黄土隧道贯通方案

黄土隧道贯通方案赵世全甘肃兰州1工程概况郑西客专张茅隧道全长8483m，其中黄土段3190m，岩性为Q2黏质黄土，呈褐黄、棕黄色，垂直节理发育，含一定的孔隙潜水，属Ⅴ级黄土，开挖后拱腰部位易掉块。最大开挖断面为164m2，其初期支护采用喷锚、钢筋网及钢架联合支护形式，设计喷砼厚度35cm，钢架为Ⅰ25的型钢钢架，钢架间距80cm。其超前支护形式设计采用φ50小导管，每根长5.0m，环向间距40cm，每环46根，纵向每3.2m一环。2施工方案2#斜井开挖到DK226+090时，停止掌子面掘进，施做一环超前小导管，环向间距40cm，全环46根，在上导、中导加临时竖撑，预留核心土并封闭掌子面，同时紧跟仰拱和二次衬砌施工。当2#仰拱施工至下台阶、二衬施工至距下台阶不大于15m时，从出口往2#方向掘进。当隧道剩余30m后，锁脚锚管由2根增加至4根，隧道剩余15m后钢架间距调整为0.6m。施工中仰拱距掌子面距离控制在20m以内，二衬距仰拱距离控制在15m以内。接近贯通时仰拱距下导不超过5m。当隧道施工至中间部分剩余5m左右时，中、下导停止掘进，上导每2.4m（隔4榀）施作一环超前小导管，保证超前小导管搭接长度，直至上导贯通。上导贯通后，中、下导继续掘进，每次开挖为1榀间距，左右向错开开挖，至全隧贯通，及时施作仰拱及二次衬砌。3施工步骤⑴当2#开挖至DK226+090时，停止掌子面开挖，施做一环超前小导管，整修好开挖面，并做好临时支撑。网喷封闭掌子面，挂设20×20cmφ8钢筋网，喷射C25混凝土10cm。⑵2#施工仰拱至下导，施工二衬至下导距离不大于15m。⑶出口按台阶法继续施工，施工时严格控制台阶长度和每循环进尺，台阶长度不超过3m，每循环进尺一榀钢架间距。剩余30m时锁脚锚管由2根增加至4根，隧道剩余15m后钢架间距调整为0.6m。仰拱距掌子面距离控制在20m以内，二衬距仰拱距离控制在15m以内。接近贯通时仰拱距下导不超过5m。仰拱每次开挖长度不超过3.0m（隔5榀拱架），初支分次闭合，仰拱及仰拱填充及时浇筑，保证二衬与仰拱距离不大于15m。⑷当隧道施工至中间部分剩余5m左右时，出口上导每2.4m（隔3榀）施作一环超前小导管，保证超前小导管搭接长度，每次开挖长度为一榀拱架间距，拱架间距不超过60cm，开挖后及时封闭，稳步向前推进，贯通上导。⑸上导贯通后，中、下导继续掘进，每次开挖为1榀间距，左右向相错开挖，至全隧贯通。⑹及时施作仰拱及二次衬砌。4施工方法（1）2#临时支护由于2#掘进至分界里程DK226+090时,出口掘进至DK226+097,之间尚剩余7m。2#做好临时横撑及扇形支撑，网喷封闭掌子面，挂设20×20cmφ8钢筋网，喷射C25混凝土10cm，见下图1。图12#临时横撑及扇形支撑示意图（2）短台阶开挖施工中采用短台阶法开挖，即先采用φ50超前小导管护顶，将隧道断面分为上中下三个台阶分步开挖，仰拱紧跟下台阶并及时闭合成环。采用该法施工时，在上、中、下各台阶形成一定的步距，而且同一台阶左右工作面形成相互错开后，即可在各工作面按每循环进尺进行平行流水作业。施工时每循环进尺0.6m，各台阶步距控制在3m，同一台阶左右工作面错开1m。短台阶施工的主要工序如下,见图2：图2短台阶法施工工艺图①上导施工拱顶在小导管的保护下，人工风镐配合机械由上而下弧形开挖图中的①部并预留核心土，开挖后立即初喷4cm厚砼，封闭作业面；然后架立拱架，拱架间距0.6m，安装钢筋网片及连接钢筋，钻设系统锚杆和锁脚锚管并将拱架和锁脚锚管焊接牢固后复喷混凝土至设计厚度，形成较稳定的承载拱。为控制沉降，拱脚除锁脚锚管加强外，需进行扩大施工，提高承载力。②中下导施工在上导承载拱作用下，进行中下导施工。中、下导按以下方式开挖：首先开挖图中的②部，然后再开挖图中的③部，使同一台阶左右工作面错开一定的距离（一般控制在2榀拱架间距），而且必须等一侧初支完成并有一定的强度后方可进行另一侧开挖，严禁同一台阶侧墙对挖，使拱架悬空。最后再开挖图中的④部核心土。下导的开挖同中导的施工相同。⑶仰拱施工仰拱开挖长度每3.0m施作一次，距下台阶最大距离控制在10m，有条件时需紧跟，隧道剩余15m时仰拱需施工至下台阶。为减少仰拱填充混凝土施工缝，其初支分次闭合，仰拱衬砌和填充混凝土分次整体浇筑，长度控制在一幅栈桥长度范围之内即可。为了解决出碴、进料运输与仰拱施工之间的干扰问题，保证仰拱施工质量，加快施工进度，在施工过程中在已开挖仰拱上铺设栈桥，出碴运输车辆在栈桥上行驶，栈桥下进行仰拱以及仰拱填充施工。5监控量测为了真实反映监测结果，从而合理指导施工,确保安全，施工中派专人进行监控量测及信息反馈。在取得监测数据后，及时整理分析监测数据。结合黄土、支护受力及变形情况，进行分析判断，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及黄土和隧道结构的安全状况，并向有关人员提供相关切实、可靠的数据和记录，保证量测数据的真实可靠及连续性。（1）基本要求观测人员之间密切配合工作，观测数据应及时整理分析，及时向主管领导报告情况，并提供切实可靠的数据和记录，保证量测数据的真实可靠及连续性。观测数据均现场检查，室内复核合后方可上报，如发现观测数据异常，应立即复测，并检查观测仪器、方法及计算过程，确认无误后，立即上报，以便采取措施。（2）监控量测的项目本贯通段的监测项目列表如下。隧道贯通段观测项目汇总表序号监测项目测试方法测试精度1地表下沉水准测量法，水准仪、水准尺1mm2拱顶下沉水准测量法，水准仪、水准尺、钢尺1mm3二次衬砌前净空变化收敛计0．01mm4二次衬砌后净空变化收敛计1mm5仰拱沉降水准测量法，水准仪、水准尺1mm（3）观测点布置隧道工程的观测点主要有：地表下沉、拱项下沉、仰拱沉降及净空收敛。这些测点必须设在同一断面上，其量测断面间距及测点数量应根据围岩级别、隧道埋深开挖方法等确定，本隧道贯通段量测断面间距和每断面测点数量如下表。隧道贯通段量测断面间距和每断面测点数量表围岩级别断面间距（m）每断面测点数量净空变化拱项下沉仰拱沉降黄土52条基线3点1点（4）观测方法及频率①沉降监测采用精密水准仪和铟钢条码尺按三等水准测量进行，在未施工前应进行水准网布设，埋设水准点时，应埋在不受地面变形影响，和便于长期保护的稳定位置。首次观测时，适当增加测回数，一般取3次数据的平均值作为测点的初始读数。②拱顶下沉及净空收敛监测拱顶下沉量主要采用精密水准仪和钢尺，量测各测点与基准点之间的相应高程差，本次所测高差与上次所测高差相比较，差值即为本次沉降值。本次所测高差与初始高差相比较，差值即为累计沉降值。净空收敛是采用收敛计量测测点的距离。③观测频率本贯通断观测频率见下表。隧道贯通段观测频率表序号监测项目监测频率（距开挖或模筑后的时间）1～15天16～30天30～90天1洞内外观察开挖及支护后立即进行2地表下沉1～2次/1天1次/2天2次/7天3拱顶下沉1～2次/1天1次/2天2次/7天4二次衬砌前净空变化1～2次/1天1次/2天2次/7天5二次衬砌后净空变化1～2次/1天1次/2天2次/7天6仰拱沉降1～2次/1天1次/2天2次/7天（5）观测项目控制标准在信息化施工中，观测后应对各种观测数据进行整理分析，判断黄土的稳定性，本贯通断按如下标准控制。净空变化速度持续大于5mm/天，拱部下沉速度大于5mm/天，黄土处于急剧变形状态，应加采取措施，强初期支护系统。水平收敛速度小于是0.2mm/天，拱部下沉速度小于0.15mm/天，黄土基本稳定。6安全保证措施⑴安全岗位责任制度建立各级安全岗位责任制，逐级明确分工，责任到人。分项目部成立隧道贯通施工安全防护领导小组，项目部经理任组长，副经理、总工程师任副组长，全面负责贯通段施工安全防护工作，确保万无一失。施工中安排专职安全员24小时值班，发现异常情况，立即组织施工人员撤离至安全地带，确保人身安全，并及时向有关领导汇报。⑵安全技术交底制度施工前编制详细的安全施工方案和技术措施，逐级进行交底，下达安全作业指导书，对施工人员进行安全教育和安全作业交底。⑶安全检查制度严格安全监督，建立和完善定期安全检查制度。查思想、查管理、查制度、查现场、查隐患等。定期召开安全例会，会后检查落实情况。⑷开挖进尺不能大于0.6m，仰拱一次开挖长度不得大于3.0m，并要及时进行喷射砼施工。仰拱和衬砌紧跟，确保施工安全。⑸加强黄土量测及地表监测，根据量测结果及时调整量测频率。测点按5m一个断面布置。监测结果每日及时上报主管技术人员和有关领导，以便及时掌握黄土变化情况。当黄土变形发现异常情况时立即停止施工，并及时上报，确保施工安全。⑹对工人进行安全教育，深刻领会出洞的施工方法。⑺加强现场管理，严格值班制度，尤其是开挖作业中必须有专人指挥，24小时值班，确保施工安全。7应急预案（1）应急原则①突发事件应急工作，遵循预防为主、常备不懈的方针，贯彻统一领导、分级负责、反应及时、措施果断、依靠科学、加强合作的原则。②项目部定期、经常对可能发生的突发灾情的事故源进行检查、处理，尽可能降低其发生的可能性，并召集相关人员进行讨论、研究预案，将相关应急物资、设备、设施准备就绪。（2）应急机构项目部成立应急组织机构，配备充足的应急外资。（3）险情报告制度在施工过程中一旦遇到险情由应急领导小组成员调度及时准确的向上级领导及相关部门汇报。8结论：通过以上技术、组织、管理措施，本黄土隧道在保证质量的前提下，安全顺利的贯通。