)現(xiàn)不安全因素時(shí)，應(yīng)暫停開挖，加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，以便取適應(yīng)性的工序安排。