黃土隧道淺埋段施工技術(shù)探究

王錫亮

引言

隨著我國隧道淺埋施工的不斷發(fā)展，其在施工過程中穩(wěn)定性較差，由其是在黃土隧道淺埋段施工存在容易坍塌冒頂?shù)陌踩[患，為了確保隧道淺埋段的施工安全，需要加強黃土隧道施工技術(shù)、施工質(zhì)量管理，本文中，結(jié)合某工程展開對黃土隧道淺埋段施工技術(shù)的研究。

1 工程概況

某雙線隧道，全長共（2359）m，隧道洞身處于直線位置上，以黃土做為洞身建造材料，洞身縱坡為3‰的單面上坡。該隧道在襯砌之后，截斷面的寬度為12.81m，高8.68m。

該隧道所處的地理位置為黃土高原溝壑，與地面之間存在約11～60m高度差，在該區(qū)域內(nèi)溝壑相互交錯，溝壑間存在約為20～60°的自然坡度，若對隧道的頂谷進行深切，會發(fā)現(xiàn)其大多數(shù)呈現(xiàn)“V”字型，地表山坡被黃土均勻的覆蓋，并且在梁頂處，植被的覆蓋率較低。

2 施工方案

施工過程中必須嚴格遵守“管超前、短進尺、強支護、勤量測、早成環(huán)”的施工原則，這是因為黃土基底將為松散、承載力很較低、側(cè)應(yīng)力很大、容易濕陷及埋深淺。對于黃土隧道最終整體的施工方案主要運用三臺階臨時仰拱法及橫撐法，具體為將整個洞身總共分成上、中、下三個臺階，其中對于上導(dǎo)坑，采用環(huán)形預(yù)留核心土開挖初期支護緊跟；對于中、下導(dǎo)坑采用兩側(cè)邊墻間隔開挖支護，下導(dǎo)施作后緊跟仰拱，對于二次襯砌期間采取自動計量集中拌和混凝土，并且采用自行液壓式襯砌臺車泵運送混凝土進行施工。

增加地質(zhì)檢測和預(yù)報的次數(shù)是施工過程中非常必要的，另外，對于初期支護應(yīng)該盡可能早進行成環(huán)封閉，后期必須持續(xù)的不斷的進行監(jiān)控和量測，并且將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及時的進行分析從而以便于高效的指導(dǎo)施工。

3 隧道初期支護施工

不同的土質(zhì)的洞身，其初期支護的方法也不盡相同。根據(jù)上面例子中隧道洞身的黃土材質(zhì)，可以采取錨噴支護。這是因為錨噴支護不僅擁有良好的緊貼性和密閉性還具有一定的延展性，這使得它可以阻止土體發(fā)生一定的變形，并且一旦發(fā)生形變后其有一定的彈性，即使同被加固土體一起發(fā)生移動也不會失效。

3.1 初噴混凝土

對于開挖修砌完畢的隧道，為了封閉開挖面并且進行找平，必須立刻噴涂3～5cm厚的混凝土，這可以有效防止由于圍巖應(yīng)力過于集中以及土體變形而致使的隧道坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 錨桿施工

對于砂漿錨桿的施工，其具體的工藝順序為施工準備階段、布孔、鉆孔、清孔、注入砂漿、插入桿體、安裝錨桿墊板和復(fù)噴混凝土覆蓋墊板。其中對于鉆孔階段不可以采用水鉆的方法，要采用電煤鉆打錨桿孔；對于錨桿的安設(shè)必須首先進行注漿而后進行插入，錨桿孔鉆取成功后要進行對孔的清潔，主要是用高壓風(fēng)的方法，然后注入水泥砂漿，注入體積約為孔體積的2/3，然后將規(guī)格為φ22、L=3.5m錨桿體插入后安裝錨桿墊板，需要注意的是錨桿的桿體插入孔內(nèi)的長度不可太短，必須大于所設(shè)計長度的95%，除此之外，墊板螺母必須待砂漿強度一定時才能上緊。

3.3 鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)

一般情況下，鋼筋網(wǎng)在錨桿施作后在進行安設(shè)，但若圍巖松散，拱部不牢固易坍塌等情況，鋼筋網(wǎng)可先行實施。其中鋼筋網(wǎng)的規(guī)格為20cm×20cm網(wǎng)格以及φ6.5的鋼筋。網(wǎng)片與網(wǎng)片之間的搭接必須保證是一個網(wǎng)格。

對于鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)的厚度必須不能小于3cm，且緊貼巖面。保證將各個連接處均進行點焊，保證鋼筋網(wǎng)的安全穩(wěn)固性且在噴射時不會收到影響而產(chǎn)生晃動。

3.4 型鋼拱架施工

若是新黃土作為洞口處及洞身的土質(zhì)時，必須采用縱向間距為60cm型號為I25a工字鋼拱架進行加強支護；若是穩(wěn)定性好的老黃土作為洞身土質(zhì)時，采用縱向間距為80cm型號為I20a工字鋼拱架進行加強支護。

在洞內(nèi)，鋼架的安裝時間主要在初噴混凝土和鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)之后，采用鎖腳錨桿進行鋼架兩側(cè)墻腳和拱腳的固定工作，并且在鋼架之間設(shè)立縱向的連接筋。

3.5 噴射混凝土施工

采用濕噴法對混凝土進行噴射，噴厚控制標(biāo)志釘?shù)脑O(shè)立可以有效控制噴射厚度。另外，對于所選噴射原材料要進行試驗以保證原材料的質(zhì)量。并且各原料的配比要嚴格按施工要求。

4 隧道防排水系統(tǒng)施工

4.1 縱、橫向排水盲管施工

排水盲管由縱向盲管、環(huán)向盲管和連接盲管組成。其中是HDPE80雙壁打孔波紋管作為縱向排水盲管并且沿縱向設(shè)置于左、右兩側(cè)距離側(cè)溝地板20cm處，間距為10m；HDPE50打孔波紋管作為環(huán)向排水盲管設(shè)置于隧洞周邊，間隔為10m。另外，隧道側(cè)溝均直接與環(huán)向盲管和縱向盲管相通。在施工期間，對于洞內(nèi)排水設(shè)施必須定時并且徹底的進行清洗以保證管道的暢通。

4.2 橫向排水管施工

橫向排水管分為兩種，一種是橫向排水管（φ100PVC），主要作用是將側(cè)溝堆積的污水輸導(dǎo)至預(yù)埋鋼筋混凝土排水管的中心處，每30m布設(shè)一處。另一種是橫向排水管（φ80PVC），主要作用是將道床面的積水輸導(dǎo)至預(yù)埋鋼筋混凝土管的中心處，每30m布設(shè)一處。這兩種方式均在仰拱混凝土施工時進行預(yù)埋。

4.3 中心排水管

中心排水管是一種孔徑60cm和壁厚6cm的混凝土管，其布設(shè)位置為仰拱填充內(nèi)，其主要作用是將側(cè)溝處及道床面的積水輸導(dǎo)至管線之外。另外，以30m為間隔來設(shè)置檢查井，具體尺寸為（長×寬×深）1m×1m×1.26m，檢查和疏通管道就可以通過這個檢查井來進行以確保排水的暢通。

4.4 防水層施工

防水層的施工時間為初期支護穩(wěn)定后和二次初砌施工前。其選用土工布（土工布：400g/m2）和EVA防水板（厚1.5mm）為材料，并且按照工藝要求進行，鋪設(shè)工藝要求如下：

（1）對于錨桿、鋼筋網(wǎng)等這些凸出部分，應(yīng)先將其切斷，然后用平抹砂漿素灰；當(dāng)存在凹凸不平的混凝土?xí)r，應(yīng)及時對其進行混凝土的補噴以使其表面能夠平整圓順，要注意的是凹凸程度不能不能超過±5cm。

（2）將土工布鋪在初噴的混凝土表面部分，用射釘錨釘固定，其中水泥釘?shù)拈L度必須大于50mm，平均拱頂點3～4個/m2，邊墻點2～3個/m2；將土工布固定于拱頂中心并且逐漸向兩邊拱腳和邊墻對稱處進行固定，控制搭接長度大于5cm。

（3）土工布施工后，緊接著就是防水板的施工，在鋪設(shè)前對隧道中線進行測畫也是必要的，防水板的鋪設(shè)方式是由拱頂中心開始向兩側(cè)進行，連接方式是通過采用自動爬行手動熱焊器將防水板焊在襯墊上，同時使用該儀器將將防水板焊成一個整體，防水板之間采用邊墻壓拱部，下部壓上部的搭接原則。

5 隧道二次襯砌

5.1 施工方法

為了提升襯砌的工作速率并保障洞身的安全，長液壓鋼模板襯砌臺車必須配備。使用HBT60C型混凝土輸送泵進行混凝土灌注，采用插入式振搗器振搗，長液壓鋼模板襯砌臺車本身的附著式振搗器也可以配合振搗施工。

5.2 拆模和養(yǎng)護

對于二襯拆模不可以太早進行，因為混凝土的結(jié)構(gòu)安全及質(zhì)量必須得到保障，又要配合臺車的周轉(zhuǎn)，混凝土強度達到8.0MPa以上的承重結(jié)構(gòu)最為標(biāo)準；而對于那些圍巖壓力較大的必須等到混凝土100%達到設(shè)計強度后才可以進行拆除。高壓水噴霧可以用于隧道襯砌混凝土的養(yǎng)護，這可以有效防止圍巖被隧道的積水所浸泡后的不穩(wěn)固。

6 結(jié)束語

隧道淺埋段施工安全風(fēng)險高，尤其是黃土隧道淺埋段施工風(fēng)險更高。施工隊伍可通過加強施工前的超前地質(zhì)預(yù)報和施工過程的監(jiān)控量測，嚴格隧道施工過程控制，以此來確保黃土隧道淺埋段的施工安全。