浅埋富水黄土地段隧道施工技术

4.3.4.1　施工技术

（1）开挖

黄土段隧道采用三台阶临时仰拱法开挖。预留核心土，上台阶人工环形开挖，台阶的长度控制在1～2m，采用装载机出碴。施工中围岩发生变化则施工开挖方法随之变化，应做好工艺转变的严格控制，尤其做好掌子面的封闭施工工作。

开挖顺序为：上台阶→中台阶左侧→中台阶右侧→核心土→仰拱，共五个步骤。周边采用人工环形开挖，中间核心土及隧底采取挖掘机开挖，人工修整。

（2）超前支护

穿越本地段，拱部采用超前小导管支护，并注浆。小导管采用3.5mφ42（壁厚3.5mm）无缝钢管制作，环向间距0.3m，间隔一榀施作一环，纵向水平搭接不小于1m。

将要进行灌浆的小导管钻眼做成花管，顶入端加工成圆锥形，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，往隧道轮廓线外侧成5°～10°外插角，尾端露出钢架50mm，小导管与钢架焊接连接，保证超前支护与初期支护钢架连为整体。

（3）钢架制作及安装

钢架设计为I16型钢制作，间距0.50m/榀，型钢钢架加工制作在洞外采用弯曲机胎模冷弯成型。每榀钢架分5片组装设计，其连接采用15mm厚的钢板与I16端部焊接后，再用螺栓连接，焊缝高度不小于6mm。

钢架安装采取分片安装，钢架底部采取方木或混凝土预制块支垫密实，防止钢架下沉。钢架每个分部单元采取锁脚锚管固定，锁脚锚管施作时往下呈30°～45°，锚管与钢架的连接要采取“U”形卡线焊连接，以保证锚管与工字钢架整体受力。

钢架的连接采用钢筋拉杆纵向连接，内外交错布置，并保证每个安装单元的焊接要满足焊缝长度要求。凡钢架与锚杆结合部位，均采用焊接固定，提高整体稳定性。

（4）喷砼

开挖后先进行初喷封闭，初喷厚度控制在4cm以上，钢架支立完成后随即喷射混凝土至设计厚度，并在钢架处加厚喷层以包裹钢架，确保钢架稳定。

考虑到黄土自稳时间短，要求开挖面尽早封闭，可选用PZ-9C型大容量的喷砼机，每小时喷砼量可达9m3/h，如一次喷砼量为4.5m3，采取1台喷砼机，0.5h就可以喷完，提高了工作效率，缩短了围岩的暴露时间。(www.xing528.com)

为了避免钢架背后脱空现象，首先在喷砼时尽量采取小角度喷密实，另外在下一循环开挖后，观察钢架背后是否存在空洞，采取从前方往回补喷的方式，使钢架背后喷砼充填密实，与围岩形成整体有效的支撑体系，共同受力，防止造成隧道坍塌。

（5）二衬及仰拱砼

二次衬砌台车采用液压砼衬砌台车，长度9m，为了使二衬施工与出碴、喷砼等其他工序交通不受影响，台车架采用“∏”型结构，用型钢制作，衬砌所用的模板，应采用定型的金属结构制作，每段模筑砼一次完成整体灌注，在灌注时预留和预埋照明、通风、消防等所需的洞室和线路管、孔、槽。台车面板之间设置公母榫，长度6～10mm，防止模板铰接位置漏浆。台车后端50cm范围设计能自由调整，保证前后两模混凝土不出现2mm以上的错台，整体拼装在洞外按照设计图纸进行，由专业技术人员检查合格后方可进行使用。

仰拱采取9m长栈桥分段施工，栈桥采用型钢制作，同样不影响掌子面的机械设备交通，开挖后要及时进行仰拱混凝土衬砌，并且要控制仰拱距掌子面的距离不超过25m，二衬距掌子面的距离不超过70m，有效避免隧道坍塌。

（6）交通组织措施

由于单线铁路隧道，断面小，洞内交通组织困难，为了缓解交通压力，我们在隧道内，每60～90m在隧道的同侧设一调车洞，有的可以与设计上的大避车洞、变电洞室合建，这样可以解决洞内出碴车、挖掘机等机械设备的调头问题，而且大大地减小了机械设备从调车洞到掌子面这段距离倒车慢行的时间。

（7）监控量测措施

黄土隧道监控量测是确保安全的一个重点工作，在洞外要经常做地表观察，注意沉降及开裂情况，洞内做好拱顶下沉及水平收敛等监控量测。监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，监测断面一般布置在开挖掌子面前约5m，量测断面按5m间距布置，断面垂直隧道轴线，所在监测点都必须在该监测断面上，不得偏离，量测频率根据量测断面距掌子面的距离及日变化速率两个指标来控制，一旦发现变化速率大于5mm/d，累计沉降大于10cm，要加强初期支护、增设临时水平支撑或及时进行二衬施作，预防隧道坍塌。

（8）应急措施

为了预防黄土隧道坍塌，减少人员伤亡及机械设备损失，在施工过程中我们要储备应急物资及采取相应应急措施。在掌子面附近备型钢或钢管在变形较大时做临时水平支撑用，另外从掌子面到已施工二衬区备一根通长钢管作为隧道万一坍塌后，可以通过管道往里输送食物、饮料及保持通信。应急物资随着掌子面的掘进，同时往前跟进。应急设备采用隧道施工的挖掘机、装载机等，设备状态要保持正常。另外在施工时，每道工序都安排专人全过程盯班，特别注意观察掌子面围岩情况及初支裂缝或掉块等变形，一旦发现问题，及时将人员和机械设备撤到安全区，避免发生不安全事故，造成损失。

4.3.4.2　取得的效果

通过采取以上措施，取得了一定的效果，安全上得到了保证。二衬仰拱通过采取措施，不影响掌子面正常作业，二衬每3天1个循环，每循环9m，每月进尺90m，能跟上掌子面开挖进尺及安全距离要求，至今隧道未出现坍塌事件，为隧道正常施工提供了有力的保障；另外开挖进度上得到加快，实践证明黄土隧道开挖进尺得到了很大的提高。