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黄土种类及处理方法-隧道施工

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:黄土是在干燥气候条件下形成的一种具有褐黄、灰黄或黄褐等颜色并具有针状大孔、垂直节理发育的特殊性土。这些地区的黄土地层分布连续、厚度较大,发育较典型。做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统,并妥善处理好陷穴、裂缝,以免地面积水侵蚀洞体周围,造成土体坍塌。

黄土种类及处理方法-隧道施工

黄土是在干燥气候条件下形成的一种具有褐黄、灰黄或黄褐等颜色并具有针状大孔、垂直节理发育的特殊性土。

黄土在我国分布较广,黄河中游的陕西和甘肃省大部分地区,山西南部、河南西部地区为我国黄土和湿陷性黄上的主要分布区,图9-2-1所示为河南黄土。这些地区的黄土地层分布连续、厚度较大,发育较典型。其他在青海、新疆、河北、山东、内蒙古和东北各地亦有所分布。

图9-2-1 河南黄土

黄土质沙黏土地层土体强度低、垂直裂隙发育、遇水易软化,在地表水的作用下极易冲蚀,有些风积土层具有不同程度的湿陷性。在此种地层中开挖隧道,容易出现坍塌、沉陷,尤其是有地下水出现处,围岩强度大幅度降低不能自稳。

(一)黄土的分类

黄土按其形成年代可分为:老黄土、新黄土、新近堆积黄土,具体分类方式见表9-2-1。

表9-2-1 黄土按形成年代分类表

根据其物理性质不同,按塑性指数(Ip)的大小可分为:土质黏沙土、黄土质沙黏土、黄土质黏土,见表9-2-2。

表9-2-2 黄土按物理性质不同分类表

(二)黄土地层对隧道工程的影响

1.黄土节理影响

在隧道开挖时,土体容易顺着节理张松或剪断。如果这种地层位于坑道顶部,则极易产生“塌顶”。如果位于侧壁,则普遍出现侧壁掉土,若施工时处理不当,常会引起较大的坍塌。

2.黄土冲沟地段对施工的影响

当隧道在较长的范围内沿着冲沟或塬边平行走向,而覆盖较薄或偏压很大的情况下,容易发生较大的坍塌或滑坡现象。

3.黄土溶洞与陷穴影响

黄土溶洞与陷穴,是黄土地区经常见到的不良地质现象,隧道若建在其上方,则有基础下沉的危害。隧道若修建在其下方,常有发生冒顶的危险。隧道若修建在其邻侧,则有可能承受偏压,使围岩与衬砌处于不利的受力状态。

4.水对黄土隧道施工的影响(www.xing528.com)

在含有地下水的黄土层中修建隧道,由于黄土在干燥时很坚固,承压力也较高,施工可顺利进行。当其受水浸湿后,呈不同程度的湿陷性,会突然发生下沉现象,使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力,如果支护措施满足不了变化后的情况,极容易造成坍塌。

(三)黄土地层隧道施工要求

(1)要做好黄土构造节理和分布状况的调查,对因构造节理切割而形成的不稳定部位,在施工时重点注意加强支护,防止坍塌。

(2)施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则,紧凑施工工序,精心组织施工。在开挖时宜采用短台阶开挖法或分部开挖法(留核心法)。初期支护要紧随开挖面进行,并注意观察开挖面情况,及时紧凑的进行施工。

(3)开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法(留核心法),初期支护应紧跟开挖面施作。

(4)黄土围岩开挖后不能暴露时间过长,暴露时间过长围岩周壁风化至内部,围岩松弛会加快,进而造成塌方。因此宜采用复合式衬砌,在开挖时少扰动,开挖后及时喷射混凝土,并以锚杆、钢筋网和拱架支撑作为初期支护,快速形成严密的支护体系。必要时还可采用超前锚杆、管棚预支护加固围岩。在初期支护基本稳固后,进行永久支护的施工,并要求衬砌背后尤其是拱顶回填要密实。

(5)做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统,并妥善处理好陷穴、裂缝,以免地面积水侵蚀洞体周围,造成土体坍塌。在含水或地下水量较大的地层中,要做好排水设施,并采用井点降水法将地下水位降至隧道衬砌底部以下,以改善施工条件。

(四)黄土隧道施工的注意事项

(1)首先,做好洞口、洞门及洞顶的排水系统,并妥善处理好陷穴、裂缝,以免地面积水浸蚀洞体周围,造成土体坍塌;

(2)施工中如发现有失稳现象,应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。喷射机的压力不宜超过0.2MPa;

(3)施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面,如超挖过大,应用浆砌片石回填。如发现该处土体承载力不够,应立即加设锚杆或采取其他措施进行加固。钻锚杆孔时,宜采用干钻;

(4)在开挖与灌筑仰拱前,为防止边墙向内位移,宜加设横向撑梁顶紧;

(5)锚杆宜采用药包式或早强砂浆式锚杆。若拱部位于砂层时,为防止喷射混凝土层塌落,可用φ4~φ6mm的密钢筋网,紧贴开挖面作为固定初喷混凝土层之用;

(6)施工中如发现不安全因素时,应暂停开挖,加强临时支护,以便适应调整工序安排。

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