公路黄土隧道施工技术及控制要点.pdf
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1、四川建筑第43 卷第4期施工技术与测量技术公路黄土隧道施工技术及控制要点史文显,张龙刚(陕西建工秦汉建设投资有限公司,陕西咸阳7 12 0 0 0)【摘要】近年来随着我国西部大开发工作的稳步推进,公路交通网络逐步完善、加密,我国西部黄土地区长大隧道逐年增多,针对我国西部地区黄土地质公路隧道的施工,从黄土隧道特征、隧道的开挖、衬砌、防排水等方面结合自身理论知识及实践经验,对主要的施工技术要点,过程控制要点进行分析。【关键词】公路;黄土隧道;施工技术;控制要点【中图分类号】U455.10引言隧道工程施工因其隐蔽性强、作业空间狭小、受地质水文不可预见因素影响较大、施工环境恶劣、工期长,常作为公路项目
2、建设中的控制性工程,施工技术、安全、质量、进度及造价控制要求高,施工过程繁杂,黄土隧道因稳定性差、风险高,施工过程控制尤为重要,作为施工管理人员在施工过程组织中必须明确施工技术及控制要点,从而保证隧道建设的整体目标顺利实现。1黄土隧道概况1.1气候特征我国的黄土和黄土状土主要分布在昆仑山、秦岭、泰山、鲁山连线以北的干旱、半干旱地区。原生黄土以黄河中游发育最好,主要是山西、陕西、甘肃东南部和河南西部。黄土分布范围大致在年平均降雨量3 0 0 7 0 0 mm线,降雨量小于蒸发量,即主要分布在温带地区。一般雨量偏小,气候干旱,四季分明,春季气温回升快,降水量少,干旱多风;夏季气候炎热,降雨集中,多
3、雷阵雨;秋季气温迅速降低,多阴雨天气;冬季气候寒冷干燥,少雨雪。1.2水文、地质特征黄土是以粉土为主,并含一定比例的细沙、极细砂和黏粒的沉积物。包括碎屑矿物和黏土矿物,前者占7 0%以上。在碎屑矿物中,主要是指相对密度小于2.9 0 的轻矿物,占90%以上,石英最多,长石其次,还有一些碳酸盐矿物(方解石、白云石等)。黄土中黏土矿物成分主要为水云母、高岭石及蒙脱石。这些矿物的存在,使黄土具有吸附、膨胀、收缩等特性,影响到黄土的工程性质。碳酸盐类矿物往往起胶结作用,使黄土在天然结构情况下,颗粒经常呈团聚体存在。遇水后,由于可溶盐胶结的团聚体被破坏,往往使黄土的湿陷性增强。黄土中碳酸盐类的存在可能增
4、强黄土湿陷性。隧道布置一般处于为以梁为主体的丘陵沟地形,自然条件对大气降水补给地下水不利,地表水与地下水均有利于排泄。不良地质主要为湿陷性黄土、湿软黄土、素填土等。1.3施工原理及特点目前我国公路隧道施工主要依据“新奥法”原理组织,即以充分维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射【文献标志码】A混凝土为主要技术手段,及时进行支护,通过控制围岩的变形和松弛,减小围岩应力,使围岩成为支护体系的主要组成部分 2 。黄土隧道主要受黄土本身垂直节理发育的特点以及湿陷性特质影响,拱顶下沉的控制是隧道施工安全及质量的关键节点,隧道施工中必须将“短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的方针落实到位,减少围岩裸
5、露面积及裸露时间,通过过程监控量测,对拱顶下沉及周边收敛数据进行动态监控,作为指导施工及调整设计的依据。2主要施工方法目前我国公路黄土隧道施工中洞口工程主要采用明挖法施工,运用管棚工艺的辅助施工措施确保安全进洞,洞身开挖方式主要有:全断面法、台阶法、CD法等,根据洞身断面尺寸大小及地质条件的不同台阶法施工中灵活运用两台阶、三台阶及三台阶七步开挖法等多种形式相结合,本着短开挖、紧封闭的原则,减少一次开挖量及围岩一次裸露时间,二次衬砌采用全断面液压台车混凝土整体浇筑成型技术,确保了支护的整体性、安全性和美观效果。3黄土隧道施工技术要点3.1 洞口工程良好的洞口选址和施工质量是保证隧道整体后期安全运
6、营的核心,洞口工程的施工组织尤为重要,安全进洞和顺利出洞是隧道施工组织的核心,是保证施工安全、进度、质量等目标顺利实现的前提,因此洞口工程的施工必须引起高度重视,公路黄土隧道洞口施工主要存在技术要点:(1)边仰坡开挖前必须做好截排水沟施工,开挖本着少扰动的原则,边坡及时完成防护措施,减少雨水冲刷和下渗对围岩的扰动。(2)洞身施工后加强边仰坡及洞口衬砌的监控量测,早日完成洞门及翼墙施工,保证洞口段围岩稳定,为洞内施工定稿日期 2 0 2 2-0 5 -19作者简介 史文显(19 8 8 一),男,本科,工程师,主要从事市政路桥工程技术工作;张龙刚(19 8 8 一),男,本科,工程师,主要从事工
7、程项目管理工作。225施工技术与测量技术的安全组织奠定基础。3.2洞身开挖工程洞身开挖的施工工艺、施工组织是整体施工进度的关键,黄土地区隧道施工受地质水文影响较大,项目前期必须根据地勘资料及现场调查做好工艺选择和比对,目前公路黄土隧道主要运用台阶法,洞口偏压地段采用CD法施工工艺,采用人工配合挖掘机方法组织开挖,装载机配合自卸汽车出渣,施工中必须坚持“短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则,做好几点:(1)因黄土湿陷性的特点,黄土地质地层的围岩稳定性受水影响较大,开挖过程中必须随时检测掌子面土质含水率变化,如果含水率变化较大必须立即反馈,调整开挖工艺、支护措施、施工组织等。(2)因黄土地质层状
8、结构、垂直节理发育的特点,洞身开挖后拱顶下沉和周边收敛监控量测中拱顶下沉明显,适当的开挖外轮廓线放大是保证隧道净空的关键,必须将监控量测数据作为施工组织的依据。3.3洞身衬砌工程洞身衬砌分初期支护和二次衬砌,初期支护一般采用“锚杆、喷射混凝土、钢筋网、钢架相结合”的手段,与围岩紧密衔接,共同形成柔性支护体系,充分发挥围岩自承能力,保证围岩应力释放后的二次稳定。二次衬砌施工是在初期支护内侧的模筑混凝土或钢筋混凝土衬,与初期支护共同组成复合式衬砌,一般在围岩和初期支护变形趋于稳定后进行 3 ,进一步保证隧道运营的整体安全和美观。初期支护施工中必须注意几点:(1)保证喷射混凝土与围岩,喷射混凝土与钢
9、筋网、锚杆、钢支撑的紧密结合,杜绝衬砌背后空洞。(2)加强锚杆,特别是锁脚锚杆的施工质量,安装角度控制,防止下台阶开挖后,拱架悬空锁脚锚杆未发挥作用而发生掉拱现象 4。(3)工序衔接必须紧密,保证仰拱及时跟进,衬砌早日成环形封闭,便于围岩内应力二次分布后支护体系尽早稳定。二次衬砌作为隧道初期支护基本稳定后的内层衬砌,是加固支护、美化外观、用于设置通信、照明灯设施的安装,必须注意保证结构浇筑的整体性和隧道运营的净空符合要求。3.4防排水工程黄土隧道施工中必须做好结构内部的防水和排水施工质量,按照新奥法施工原则,洞内防排水的原则是:宜排不宜堵,防、排、截、堵相结合,从而降低围岩内水压力对隧道衬砌的
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