大断面黄土隧道弧形导坑法施工工法详解.docVIP

大断面黄土隧道弧形导坑法施工工法 中铁二十三局集团三公司 丁维军 李志强 朱华平 何伟召 1.前言 随着我国高速铁路建设的进行，大断面铁路隧道施工全面展开，其特点是开挖断面大，因而施工难度大为增加，尤其是在湿陷性黄土地区，修建大断面客运专线隧道是隧道施工的一个难题。 大断面隧道的施工方法要根据断面形状、隧道长度、工期、地质、周围环境等条件综合确定，最关键的是要和隧道的地质相匹配。目前大断面隧道的施工方法主要有全断面法、弧形导坑法、CD法、CRD法和双侧壁导坑法等。 由中铁二十三局承建施工的郑西铁路客运专线有三座隧道，分别是凤凰岭隧道、高桥隧道及潼洛川隧道，均为大断面双线黄土隧道,隧道围岩多为砂质黄土和粘质黄土，Ⅳ级围岩开挖断面面积达155.08㎡,开挖断面宽度达14.82m,开挖高度达12.8m，设计施工方法有弧形导坑法、CD法、CRD法和双侧壁导坑法，施工过程中，在吸取郑西公司及各方专家的经验和局处有关专家的指导下，先在凤凰岭隧道Ⅳ级围岩地段（长286.8m）采用弧形导坑法施工取得成功后，对潼洛川隧道Ⅳ级围岩段(长3145m)，采用弧形导坑法已施。施工过程中,在保证施工安全质量的前提下,平均月成洞可达60m, 在无水粘性老黄土地段，依据监控量测结果,及时调整施工参数，将“三台阶七步开挖法”调整为“两台阶四步开挖法”，取得单口月成洞达78m的高产纪录。该成果大大加快了施工生产进度，济济社会效益明显，其技术水平达到了国内先进水平，并在2007年被评为集团公司企业级工法、2008年度铁道建筑总公司科技进步奖三等奖。 2.工法特点 2.1综合新奥法与矿山法的施工特点，实施严格控制开挖步序和步长的多层台阶法开挖、及时封闭成环。 2.2严格控制隧道沉降变形，确保变形值在规定范围内。 2.3以型钢钢架、喷锚混凝土构成的支护结构安全可靠。 2.4全过程监控量测，根据量测信息及时调整支护参数，使施工全过程处于受控状态。 2.5采用四部开挖作业简便，不需要用特殊的机械设备，容易推广应用。 3.适用范围 适用于黄土隧道Ⅳ级围岩及以上地段，部分富含水的地下工程，需要严格控制洞体变形的大跨度隧道和类似地下工程。 4.工艺原理 弧形导坑法，分台阶开挖，分台阶支护，预留核心土，降低开挖高度减少对围岩的扰动，通过超前小导管，锚网喷支护系统，形成全断面支护封闭结构，控制围岩的变形（见图4-1）。施工中以监控量测数据、数据处理，信息反馈指导施工。 5.工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程（图5.1所示） 图5.1 施工工艺流程图 5.2 操作要点 5.2.1拱部超前支护：施工超前小导管 在围岩土质含水量较大或有掉块时施工拱部超前小导管，避免开挖时超挖过大，防止掉块影响工人作业安全。 1、在开挖支护前，对拱部周边按设计施作Φ42mm，L=3.5m，α=5～10度，超前小导管进行超前支护。小导管环与环间距0.8m×2榀=1.6m，搭接长度1.9m。 2、针对黄土隧道的特点，超前小导管施工采用ZM-12T型煤电钻钻孔，用YT28型风枪顶进超前小导管的施工方法，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，JYZ－2型注浆泵进行注浆作业。超前小导管间距按设计要求一般为40cm，围岩较差地段可缩小为30cm，管内充填M20水泥砂浆。纵向搭接长度不小于1.5m。 5.2.2 开挖 郑西铁路客运专线隧道Ⅳ级围岩段设计开挖断面尺寸为： 14.82m×12.80m（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3～5m，中部超前下部3～5m，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3.5m左右，下部台阶控制在3.5m左右。具体的开挖步骤为： 第一步： 1、利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部Ф42超前小导管。2、机械开挖①部，人工配合整修。3、施作①部初期支护，即初喷4cm厚混凝土和架立型钢钢架，钻设锁脚锚管。4、钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 第二步： 1、机械开挖②部，人工配合整修。2、初喷4cm厚混凝土。3、接长型钢钢架，并设锁脚锚管。4、钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 第三步： 1、在滞后于②部一段距离后，机械开挖③部，人工配合整修。2、初喷4cm厚混凝土。3、接长型钢钢架，钢架基础垫设槽钢或混凝土垫块并设锁脚锚管。4、钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 第四步： 1、开挖④部，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同②。 第五步： 1、在滞后于④部一段距离后，机械开挖⑤部，人工配合整修。步骤及工序同③。 第六步：根据