大断面黄土隧道机械配套和施工工艺.pdf

《大断面黄土隧道机械配套和施工工艺.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大断面黄土隧道机械配套和施工工艺.pdf（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、大断面黄土隧道机械配套和施工工艺大断面黄土隧道机械配套和施工工艺（朱华平）内容摘要内容摘要 郑西铁路客运专线黄土隧道，开挖面积近 170m2，洞口段大部分为浅埋、偏压、湿陷性黄土，隧道开挖后地表沉降及初期支护的变形均比较大，洞身大部分地段为级围岩，稳定性较好,沉降也较小，现国内外并没有成熟的大断面黄土隧道变形稳定性判别标准,对大断面黄土隧道的设计、施工均缺乏认识与经验。本文通过对郑西线潼洛川、高桥、凤凰岭三座大断面湿陷性黄土隧道的施工，分析与总结出大断面黄土隧道级围岩 CRD 法开挖、级围岩弧形导坑法开挖施工的合理工序、步长、人员、机械设备配置，确定出切合实际的进度指标和各个工序的作业循环时间

2、；结合施工取得的经验教训，总结出大断面湿陷性黄土隧道施工安全与质量控制要点,并提出需进一步研究探讨的施工技术方案,如级围岩的开挖方法、拱墙脚的加强设计、增加开挖预留沉落量、初期支护变形不趋于稳定而二衬需提前施作且加强设计、浅埋段地表全封闭防水处理及洞内需加固消除湿陷性而进度缓慢增加斜井确保工期等问题.关键词关键词 客运专线大断面黄土隧道机械配套施工工艺1 1、工程概况、工程概况郑西客运专线设计时速 350Km/h，由我单位施工的有潼洛川隧道，全长 3817m；高桥隧道，全长1458m；凤凰岭隧道,全长842m。隧道位于陕西省潼关县与华阴市，隧道洞身位于 I 级黄土台塬区，表层为第四系上更新统风

3、积砂质黄土及黏质黄土，下伏第四系中更新统风积砂质黄土及黏质黄土，中间夹有数层古土壤层。隧道洞口段基本为浅埋,埋深在 545 米之间，且有不同程度的湿陷性。级围岩开挖面积近170m2，设计采用CRD 法施工。IV 级围岩采用弧形导坑法开挖。2 2、大断面湿陷性黄土隧道设计参数、大断面湿陷性黄土隧道设计参数隧道内轮廓采用铁道部新近优化后的时速 350km 客运专线隧道内轮廓,轨面以上有效内净空面积按 100m2设计，隧道衬砌采用曲墙带仰拱的封闭结构,二衬和仰拱均采用 C35 防水钢筋混凝土，暗挖段采用复合式衬砌。级围岩采用喷锚初期支护，全断面设 I25a 型钢钢架，间距 1榀/0。6m，拱部设42

4、 超前小导管（l-4。5m，环向间距 40cm，外插角 510，搭接长度1.5m），小导管内充填 M20 水泥砂浆。拱部 120范围内采用22 药包锚杆，L-2。5m，间距11m;边墙22 砂浆锚杆，L4m，间距11m,梅花型布置；湿陷性黄土地段拱部 120范围内不设系统锚杆。钢筋网:Q235 8,拱墙布设,钢筋网间距 2020cm。喷混凝土采用 C25 喷混凝土,拱墙喷层掺加聚丙烯微纤维，掺量 1。2kg/m(3）,厚度 35cm。二衬混凝土采用 C35 钢筋砼，厚 60cm。预留变形量为 10cm。级围岩采用喷锚初期支护，全断面设 1 榀/0.8m 工 20a 型钢钢架，局部含水量较大地段

5、拱部设42 超前小导管(l-3。5m,环向间距 40cm，外插角 510,搭接长度1。5m），小导管内充填 M20水泥砂浆。拱部 120范围内采用22 药包锚杆,L2。5m，间距 11m；边墙22 砂浆锚杆,L-4m，间距 11m，梅花型布置；钢筋网：Q235 8,拱墙布设，钢筋网间距 2020cm。喷混凝土采用 C25喷混凝土，拱墙喷层掺加聚丙烯微纤维,掺量 1。2kg/m（3),厚度 35cm.二衬混凝土采用 C35 钢筋砼，厚 60cm。预留变形量为 10cm。衬砌支护参数：见“双线隧道复合衬砌支护参数表。双线隧道复合衬砌支护参数表双线隧道复合衬砌支护参数表初期支护围岩级别喷层cm老黄土

6、加强新黄土下穿段2630353535药包拱部位锚杆系统锚杆长度间距位锚杆长度间距钢筋网位间距钢架类型钢架间距榀m预留变形量(cm)1010101012二次衬砌拱墙仰拱（cm（cm）5050606080）6060707080置类型（m)（m）置类型（m）（m）置(cm)药包药包药包2.5112.5112.5112。511边墙砂浆 3。511砂浆 3。511砂浆砂浆砂浆444111111全断2020I20a1/0。82020I22a1/0.81/0。61/0.61/0.6面2020I25a2020I25a2020I25a注：1、湿陷性黄土地段拱部不设系统锚杆,但需布置固定钢架用锚杆,每榀钢架设 8

7、 根锚杆；2、下穿段指高桥隧道出口段下穿南同蒲复线地段。隧道防排水采取“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，满足地下工程国家一级防水标准.防水系统:全隧道拱墙敷设 EVA防水板，防水板厚度 1。5mm，土工布重量400g/m2,隧道二次衬砌采用防水混凝土,其抗渗等级不小于 P8。排水系统：隧道内设置双侧水沟，道床中心设置直径为 16cm 的半圆形排水明沟。隧道衬砌防水板背后环向设置100mmHDPE 单壁打孔波纹管，间距 812m，隧道两侧边墙墙脚外纵向分段设置100mmHDPE 双壁打孔波纹管，每段纵向盲沟设置一处（底端）100mm 泄水孔连接到隧道侧沟，泄水孔间距12m.施工缝

8、及变形缝防水设计：施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节,施工缝表面涂界面剂并设置中埋式止水带、背贴式止水带防止地下水的渗入；变形缝防水采用中埋式止水带、背贴式止水带。3 3、大断面黄土隧道施工方法、大断面黄土隧道施工方法在施工工程中严格遵循“管超前，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”的原则，采用动态施工，实行网络信息化管理，加强地质超前预报，加强对地表、围岩和支护的监控量测,及时对信息进行分析，以科学、合理的施工方法做到优化施工。3 3。1 1 施工方法施工方法3 3。1 1。1 1 超前支护超前支护3.1.1.13.1.1.1级围超前支护级围超前支护级围岩开挖前沿拱部设计开挖轮廓线外 10cm

9、 施作超前小导管（L4。5m，40cm)，预注 M20 水泥砂浆加固地层。超前小导管外插角为 35，纵向搭接长度不小于1.5m，采用ZM-12T 型煤电钻钻孔，采用YT28 型风枪顶进超前小导管，小导管插入孔内的长度不小于管长 90。尾部与型钢钢架焊接固定,JYZ2 型注浆泵进行注浆作业。制作钢花管：42mm 超前小导管在钢构件加工场制作。前端做成尖锥形，尾部焊接8mm 钢筋加劲箍，管壁上每隔 15cm 交错布置注浆孔，孔眼直径为 68mm,详见图 1注浆小导管加工图。小导管安装:采用 ZM12T 型煤电钻钻设锚杆孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用 YT28 型风枪直接将小导管从型钢钢架上

10、部中部顶入,外露端支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。50cm15cm图 1注浆小导管加工图注浆：注浆设备采用 JYZ2 型注浆泵,注 M20 水泥砂浆，在管8mm 加劲箍42mm 普通钢管口处设止浆塞.水泥砂浆采用小型砂浆搅拌机拌制,注浆压力一般为0。51.0MPa。注浆前先喷射混凝土 35cm 封闭掌子面作止浆盘，注浆量一般为钻孔圆柱体的 1.5 倍，若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆,直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。注浆先从拱顶开始向下注，先灌注“单号孔，再灌注“双”号孔。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情

11、况适当调整.注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进，并注意观察施工支护工作面的状态，试挖掌子面，无明显渗水时，即可进行开挖作业。工艺流程图:参见图 2小导管施工工艺框图3.13.1。1 1。2 2级围超前支护级围超前支护本段级围岩主要以老黄土为主。设计要求在局部含水量大的地段,拱部采用42 小导管进行超前支护。具体钻孔、插管施工方法同级围岩小导管施工方法。注浆：注浆采用 M20 砂浆，具体注浆方法及工艺同级围岩小导管注浆施工方法。图 2小导管施工工艺框图地质调查浆液选择配比试验注浆参数3.13.1。2 2 开挖开挖注浆设计3 3。1.2.11.2.1级围岩开挖级围岩开挖现场试验效果检查黄土

12、隧道级围岩采用CRD法进行开挖.其工艺流程见图3.级围岩段设计开挖断面尺寸为：15。20m13.18m(宽高)，包括预留变形量10cm，开挖断面积163。81m2。制定施工方案进行施工施工准备管材加工材料准备设备准备机具准备CRD法开挖将断面分隔成左右两侧、上、下部及底部六个部分，喷砼封闭掌子面钻孔打小导管根据临时支撑形式,先开挖左上导，开挖采用预留核心土法施工（核注浆开挖心土高度距拱顶1。61。8m,距边墙3m,距中隔壁2m，核心土顶部留一图图 3 3级围岩开挖施工工艺流程图级围岩开挖施工工艺流程图超前地质预报测量放线长1.5m平台便于人工操作，纵向为1：1降坡至开挖线底部）,一次掘进1榀.

13、采用挖掘机开挖，先开挖边墙处，再开挖中隔壁一侧，预留左侧拱部超前支护左侧上部开挖、出碴左侧上部、上部中隔壁右侧拱部超前支护右侧上部开挖、出碴右侧上部、上部中隔壁30cm，采用人工开挖至设计轮廓线。再开挖右侧,右侧滞后左侧控制在10米以内。每侧上部台阶长度控制在3m左右；中部台阶长度控制在6m以内；下部开挖，根据仰拱施工离掌子面的距离不超过 30 米的原则及时跟进。洞内出碴采用挖掘机装碴，自卸汽车运输。开挖和装碴同时作业。3 3。1.2.21.2.2级围岩弧形导坑法开挖级围岩弧形导坑法开挖本线黄土隧道级围岩采用弧形导坑预留核心土法进行开挖.其工艺流程见图4。开挖方法级围岩段设计开挖断面尺寸为：1

14、4。82m12。80m（宽高）包括预留变形量10cm，开挖断面积155.08m2.采用弧形导坑预留核心土法进行开挖,将整个断面分成上、中、下以及底部四部分台阶错台开挖。其中上部超前中部35m，中部超前下部 35m,下部超前底部 10m，逐级掘进开挖。为方便机械作业,上部开挖高度控制在 4。5m 左右，中部台阶高度也控制在 4。5m 左右，下部台阶控制在 3.5m 左右。级围岩局部含水量大的地方,在开挖前拱部环向以 40cm 间距采用 L=3。5m 长的42 超前小导管对开挖岩体进行注浆预加固，待浆液达到一定强度后，采用小型挖掘机开挖，并预留一定厚度由人工持风镐修边到位,保证轮廓的圆顺和平整。开

15、挖及出碴设备根据断面尺寸，级围岩开挖仍采用 1 台 PC225 型挖掘机开挖作业,按照左右分部交错开挖的方式开展开挖作业。根据各部开挖尺寸，图 4级围岩开挖施工工艺框图超前地质预报测量放线完全满足该挖掘机作业空间需要。洞内出碴采用 PC225 型挖掘机装碴，也可采用装载机配合装碴，自卸汽车运输。开挖和装碴同时作业.开挖顺序上中下部进上部环行开挖、出碴拱部超前支护上部初期支护围岩监控量测级围岩按照弧形导坑预留核心土法开挖，整个断面分成上、中、下以及底部四个部分进行开挖，其中上部采用环形开挖预留核心土。核心土及中部开挖、出碴围岩根据开挖断面，为保证施工进度，达到黄土隧道快速施工的目的,各稳定围岩监

16、控量测中部初期支护部在合理组织、相互协调配合施工的基础可分成左右侧上、中、下部性评下部开挖、出碴下部初期支护底部开挖按照开挖和支护工序顺序作业的方式开展施工，以解决各部开挖运输判、出碴的通道的问题；底部利用上部进行超前支护及钢拱架安装的作业修正时间一次开挖 4。5m，这样可最大限度的减小各部施工的干扰问题施工.3.1.33.1.3 初期支护初期支护底部初期支护围岩监控量测围岩监控量测仰拱衬砌3 3。1.31.3。1 1级围岩初期支护级围岩初期支护仰拱填充施工4cm微纤维混凝土对围岩进行封每一部分开挖完成后，及时喷射下一工序闭。级围岩按照1榀/0.6m间距架立I25a型钢钢架，纵向采用42钢管连

17、接，间距100X100cm.打设22系统锚杆、42锁脚锚管，挂铺820X20cm钢筋网。首先将预先在加工场地试拼装合格的型钢钢架动至洞口等准备工作，根据测量放线定出的钢架位置打设钢架定位钢筋，分段安装钢架，两垫板用螺栓连接牢固，钢架与定位钢筋焊接固定，打设系统锚杆，挂铺钢筋网片，打设锁脚锚杆,待锚杆的砂浆有一定强度后安装锚杆垫板,拧紧螺栓，最后作好喷射混凝土厚度标志等喷射混凝土准备工作。检查合格后,进行喷射微纤维混凝土施工。首先试运转空压机，湿喷机等机械设备，调节好湿喷机的送风风压并用高压风清洗好工作岩面上的浮碴及粉尘,混凝土工作自下而上分片分层进行，分片高度为45m，分层厚度为边墙69cm，

18、拱部56cm.达到喷射厚度后用人工凿除存在空鼓及凹凸不平部分，最后喷射混凝土找平，使混凝土平整度满足验标要求，完成一个初期支护施工循环.2小时后进行喷雾养护，一天两次,连续14天以上。3.13.1。3 3。1 1级围岩初期支护级围岩初期支护每一循环开挖完成后，及时喷射4cm微纤维混凝土对围岩进行封闭。级围岩按照1榀/0.8m间距架立I20a型钢钢架，纵向采用42钢管连接，间距100X100cm。打设22系统锚杆、42锁脚锚管，挂铺820X20cm钢筋网.施工方法同级围岩初期支护。3 3。1 1。4 4 仰拱及仰拱填充仰拱及仰拱填充仰拱施工是在隧道隧底初期支护完成后进行施工。为不影响机械车辆通行

19、,仰拱、仰拱填充利用栈桥平台进行混凝土施工。混凝土在洞外采用拌和站集中拌和,混凝土搅拌运输车运至洞内进行浇筑.从仰拱开挖到浇筑混凝土之间，隧道是处于最不稳定的状态.级围岩一般均位于浅埋段,根据监控量测表明,隧道整体下沉量较大，因此，开挖隧底时，采用人工开挖，挖一榀接一榀,杜绝机械开挖。开挖至设计标高后，先将隧底虚碴、杂物、等清除干净(不允许出现欠挖,超挖部分采用同级砼回填)后及时喷射混凝土 4cm 封底，然后安装底部初期支护钢架，及时接长中隔壁钢架，要求中隔壁钢架立在底部钢架上。喷射 C25 混凝土厚度 35cm。考虑浅埋隧道下沉量较大，为安全起见，此段中隔壁钢架直接浇筑在仰拱和仰拱填充混凝土

20、之中。仰拱分段施工，施工采用大样板，按仰拱设计厚度及形状施工。由仰拱中心向两侧对称施工，一次完成，仰拱砼采用 C35 防水钢筋混凝土，采用插入式振捣器，加强振捣，保证砼施工质量。仰拱施工缝内设中埋式止水带，确保位置准确，用定位夹固定牢靠。施工缝浇筑混凝土前，应将其表面凿毛。清除浮粒和杂物，用水冲洗干净，保持湿润，涂刷界面剂并及时浇筑混凝土。每排仰拱应预留连接筋.仰拱浇筑不应有纵向施工缝.仰拱与填充分两次施工，不得将仰拱及填充整体浇筑。隧道仰拱上部填充砼施工前先清洗仰拱上虚碴及杂物,排除积水。填充砼表面要求平整，横坡、纵坡与设计一致。仰拱施工缝与填充砼施工缝相互错开，要求施工缝顺直、平整及凿毛清

21、洗。仰拱施工与掘进工作平行进行，为解决仰拱施工和其他工序的干扰问题，采用型钢钢架进行拼装自制仰拱防干扰平台，形成立体交叉平行作业体系。3.13.1。5 5 中隔壁拆除中隔壁拆除中间支护系统的拆除时间由中间支护系统对后续工序作业的影响确定。考虑后续作业的及时跟进，中间支护系统对其产生的影响，在严格考证拆除中间支护系统的安全性之后，进行拆除。如围岩稳定条件满足设计要求，下部竖支撑可在仰拱填充作业前拆除，横支撑和上部竖支撑在隧道仰拱填充施工完成后防排水系统施作前一次性拆除。为保证施工安全，限制围岩变形，中间支护也可推迟到隧道仰拱填充施工完成后防排水系统施作前一次性全部拆除。一次性拆除长度以满足衬砌台

22、车一次衬砌长度为宜.竖支撑拆除时要防止对支撑系统形成大的振动和扰动.可采用风镐拆除钢支撑之间的喷射混凝土壁,对于中间支护系统和初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土用人工凿除，采用气焊烧断与初期支护连接部位，其他部位的附着喷射混凝土,在钢架拆除运出洞外后再进行处理。拆除过程中要加强监控量测，在变形稳定的前提下才能进行中隔壁的拆除。3.13.1。6 6 防排水施工防排水施工、地表防水在大断面湿陷性黄土的开挖施工过程中，隧道洞身地表出现多处纵向、横向裂缝，使雨水轻易浸入,并根据量测结果表明雨水对地表下沉影响很大，每次下雨都会引起地表下沉突变，因此，需对地表进行全覆盖防水，并根据地形实际情况在地面

23、上做临时排水沟，与天沟、排水沟连接，形成完整的地表防排水体系,防止雨水对地表下沉造成不良影响。、洞身防排水防水系统:全隧道拱墙敷设 EVA防水板，防水板厚度 1.5mm，土工布重量400g/m2,隧道二次衬砌采用防水混凝土，其抗渗等级不小于 P8。排水系统：隧道内设置双侧水沟，道床中心设置直径为 16cm 的半圆形排水明沟。隧道衬砌防水板背后环向设置100mmHDPE 单壁打孔波纹管，间距 815m,隧道两侧边墙墙脚外纵向分段设置100mmHDPE 双壁打孔波纹管，每段纵向盲沟设置一处(底端）100mm 泄水孔连接到隧道侧沟，泄水孔间距12m。施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节，施工缝表面涂

24、界面剂并设置中埋式止水带、背贴式止水带防止地下水的渗入。变形缝防水采用中埋式止水带、背贴式止水带.施工时利用自制多功能台车采用无锚钉铺挂工艺进行铺设。变形缝、施工缝处防水采用中埋式橡胶止水带、背贴式止水带.防水板采用热熔法手工焊接在塑料圆垫片上，焊接牢固，防止防水板脱落现象。3.13.1。7 7 衬砌施工衬砌施工拱墙二次衬砌采用全断面整体钢模衬砌台车、混凝土搅拌运输车运输、泵送砼灌注，插入式振捣器捣固，挡头模采用木模。混凝土浇筑要左右对称进行，防止钢模台车偏移。砼生产采用自动计量拌合站拌合,砼拌合站设置应满足冬季施工要求。仰拱、防排水系统以及钢筋绑扎超前衬砌1个循环完成。施工工艺流程如下：隧道

25、衬砌施工工艺流程图3.23.2 人员、机械设备的合理配置人员、机械设备的合理配置仰拱、填充超前，提前一板衬砌完成钢筋绑扎监控量测确定施做二次衬砌时间根据潼洛川隧道、高桥隧道、凤凰岭隧道施工情况，大断面轨道标高定制台车台车拼装布设轨道台车移位测量控制黄土隧道施工机械、人员的配置如下：3.23.2。1 CRD1 CRD 法施工人员、机械设备的合理配置法施工人员、机械设备的合理配置CRD 法施工主要施工机械配置如下表主要施工机具设备配置表序号1234567891011121314151617机械名称挖掘机装载机风镐风枪钻机混凝土湿喷机混凝土输送泵混凝土搅拌站自卸汽车电动空压机钢架弯曲机钢筋调直机钢筋

26、切断机衬砌台车射钉器混凝土输送车热风焊枪单位台台台台个台台台辆台台台台台个辆个数量22842621431111432备注181920212223交流电焊机注浆泵收敛计全站仪水准仪防水板热合机台台台台台台831121CRD 法施工人员配置如下表：施工人员配置表序号123456789101112合计人员构成开挖班架立型钢钢架及挂网锚喷班钢筋加工班机械手班混凝土班防水板班辅助人员管理人员测量班电工焊工人数（人）20158151015151010326129作业制二班制二班制二班制二班制三班制三班制三班制一班制三班制一班制二班制二班制备注人工配合机械开挖包括型钢钢架加工负责混凝土拌和与浇筑3.2.23

27、.2.2 弧形导坑法施工人员、机械设备的合理配置弧形导坑法施工人员、机械设备的合理配置弧形导坑法主要施工机械配置如下表主要施工机具设备配置表序号1234567891011121314151617181920机械名称挖掘机装载机风镐风枪钻机混凝土湿喷机混凝土输送泵混凝土搅拌站自卸汽车电动空压机钢架弯曲机钢筋调直机钢筋切断机衬砌台车射钉器混凝土输送车热风焊枪交流电焊机注浆泵收敛计单位台台台台个台台台辆台台台台台个辆个台台台数量11942311431111432821备注212223全站仪水准仪防水板热合机台台台121弧形导坑法施工人员配置如下表：施工人员配置表序号123456789合计人员构成开挖

28、班注浆班喷混凝土班钢筋加工班混凝土班防水板班仰拱班测量班杂工班人数（人）187141666631492作业制备注人工配合机械开挖(含立架)包括型钢钢架加工衬砌及仰拱填充混凝土两班制一班制两班制两班制一班制一班制一班制一班制一班制3.33.3 各工序循环作业时间及进度指标各工序循环作业时间及进度指标3.33.3。1CRD1CRD 法施工各工序循环作业时间及进度指标法施工各工序循环作业时间及进度指标根据对潼洛川、高桥、凤凰岭隧道 CRD 法及弧形导坑法施工情况，CRD 法及弧形导坑法施工各施工工序的循环时间及进度指标如下表：CRDCRD开挖支护循环作业时间表开挖支护循环作业时间表左侧断面右侧断面备

29、注序号作业工序名称上部时间（min)序号作业工序名称上部时间（min）301201501803007803018015012015012090840每 6 循环预报一次每次钻孔 5m每 10 循环施作一环2 台喷射机同时作业123456712345678超前地质预报测量放线超前支护1-开挖、出碴-径向锚杆、钢架、钢筋网安装-喷射砼合计下、底部测量放线3-开挖、出碴-径向锚杆、钢拱架、钢筋网安装喷射砼6-开挖、出碴-仰拱钢架、钢筋网安装-仰拱喷射砼合计说明：30301201501803008103018015012015012090840123456712346789说明：测量放线超前支护9开挖

30、、出碴-径向锚杆、钢架、钢筋网安装喷射砼合计下、底部测量放线11开挖、出碴径向锚杆、钢拱架、钢筋网安装-喷射砼14-开挖、出碴-仰拱钢架、钢筋网安装-仰拱喷射砼合计1、上部开挖及支护占用直线时间 760min（12。67h）。2、下部施工需用时间840 min（14h)，与上部开挖支护工序10交叉平行作业，不占用直线时间。3、上部每天施工1.89 个循环,每循环进尺 0。6m,日进尺 1。13m，月进尺34m，计划按平均进尺 30m。101、上部开挖及支护占用直线时间 730min（12。17h)。2、下部施工需用时间840min（14h），与上部开挖支护工序交叉平行作业，不占用直线时间。3、

31、上部每天施工 1.97 个循环,每循环进尺0.6m，日进尺1.18m，月进尺35.4m，月平均进尺按 30m.根据对大断面黄土隧道级围岩施工情况，月开挖进尺在 30m/月，每月折合成洞米完成 20 米/月。弧形导坑法开挖支护循环作业时间表拱部环行开挖序工 序 名号称(min）超 前 地1质预报测 量 放2线30砼7-开挖、出碴42 小导 管 超3前 注 浆钢 筋 网支护安装、喷砼21070钢 架 及120 喷60测量放线3030(min）(min）时间工序名称时间工序名称时间称(min）作业中部开挖作业下部开挖作业工 序 名时间底部开挖作业-径向5开挖、1-开4挖 及 出碴80锚杆、钢架出碴及

32、钢筋网安装（150）、开挖)喷砼（60）-径 向 锚杆、钢5架 及 钢筋 网 安装测 量 放 线-径向锚-喷6射砼120开挖、出筋网安装碴（150)7合计400合计290合计280合计330（50）、3-80杆、钢架及钢10070右 两 侧 开挖）3-开挖、出碴(分左50锚杆、钢架及4.8m钢筋网安装（60)5开挖、上部 56 个循出碴（150）、环、下部循环一径向100次，一 次 进 尺100（分左右侧50说明：1、拱部环行开挖、出碴占用直线时间400min（8h），每天进行 3 个循环。2、中、下部开挖支护与上部交叉平行作业，不占用直线时间，中、下部开挖可分左右两部分分别交错施工.83、上

33、部、中部每循环进尺0.8m，日进尺 2。4m，月进尺 72m，月平均进尺 70m。4、超前地质预报每4 个循环进行一次,每次钻孔深度 5m.5、底部开挖利用上部超前支护的时间，一次进尺4.8m.4 4、监控量测、监控量测4 4。1 1 监控量测规划及方法监控量测规划及方法1）地表观测：浅埋段隧道地表沿纵向每10 米布置一个观测点，每个横断面布置 11 个点，与洞内水平收敛和拱顶下沉量测点在同一横断面内，横断面布置依次为拱顶中心布置一个观测点，中心观测点两侧对称布置 10 个点，分别距中心点为 1m,3m，6m,11m，16m。测量方法:采用 DSZ2 自动安平水准仪,精度为 1mm.在距隧道体

34、100 米外山体上设水准点,根据测量数据及相关要求确定测量频率。2）洞内拱顶级围岩每 5-10m 在中隔壁两侧约 1m 处各设一点。仰拱开挖期间左中、右中地面以上 1m 处每隔 5m 在中隔壁上设点观测。级围岩每 20m 在拱顶设一点.测量方法：采用 DSZ2 自动安平水准仪，精度为 1mm.拱顶采用吊 10 米钢卷尺进行读数，并根据测量数据及相关要求确定测量频率。3）洞内净空收敛测量级围岩每隔 5-10 米在左上、左中、右上、右中拱脚、墙角以上 33.5 米位置设膨胀螺丝作为观测点。级围岩每隔 20 米在拱脚、最大断面位置设膨胀螺丝作为观测点。测量方法：采用JSS30A 型数显收敛计,精度为

35、 0。01mm.根据测量数据及相关要求确定测量频率。4 4。2 2 地表沉降规律与开挖工序、雨水的关系地表沉降规律与开挖工序、雨水的关系大断面黄土隧道浅埋段地表覆盖层较薄，如潼洛川隧道进口埋深在 20-45 米之间，潼洛川隧道出口埋深在 5-35 米之间，高桥隧道进口埋深在 17-30 米之间，隧道开挖后在地表均出现纵向和横向的地表裂缝，且裂缝随着开挖面发展。因此开挖后不能形成自然拱，覆盖层土体重量直接作用在初期支护上,对隧道安全产生较大的隐患.根据变形观测资料显示，隧道地表沉降在掌子面施工后13 天变化较大，约48mm/d，之后变化减少，但仍以12mm/d 的速度下沉,仰拱完成后基本趋于稳定

36、。地表下沉在下雨期间较为明显，个别点平均下沉达到 10mm/d。即使当隧道处于稳定时，一遇下雨，地表下沉仍在 13mm/d。可见雨水对隧道地表沉降有直接关系，雨水会造成地表覆盖层重量加大,加速隧道下沉，因此需对浅埋段地表进行全覆盖防水处理。由监控量测结果表明，目前浅埋段隧道地表沉降最大已达22.3cm,由于浅埋段隧道地质基本属于湿陷性黄土,地基承载力较弱，在仰拱封闭成环以前由于覆盖层自身重量会造成隧道的整体下沉,因此，要尽可能缩短仰拱施工时间，改善隧道整体受力结构，减少隧道的整体下沉量。在埋深较深的级围岩地段,在没有偏压的情况下，地表一般不会有裂缝出现,但在偏压地段，则会有较大的裂缝出现。潼洛

37、川隧道进口在距洞口 200400 米之间段隧道中心埋深达 60 米，该段地表为一大陡坡,北高南低，偏压严重，施工过程中出现平行于隧道走向的大裂缝，最大缝宽为 12cm，最大错台为 11cm，其余裂缝地段大部分地段裂缝宽度在 38cm 之间，错台高度在 13cm 之间，最大裂缝高度在 90106 米之间。根据地表及裂缝情况分析，裂缝是由于隧道右侧山体向左侧偏压形成的，裂缝角度约为 40 度左右，由于埋深较大，虽然地表出现了较大的裂缝，但洞内拱顶下沉及收敛与正常地段没有多大区别.4.34.3 拱顶下沉规律拱顶下沉规律-与开挖工序、地表沉降的关系与开挖工序、地表沉降的关系级围岩隧道拱顶监控量测资料表

38、明，在掌子面开挖完成后的 23 天时间内，下沉比较显著，平均 5mm/天；之后下沉量逐渐渐少，但仍有下沉趋势，在仰拱施工完毕后基本趋于稳定。由监控量测资料表明,隧道拱顶最大下沉量已达 19。9cm,为控制隧道拱顶下沉，仰拱尽快施作很有必要,只有仰拱完成隧道才能形成封闭的受力结构,拱顶下沉才能趋于稳定。隧道拱顶下沉与地表下沉情况基本上是一致的,下沉趋势也基本一致，可见浅埋隧道在覆盖层压力下在整体下沉，特别是在雨天的下沉较为明显，个别点平均达到 12mm/d，而平时平均在 1-2mm/d，一直存在下沉趋势，直至仰拱完成后下沉才逐渐趋于稳定。4 4。4 4 洞内收敛变形规律与开挖工序、拱顶下沉的关系

39、洞内收敛变形规律与开挖工序、拱顶下沉的关系根据监控量测资料表明洞内收敛在开挖初期 34 天较为明显，平均 23mm/d,随后每天的变化基本上在 1mm 左右,1mm 以下的变化居多.并与开挖面的远近、下雨期间无多大关系，基本上在 20 天到 30 天时间范围内趋于稳定.收敛值基本在 5cm 以内，这与黄土的直立性能好有直接的关系.5 5、取得的经验教训及安全质量控制要点、取得的经验教训及安全质量控制要点5.15.1 取得的经验教训取得的经验教训在大断面黄土隧道施工中必须严格遵循“管超前，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”的原则，拱墙开挖进尺控制在 1 榀钢拱架间距，并及时进行初期支护,初期支护施

40、工中要加强锁脚锚管和扩大拱脚的施工.CRD 施工中要及时施作横撑，横撑距开挖面距离不能超过12m。为减少隧道拱顶下沉量，仰拱必须尽快施作，因根据监控量测数据来看在仰拱施作以前拱顶一直有下沉趋势。要加强隧道监控量测，并及时对数据进行分析，发现异常及时采取措施进行加强。5 5。2 2 施工质量安全控制要点施工质量安全控制要点一、隧道开挖级围岩开挖时台阶长度（上下台阶）应控制在 6 米以内，横撑（包括上部及底部）距上台阶掌子面的距离控制在12 米以内，不允许超过 15 米.左右侧分开开挖,右上台阶与左下台阶掌子面要错开10米左右，开挖下台阶时不能超挖，中隔壁及边墙开挖要错开间距，不能使拱部初期支护在

41、同一个断面处于悬空状态。拱脚、墙脚的基础采用人工开挖，不得有浮碴和虚土。仰拱距开挖掌子面距离不大于30 米,衬砌距掌子面不大于60 米.二、初期支护锁脚锚管必须认真施做，长度、根数、扩大拱脚达到设计要求，钢拱架下一定要垫槽钢或混凝土预制块。钢拱架对接位置必须凿毛、清理干净。拱脚处喷完混凝土后及时清除多余的回弹混凝土,防止鼓包而后期凿除，确保喷混凝土面平整，不影响后续施工。钢拱架和锚杆安装满足设计和验标要求，二次或多次喷混凝土层之间不能有夹泥，喷前须清理干净。三、仰拱施工仰拱及时跟进：级围 CRD 法开挖时仰拱距掌子面距离控制在30 米以内。仰拱开挖：一次开挖 23 榀钢拱架安装距离,不能过长。

42、仰拱浇筑：根据台车长度，一次浇筑 12 米或 9 米,施工完混凝土终凝后可浇筑填充层。填充层及仰拱砼施工缝不宜设在同一个断面上，但仰拱与边墙施工缝应尽量设在同一个断面上.级围岩的中隔壁底部钢拱架接长时，对变形大地段（隔一个往下接一个，到里面正常施工地段（变形稳定且地表不开裂段)隔二个接一个，不能全接下去，防止仰拱钢筋及混凝土结构在中隔壁处形成薄弱带。对止水带的处理：按设计要求进行焊接,并采取相应的固定措施，保证止水带位置安放正确。四、衬砌施工衬砌在初期支护变形没有趋于稳定而提前施工时，须通知设计院采取加强措施或设计院认可原措施后进行。衬砌之前先拆除中隔壁，拆除中隔壁时，先拆横撑,然后再凿除中壁

43、混凝土,最后再拆中隔壁钢拱架。拆中隔壁钢拱架时，先隔一个拆一个,最后再拆完.拆除支撑期间，加强稳定性监测与分析。防水板采用分离式防水板，防水板的连接要求密实不透气，挂设时要有松度和余量，挂防水板前,需对喷混凝土基面上的钢架、锚杆、钢筋头等外露凸出部分进行处理,防止刺破防水板。钢筋焊接时要在其周围用石棉水泥板进行遮挡,防止焊接钢筋时烧坏防水板。衬砌台车端头的堵头模板要求平顺、牢固不变形、密实不漏浆，提前制作.接触网支柱轨道滑槽的安放和位置、拱部纵向 612预留注浆管要提前考虑。6 6、需进一步探讨的问题、需进一步探讨的问题1）、级围岩的开挖方法,设计采用 CRD 法开挖，每循环要及时施作横撑封闭

44、成环，但此种施工方案受横撑的影响只能采用人工开挖,施工进度将大受影响。在实际施工中我们根据挖掘机操作距离并根据监控量测收敛情况把横撑距掌子面距离控制在 12m 以内，既能保证隧道开挖采用机械施工，加快施工进度，又能保证隧道支护体系的安全。2）开挖预留沉落量问题，设计开挖预留沉落量为 10cm，但根据大断面黄土隧道级围岩的施工监控量测情况来看,此预留沉落量远远不能满足要求,预留沉落量要加大到 25-30cm 才能满足隧道净空的要求。3）拱墙脚的加强设计问题，级围岩拱脚扩大 80cm，采用两根42 锁脚锚管.但根据施工监控量测情况，拱顶下沉量较大，为控制拱顶下沉，需对拱墙脚进行加强设计，控制隧道整

45、体下沉。开采用扩大拱脚加大到 120cm,拱脚、墙角增加锁脚锚管，增加拱墙脚底部支撑等措施来控制隧道下沉量.4）大断面浅埋黄土隧道新奥法原理的实用性问题，新奥法设计主要是利用围岩的自稳能力来进行设计，但大断面浅埋黄土隧道在开挖后地表会出现横向与纵向裂缝,并随开挖面前进，围岩自稳能力将大大降低，因此是不是还采用新奥法设计须进一步探讨。为确保隧道施工安全，初期支护变形不稳定而二衬需提前施作时应加强二衬设计。5)隧道地基加固方法，由于隧道洞口段地基有湿陷性，设计采用水泥土挤密桩进行加固来消除地基的湿陷性，但受隧道操作空间的影响,隧道内不能采用传统的大型机械进行施工，只能采用自制冲扩机进行施工,根据已

46、施工情况来看施工速度非常缓慢，严重影响隧道的整体工期，因此采用何种地基处理方法消除隧道内黄土湿陷性是一个值得探讨的问题。6）浅埋段隧道地表防排水处理问题，根据对黄土隧道浅埋段地表监控量测数据来看，地表下沉在下雨后都会发生突变，可见雨水对隧道地表下沉的影响非常明显,因此需对浅埋段隧道地表进行全覆盖防水处理，来消除雨水对隧道下沉的影响.7）级围岩超前支护问题，设计要求在级围岩含水量较大的地段设置超前小导管，但在施工实践表明，含水量的大小与是否设置超前小导管的关系不是很明确，局部含水量较大地段开围岩开挖后很稳定，没有必要设置超前小导管,而部分地段虽然含水量较小，但开挖后拱部悼块很严重，必须通过设置超

47、前小导管才能控制超挖，在实际施工过程中，针对这种情况采取的增设超前小导管的措施取得了较好的控制超挖的效果.8）级围岩的开挖方法，设计采用 CRD 法开挖，要求每步开挖后均形成封闭环,积小环成大环,达到控制隧道变形的目的.在施工过程中，很难按设计要求进行施工,且施工进度较慢,在实际施工过程中，我们在个别地段试验了采用加强级围岩永久支护，弧形导坑法开挖施工的工法，从试验的情况看，该方法既能加快施工进度，同时在采取了仰拱紧距掌子面在15米以的措施后,洞内的变形均得到了很好的控制.9)级围岩采用弧形导坑法开挖，共分为拱部、中部、底部、下部四部分进行开挖，在围岩较好地段，我们对级围岩的开挖与支护方案作了部分试验研究工作，对分部分开挖高度作了调整，第一部开挖到拱部 156 度处，高度为 6m,核心土顶面至拱顶高度不变，为设计的 2。6m，第二部开挖至仰拱顶面.最后进行隧底开挖.采用这种施工方法后更能便于机械快速作业,钢架安装能快速完成，同时减少了一个分部开挖,可缩短初期支护封闭成环的时间，也可有效控制下部到上部的距离。有控制变形方面，因减少了一部台阶开挖,可以减少因下部开挖引起的拱顶下沉的机会,实测资料比较，能有效地减少23cm 的沉降量。由于施工效果明显，在围岩较好的地段，可以作为一种工法进行施工.