万方数据 ・隧道施工技术・表１喷层／ｅｍ丁维利一大断面黄土隧道二台阶四步开挖施工技术初期支护设计参数钢筋网ｅｓ锚杆类型长度／ａｔ度约３．９ｍ，开挖并预留约１．３ｍ的核心土，第二部开钢架预留系统锚杆围岩挖至隧道最大跨度处，第三步开挖至仰拱底面，最后进行隧底开挖。（２）弧形导坑开挖高度调整：在保证质量及安全的前提下，对各部开挖高度作了调整，第一部开挖到拱部１５６。处，高度为５．８ｍ，核心土顶面至拱顶高度不变，为２．５ｍ；第二部开挖至仰拱顶面；最后进行隧底类别位置锚杆类型长问度／ｍ距／ｍ位置间距／ｍ位置间距／ｃｍ钢架类型间距变形量／（榀／ｍ）／ｃｍⅣ老黄土２６拱部药包２．５ｌｘｌ边墙砂浆３．５ｌｘｌ拱墙Ｚ０×２０１２０ａｌ／ｏ．ｇ１０２大断面黄土隧道Ⅳ级围岩段开挖方法的改进（１）设计Ⅳ级围岩开挖方法为弧形导坑法，分为４开挖。此开挖方法即将第二部开挖分配到第一部和第三部开挖合并的方法，这里称为弧形导坑二台阶四步开挖法。弧形导坑法二台阶与三台阶的对比见表２。个部分（含仰拱）进行开挖，第一部分为拱部，开挖高表２弧形导坑法二台阶与三台阶的对比编号ｌ三台阶二台阶喷射混凝土纵向施工缝多，整体性差台阶数量多，作业空间小，锁脚锚管及系统锚杆施作空间小，施作角度难以控制喷射混凝土空间小，喷射角度难以控制上导坑扩大拱脚开挖时易掉土上导坑开挖扩大拱脚后所形成的拱形弧度小（８００），相对刚度较大，支护后变形以沉降为主（拱脚沉降与拱顶沉降基本一致），柔性变形小，以整体沉降为主，应力重分布较差台阶数量多．封闭时间长开挖中部台阶时上部拱脚沉降较大（一般为２—３ＣＩＩＩ）台阶数量多，增大了仰拱跟进的距离，封闭成环时问长作业空问小．须配备中小型机械进行施工，人工劳动强度大作业循环次数多，机械干扰大，进度慢喷射混凝土纵向施工缝少，质量易控制，整体性好增大了锚杆作业空间，便于施作将核心土侧面开挖成台阶形。作为喷混凝土的作业平台，喷射角度易于控制扩大拱脚开挖后稳定性较好上导坑开挖支护后拱顶沉降与两侧收敛同步进行，拱脚沉降量小，以柔性变形为主，促进了围岩与支护结构一起进行应力重分布，围岩稳定快减少循环台阶数量，提前一个循环即可封闭成环减少了一个开挖台阶，拱顶沉降相比明显减少减少了台阶循环数量，缩短了施工步长。更易于控制仰拱及二衬跟进工作面的距离增大作业空间，能够选用中大型挖掘机的进行作业，提高了机械效率，减少人工劳动强度减少了一个台阶二个作业面，循环次数少，仰拱能够及时跟进，保证同步作业，施工进度快质２量３ｌ２安全３４５１进度２３弧形导坑二台阶四步开挖法适用范围及施工方法３．１（１）开挖机械的选型进入Ⅳ级围岩弧形导坑法开挖后，其作业空间较原Ｖ级围岩施工远远增大，已不再受挖掘机作业空间的限制，１台ＰＣ２２０挖掘机进行开挖，其作业大臂可以在下部台阶完成弧形导坑的开挖工作，这样可以大大缩短台阶长度，边墙（下台阶）及仰拱开挖能够及时跟进。（２）锚杆钻机的选用采用ＺＭ一１２Ｔ型煤电钻钻设锚杆孔，既可解决在土质隧道施工采用有水钻孔设备软化围岩，又可解决在土质隧道施工中采用常规的冲击钻不宜排碴、成孔困难的难题，且在开挖高度调整过后增大了作业空间，解决了因钻机作业空间小造成锚杆角度方向不直的问题，有效地提高了在土质隧道的成孔速度和安全性。（３）运输方式的选择采用ＰＣ２２０挖掘机及ｔ适用范围二台阶四步弧形导坑开挖方法适用于隧道内无地下水，且以含水量较小自稳能力较强的黏质黄土为主的大断面隧道。３．２施工方法及机械选择施工严格遵循“短开挖、留核心；早封闭、快成环；强支护、稳拱脚；严控水、紧仰拱；勤量测、速反馈”的施工原则，采用挖掘机开挖成形，并预留３０—５０ｃｍ采用人工修整的方法进行，这样避免了机械开挖时对围岩的挤压破坏造成掉块现象。因台阶高度较大，机械作业空间较大，能够满足上下两台阶同时作业，相互干扰小。本方法按成套大型无轨装碴、无轨运输机械化作业的施工方案组织施工：隧道开挖采用１台ＰＣ２２０挖掘机开挖，人工配合修整轮廓，用１台ＺＬ一５０侧翻装载机装碴，配备１５ｔ自卸车出碴。仰拱、填充施工时放置便桥，以减小施工干扰，实现平行作业；二次衬砌采用洞外自动计量混凝土拌和站生产、混凝土输送车运送、全液压钢模板台车拱墙一次全断面衬砌。１ＺＬ５０Ｃ侧翻装载机配合出碴，采用货箱短而高的１５自卸汽车运输，其转弯灵活，易装卸。４开挖支护施工工艺４．１开挖老黄土土质结构较紧密、壁立性好，有一定的自稳能力，局部易坍掉块等特性。因此，在这种土层中施工万方数据 丁维利一大断面黄土隧道二台阶四步开挖施工技术・隧道施工技术・时要求施工工序紧凑，封闭及时，否则将会出现喷层开裂、局部掉块等现象。采用弧形导坑预留核心土法开挖，即在隧道的开挖和支护的过程中，在２个台阶上分３个开挖面，以前后３个不同的位置相互错开，同时开挖，然后由上至下，分部位依次支护，形成支护整体缩小作业循环时间，逐步向前推进的作业方法。其中，上台阶采用环形开挖预留核心土，下台阶左右交错开２～３ｍ（即３—４榀钢拱架）进行开挖。为保证施工进度，达到黄土隧道快速施工的目的，隧底开挖利用上部进行支护的作业时间进行一次开挖不超过３。２ｍ，并且放置便桥，这样可最大限度地减小各部施工的干扰问题。弧形导坑预留核心土开挖法工序见图１。位，采用煤电钻钻孔，然后采用高压风管清孔，边墙锚杆打孔时要稍向下倾斜，以便灌注砂浆。拱部锚孔清吹干净后，先塞入已浸泡水的锚固卷，然后用电钻将杆体抵到设计深度，最后加垫板和螺帽，待锚固卷有一定强度后拧紧螺帽。（４）挂钢筋网网格间距为２０ｃｍ×２０ｃｍ。挂钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋网按照岩面的实际起伏形状铺设，与支护岩面间隙约３ｃｍ，钢筋网在钢筋加工场加工成片，安装时钢筋网与钢筋网搭接处点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。（５）复喷混凝土架立钢架后应尽快进行喷射混凝土作业，喷射混凝土分层进行，每层厚度５—６密实造成强度不够。４．３仰拱ｃｍ，喷射顺序由下往上防止上层喷射料虚掩拱脚和墙脚不从仰拱开挖到支护完成工序之间，隧道是处于最不稳定的状态，根据量测情况开挖仰拱会产生边墙内挤和下沉，所以围岩条件差时应减少一次开挖长度并①①②①ｌ图１！兰＝！墨③④使初期支护迅速封闭成环。土羹仰拱施工与掘进施工平行作业，为解决仰拱施工和其他工序的干扰问题，采用仰拱便桥，形成立体交叉平行作业体系，使仰拱施工与其他施工工序不相互干扰，仰拱便桥采用型钢钢架加工。采用二台阶四步开挖法，仰拱开挖距工作面的距离可控制在１８ｒｎ以内，二衬距工作面的距离可控制在４０二台阶四步开挖法工序（单位：ｍ）４．２初期支护ｍ以内，加大了大断面黄土隧道施工的安全性。黄土隧道的初期支护由钢拱架、径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，开挖后及时进行初喷，初喷后施作钢拱架、超前支护、安装锚杆、铺设钢筋网、最后进行复喷。（１）初喷混凝土５围岩监控量测黄土隧道施工的一个显著特点就是在上一台阶支护后趋于稳定的情况下，下一台阶开挖时对围岩的二次扰动造成拱部的围岩下沉和水平收敛，出现二次变形，因此，必须在隧道施工全过程作好监控量测工作。监控量测项目主要有拱顶下沉和水平收敛，地表沉降以及开挖面的地质与支护状况观察，及时分析反馈。施工支护参数的调整及施做二衬的时间必须依据量测资料的分析和围岩稳定性判定进行，这对隧道施工的安全控制至关重要。５．１喷混凝土分２次进行，初喷４ｃｍ及早封闭围岩，初喷必须在开挖后２ｈ以内完毕，以防黄土风化造成收敛变形过大及掉块现象。喷射混凝土采用湿喷机喷射，混凝土由洞外拌和站集中拌料，混凝土运输车运送到工作面。上导坑采用提前挖好的喷射平台进行喷射作业，下导坑采用自制作业平台进行喷射作业，保证了喷射方向与喷射面垂直。（２）钢拱架安装为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物，并在钢架基脚处设［３２ａ槽钢以增加基监控量测管理程序（图２）５．２变形管理等级（表３）表３变形管理等级管理等级ＩⅡ底承载能力，同时每侧安设２根弘２锁脚锚管将其锁定，底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭。（３）锚杆安装在初喷混凝土完成后，按设计要求及时安设锚杆。先在岩面上画出需施设的锚杆孔铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹＳＴＡＮＤＡＲＤＤＥＳＩＧＮ２００７（增刊１）管理位移ｕｏ＞（２Ｕ。／３）（Ｕ。／３）≤Ｕｏ≤（２Ｕ。／３）Ｕｏ＜（Ｕ。／３）施工状态采取特殊措施加强支护继续正常施工Ⅲ注：Ｕ．：洞室极限位移，％洞室实测位移。１１ｌ万方数据 ・隧道施工技术・丁维利一大断面黄土隧道二台阶四步开挖施工技术表５开挖及支护主要机械设备序号名称规格型号产地数量ｌ挖掘机ＰＣ一２２０日本２２装载机ＺＬ一５０柳州ｌ３自卸汽车红岩１６ｔ重庆４４电动空压机４Ｌ一２０／８、２０ｍ３／ｒａｉｎ太原２５轴流通风机ＳＤＦ（Ｃ）一ＮＯｌｌ．２２山西２６混凝土拌和站ＨＺＳ６０．６０ｍ３／ｈ山东ｌ７混凝土强制式搅拌机ＪＺ５００陕西ｌ８混凝土搅拌运输车ＪＣＱ８容量８Ｉｌｌ３北京２９高速制浆机ＺＪ一４００上海１１０高压注浆泵Ｍ４００成都２１１煤电钻ＺＭ一１２Ｔ山西６厂———————————————］１２潜水泵５．５ｋＷ山西２塑堡三姿塑塑１３混凝土湿喷机ＴＫ一９６ｌ成都３图２量测管理程序１４多功能作业平台非标自制ｌ１５型钢弯制机非标自制１５．３增设量测项目１６防干扰平台非标自制ｌ１７地质钻机ＭＫ５１在开挖方法改进后，施工进度得到了提高，为了更武汉１８潜孔钻成都１好更快反映围岩变形情况，除每２０ｍ作一测量断面１９凿岩机ＹＴ一２８天水２外，还根据施工情况增设量测项目：下部开挖过程中上部拱脚的沉降、下部左侧开挖时右侧拱脚的沉降等，由７劳动组织于Ⅳ级围岩段埋深较大，所以，未进行地表沉降观测。５．４围岩量测频率根据改进后的施工方法，对台阶循环次数减少了，围岩量测频率按日变形量和距开挖面距离双因素但每个台阶开挖时的工作量增大，如机械开挖后预留指标控制：３０—５０ｃｍ土体采用人工修整等工作量的增加，每个（１）Ｕ≥５ｍｍ／ｄ或距开挖面距离＝０—１Ｂ：每日工班人员配置将有所加强，主要体现在人工修整及喷２次：射混凝土时的配合人员，劳动力按排见表６。（２）５ｍｍ／ｄ＞Ｕ＞０．２ｍｍ／ｄ或距开挖面距离＝（１表６劳动力安排人—２）Ｂ：每日１次；施工任务掘进组运输组喷锚组构件机械保障组合计人数（３）０．２ｍｍ／ｄ≥Ｕ或距开挖面距离＞２Ｂ：每３日１加工组管理组老黄土段１６１４３２ｌＯ８１０９０次，５日后变为７日１次。（注：Ｕ表示日变形量；Ｂ为隧道开挖宽度，本隧道８结语按１５ｍ计）５．５二台阶与三台阶量测数据对比（表４）郑西铁路客运专线凤凰岭隧道全长８３９ｍ，１Ｖ级表４开挖方法改进前后的量测结果对比围岩段５８０ｍ，其中西安端施工３２９ｉｎ采用二台阶四步开挖法后，支护封闭时间短，初期支护变形小，围岩稳拱顶沉降围岩收敛／ｒａｍ沉降变形／ｍｍ拱腰最大跨处边墙底部初期支定快，确保了隧道的施工安全，并加快了施工进度。凤发生时间护裂缝地表沉降三台阶二台阶三台阶二台阶三台阶二台阶情况及裂缝凰岭隧道出口从２００６年９月初开始进入Ⅳ级围岩施开挖法开挖法开挖法开挖法开挖法拜挖法拱部开挖支护工以来，隧道施工进度一直保持着良好状态，至２００６１８—６３１４—２３９一１６Ⅳ级围岩中（下）部开挖支护两种开埋设已达年底隧道全面贯通，月平均进度达到了８２Ｉｌｌ，最高月２３～４０８—２３下部开挖支护挖方法到８０ｍ进度达到了９０ｍ，取得了良好的社会效益。８—２４５～２３６一１７５一１４７—２ｌｇ—１９均未发以上．两仰拱开挖支护现初砌种开挖方２一１１ｌ—ｌＯ１—１Ｉ２一１１３一１３２—９支护法均未引参考文献：仰拱及填充０～４０—５Ｏ—１００～７Ｏ一９０—７裂缝起地表沉［１］ＴＢｌ０２０４－－２００２，铁路隧道施工规范［Ｓ］．实测最大值１２４６１５３４６３８３３降及裂缝［２３ＴＺ２１４－－２００５，客运专线铁路隧道工程施工技术指南【ｓ］．［３］贺廷西，苏万军．石太铁路客运专线大断面黄土隧道施工技术［Ｊ］．铁道标准设计，２００７（４）．【４］柳建斌．浅谈铁路客运专线隧道质量控制【】］．铁道标准设计，凤凰岭隧道出口开挖主要机械设备配置见表５。２００７（４）．１１２铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹＳＴＡＮＤＡＲＤＤＥＳＩＧＮ２００７（增刊１）万 方数据６机具设备配置