黄土隧道施工组织设计

黄土隧道施工为了预防在黄土中开挖隧道的大变形和坍塌问题，采用台阶分布开挖法（又称环形开挖留核心土法），结合喷射砼及时封闭开挖面，用超前管棚支护、钢拱支撑、挂网、打锚杆等来加强土体强度及限制围岩应力重新分布，实施短开挖，快循环来减少对土体的扰动，是目前黄土隧道施工的较完整的方法。1.施工方法及工艺要点1.1根据工地实际情况，设计并施打超前管棚。钢管真径一般为ф60mm，长4.5m，间距30cm，外插角20，首尾相接长度不少于1.5m。钢管内充填20号砼或者水泥砂浆。1.2上半断面人工用风镐及电铲掏槽。掏槽宽度约1m，纵向掏槽深度每次约0.8m。1.3开挖后立即射砼封闭断面。喷射4cm厚的20号砼，封闭开挖断面，以免孔隙水从断面处渗出，而使土体失稳。1.4架钢拱及挂网。钢拱规格为Ⅰ20a，按设计断面计算用量。拱架之间的间距依每次开挖长度约为0.8m，每榀钢拱纵向用ф20钢筋连接，钢筋间距1.2m。管棚尾端焊接于拱架腹部，以增强共同支护作用。ф8钢筋网格间距为20cm×20cm。1.5喷射砼填充钢拱间空隙。拱架与开挖轮廓之间的所有间隙用20号砼喷射充填密实，先喷拱架与轮廓之间空隙，再喷拱架，然后再喷拱架之间，直至喷到规定的厚度。1.6按上述1－5的方式开挖5m左右后，开挖支撑掌子面的核心土支持部分。1.7在上半断面初期支护稳定的条件下，开始开挖下半断面：首先通过在上半断面的钢拱的拱脚打注浆锚杆，以防止拱架及围岩变形与下沉。钻进后进行注浆，两侧以等间距各打5根锚杆。经过做试验，这样的锚杆与黄土结合后，抗拨力可达8t以上。1.8开挖出碴完成后立即喷射砼封闭围岩，然后架钢拱支撑和挂网，经分层喷射砼直到设计厚度。再铺设土工布防水板，做二次衬砌。2.施工工艺流程图3.劳动力组织及进度指标管棚及锚杆安装3－5人开挖工8－12人测量放线施打超前管棚上半断面环形掏槽喷砼架钢拱及挂网喷砼开挖核心土拱脚打注浆锚杆管棚加工制作选定配合比钢拱加工制作钢筋加工试件强度锚杆加工开挖下半断面喷砼施作防水层仰拱及砼填充二次全断面衬砌砼强度试验喷砼13人架钢拱及挂网8人出碴10人砼衬砌16人管棚、锚杆、钢拱制作4人在砂粘土层无渗水时，采用每循环1.0m进尺，月进度可达成洞36m以上。在砂粘土层有渗水及砂层中无渗水时，采用每循环0.8m进尺，月进度可达成洞30m。以上。在砂层有中渗水时，严格控制每循环0.6m进尺，月进度可达成洞20-26m以上。4.主要施工机械4.1采用国产WES－12A型煤电钻改制成开挖风镐10台。4.2自制砼衬砌台车1台。4.3PC-200挖掘机2台。4.4其余如手持风钻（锚杆）、砼喷射机、电焊机、钢筋切割机、砼搅拌机、出碴车辆、装载机、注浆机、空压机、变压器等按常规隧道施工配置。5.质量控制要点5.1严格控制管棚角度5.2严格喷射砼工艺，按配合比拌制砼料，特别要严格控制外加剂掺量。新旧砼面要清洗至露出砼的本色，没有泥土或杂物。分层喷射，以保证喷射砼的质量。5.3保证立拱质量。注意螺栓松紧程度和连接筋的焊接质量。5.4确保钢筋网与围岩紧密相贴，钢筋网必须连接牢固，否则喷射砼时会振动钢筋网，从而降低喷射砼质量。5.5保证核心土的大小和长度5.6清除拱脚积水与淤泥，通过打拱脚锚杆或扩大拱脚认真加固拱脚，加强纵向联结等，使初期支护与围岩形成完整体系。5.7尽量单侧落底或双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空；控制落底长度，视围岩情况采用1-3m，不大于6m。5.8减少上、下台阶施工的相互干扰，并及时封闭成环。5.9找出每道工序的合理施工时间，各工序严格按标定时间进行控制，从而缩短循环作业时间，减少开挖面土体的暴露时间。5.10及时监控量测围岩，观察拱顶，拱脚的收剑情况，据此调整初期支护参数。6.安全及环保措施6.1首先做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，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。6.2在含有地下水的黄土层施工时，洞内外排水沟应进行铺砌，必要时应配合井点降水等将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以保施工顺利进行。6.3在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。6.4如发现工作面有失稳现象，应及时用喷砼封闭，加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。6.5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它措施进行加固。6.6在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，宜加设横梁顶紧。6.7喷射机所用的压力，一般以不超过0.2Mpa为宜。6.8若拱部位于砂层时，为防止喷砼层塌落，可用Ф4mm的密钢丝网紧贴开挖面作为固定初喷砼用。密网用两根Ф8mm，长35cm的锚钉加以固定；也可用2根Ф22mm的环向钢筋将网压紧在开挖面上，以防喷砼时钢丝网脱落。6.9钻锚杆孔时，宜采用干钻，锚杆采用药包式或早强砂浆式锚杆。6.10施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便取适应性的工序安排。