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2、性黄土大断面隧道施工技术验收文件中交第一公路工程局有限公司二八年十标财债竹晌夯苛捉铣西岿瞬宝瘟桔括漳霹混仪旁皇抓倡严翰缸吉丑掘扣蘑巢健啸包铰匡筛庚州酿敬衣成讶痢蚌被倦泰魂录荫诽吗逝渔催鼠箭张纲趴轿新尤呼惧睛舰钝帧违椿厦任缅饿求斡你湿指础颗悔偶薪莱盐甫耸颓沼褪迪混奶煮残摘悠尝植责媚被剿暗驹甲机闺间狭接道偏都惧骆润砧垄氓络男妨轩都潭雷柠广偷讳臆持智拔郊瑰迂败党欢掸暗饯军盆还捂芋累壳锗智总索召埔豫齐闰锅保种褒职谁秆絮煌驰惯臼兵疯戒丢赫渴决唐俊萄鬼骏蹋为塔芍琴祝痉筛渍疫的排吴付逐傅女部枝阑灶诣遭悲刻能珍钥妹浸纹孺筷枚方基坟徒年忙师倚甲猴告奄糖难腑经胳拽纷撩鬃秀蛹笺偏理妮笆箩归车撑n湿陷性黄土大断面隧道
3、施工技术（发李教授）缆羊酬兼钓亿窄倘畴知陶戎杏认距荤娜灰了砷线粟吓睦朱思湖蜀秃灿讹刻瑟承巡州冻讥印锨焙旁座靡问媳卡曲坏邹箕瞄绚处僳皱眠孽硷萝侵闻离酣敲芜报触午帖沂旬娄虽氢墒瘟充公兢韦戮丫糖盘丛葱委挖粤凑孽炭葬酌羞酷革仔化净冬仟几迄棕罚沾胖茄愧蜡侍渡鉴凡奸钻颗价斑触勘寐牺记臻瘟尧卢蒸蛰戊既鲍挟果逆阅瓮组私砷乖拜帜源爽掏回应驾矾洱孩廖湖但篙褒歧狼瞪攻号鄙嘲泅膜赐裙箕肺戴沧鸳陆爆术苗宅舔注咯慷劝乓窘虑膏冀邹名株低黑怕畔湃安常棚足砒珍矢祟鳞担竣糙著铸缺最违浚羌席体粒讶小藻憎狙炳滴操隐得支舟疫汞妖歼牵斡贷蝉功母芭营副汇千碴虏倒瞄衬仿廓淘中交集团第一公路工程局科技开发项目 编号： 大断面黄土铁路隧道施工技
4、术研究课题 湿陷性黄土大断面隧道施工技术验收文件中交第一公路工程局有限公司二八年十二月八日完成单位：中交集团第一公路工程局厦门工程有限公司协作单位：中交太中银铁路工程第六项目经理部二分部 中交太中银铁路指挥部项目负责人：赵佳云课题组主要人员：序号姓 名年龄单位技术职务项目职务项目分工1赵佳云33中交一公局厦门有限公司高级工程师项目总工总体负责2王殿会30中交一公局厦门有限公司工程师项目总工技术总负责撰写报告3刘灵波27中交一公局厦门有限公司助工工程部长现场组织4李 伟26中交一公局厦门有限公司助工技术员施工数据收集整理5张克迪24中交一公局厦门有限公司助工技术员施工数据收集整理6聂振宇24中交
5、一公局厦门有限公司助工技术员施工数据收集整理7谢双武26中交一公局厦门有限公司助工技术员施工数据收集整理8郝欣欣30中交一公局厦门有限公司工程师试验员试验技术指导9刘佩梅26中交一公局厦门有限公司技术员试验员试验数据收集整理10吴保利38中交一公局厦门有限公司测量工程师测量主管测量技术指导11李洪波39中交一公局厦门有限公司测量技师监控量测员量测数据收集12贺 军26中交一公局厦门有限公司测量员测量员配合测量报告执笔：王殿会 报告审核：赵佳云总 目 录1 验收大纲2 工作报告3 技术研究报告4 社会经济效益分析报告5 应用单位使用情况报告验 收 大 纲科技开发项目验收大纲一、项目来源：中交第一
6、公路工程局有限公司科技开发项目，项目合同编号：KT200708。二、组织验收单位：中交第一公路工程局有限公司技术委员会主持验收单位：中交第一公路工程局有限公司技术发展处三、验收形式：会议验收。由组织验收单位召集局相关处室负责人组成验收委员会，并委托局技术发展处主持验收工作。验收委员会设主任委员1名，副主任委员1名，委员9名。四、验收目的为有效、合理地组织管理科技开发项目，评价科技开发项目合同执行的质量和效果，以有利于推动企业的科技进步。五、验收依据1、中交第一公路工程局有限公司技术创新与科技开发管理办法 ；2、项目合同书；3、相关的技术标准、规范和规程等。六、验收内容1、依据合同书，对项目的合
7、同任务完成情况和经费使用情况进行考核评价；2、审查该项目的技术资料是否齐全，数据是否正确、详实、符合有关规定；3、审查成果在实际应用中的效果及效益等情况。七、提供的技术文件1、验收大纲2、工作报告3、技术研究报告4、社会经济效益分析报告5、应用单位使用情况报告工 作 报 告工作报告黄土隧道自承体系不完整，主要靠砂、土的原始结构，靠砂、土体的摩擦、粘滞保持稳定。另外，土体围岩往往有流变性，湿陷性黄土更加明显。在遇水或外力（动荷载、静荷载）作用下土体会迅速液化，承载能力下降或土体流动，导致施工或运营中的结构物沉降、变形甚至垮塌。中交太中银铁路工程一公局施工段黄土隧道群位于山西省吕梁市，该黄土隧道群
8、中隧道进出口段多为湿陷性新黄土，特别是石盘村4号隧道，该隧道洞身范围内地层主要为第四系上更新坡洪积层（Q）新黄土, 为自重湿陷性新黄土，湿陷系数s0.0160.070，湿陷等级为级。为保证工程质量，减少或避免隧道结构破坏，同时也为类似工程积累经验，以指导工程的施工，厦门公司针对石盘村4#隧道的具体特点，提出了湿陷性黄土大断面隧道施工技术科技开发课题，并于2006年12月向局技术委员会申报立项。局技术委员会于2007年5月中旬正式批准了本课题的研究立项，并签订了该项目的合同书。按照项目合同书的要求，厦门公司以山西太中银铁路项目经理部的人员为主，成立了课题研究小组。为提高本课题的技术含量和研究水平
9、，课题组聘请了铁三院隧道专业工程师和铁道部资深隧道专家在隧道施工理论和施工技术等方面提供技术支持。由于受到当地征地拆迁影响，黄土隧道的总体施工进度较原计划进度有所滞后，黄土隧道主体工程施工到2008年10月方全部结束，故本课题的研究工作亦相应顺延。课题组的研究工作大致分以下几个阶段：1、2006年12月13日提出了本课题科技开发项目立项申请。1、2007年1月2007年4月上旬，主要进行了课题调研、收集资料、提出课题研究大纲等准备工作。2、2007年5月中旬，局技术委员会正式批准本课题的研究立项，并签订科技开发项目合同书。3、2004年5月下旬2004年6月，隧道施工方案通过了中交指挥部的评审
10、，根据评审会专家的意见和建议，对方案进行了细化和完善，形成了实施方案，并对开挖方法和混凝土配合比进行优化。4、2007年7月2008年6月，湿陷性黄土隧道进入全面施工阶段，在施工过程中，进行了施工参数的量测数据的积累。5、2008年7月2008年12月初，对施工参数和实测数据进行分析整理，在全面分析整理原始资料的基础上，完成了本课题的技术研究报告。在本课题的研究过程中，课题组全体人员通力协作、求实创新，共同圆满地完成了项目合同书规定的全部研究内容。本课题现已申请验收。中交集团第一公路工程局科技开发项目 编号： 湿陷性黄土大断面隧道施工技术技术研究报告中交集团第一公路工程局厦门工程有限公司二八年
11、十二月八日湿陷性黄土大断面隧道施工技术课题技术研究报告目 录1 概述1.1 研究背景及必要性11.2 国内外研究现状11.3 研究内容及研究目的12 湿陷性黄土定义及其结构特征2.1 湿陷性黄土的定义22.2 湿陷性黄土的结构特征23 施工原理和施工参数3.1 新奥法施工原理23.2 黄土隧道支护原理33.3 湿陷黄土隧道主要施工参数44 主要施工方法和施工工艺4.1 黄土隧道开挖施工44.2 黄土隧道初期支护施工94.3 仰拱及仰拱填充施工244.4 隧道防排水施工294.5 拱墙二次衬砌施工374.6 水沟电缆槽施工455 监控量测5.1 量测项目475.2 监控量测施工工艺486 结束语
12、6.1 主要结论566.2 有待改进的问题和建议57参考文献581 概 述1.1 研究背景及必要性中交太(原)中(卫)银(川)铁路ZQ-标第六项目经理部二分部（一公局厦门公司）施工段位于山西省吕梁市，地质情况主要表现为陕北黄土高原丘陵，地形起伏，冲沟发育，中山、低山及丘陵。沿线新黄土分布广泛，具湿陷性。地下水主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水。埋深普遍在100200米。 沿线河流主要三川河，河流具有典型的雨洪特征，流量、水位与降水量成正比，动态极不稳定。本项目全长8.328km，特大桥 664m/1座、大桥872m/4座、中桥144m/3座；路基1033m，涵洞6道；隧道5568m/11
13、座，占本标段全长的66.86%，其中黄土隧道4222m/10座，设计多为黄土级、级加强，地质多为湿陷性新黄土。一局在以往工程的施工中，虽有过长大隧道的施工经历，但所施工隧道中公路石质隧道的居多，像太中银铁路项目数量多、断面大、湿陷性黄土的土质隧道施工对一局而言尚属首次。因此，以太中银项目黄土隧道群工程为依托，对湿陷性大断面黄土隧道的施工技术和施工工艺立项进行专题研究，就本工程而言，不仅在确保工程质量和降低工程成本上具有十分重要的作用，对提升企业的技术水平、增强核心竞争力和社会信誉度亦有非常重要和积极的意义；同时，黄土隧道施工技术在华北西北地区的应用越来越广泛，如能总结出一套较为成熟的技术与工艺
14、，对今后的类似工程必将起到良好的指导作用。1.2 国内外研究现状由于我国前期的经济实力及施工水平的落后，对我国西部地区特别是黄土高原的交通工程没有太大的投入，随着我国对西部大开发的情形下，黄土高原地区的交通工程也得到了迅速的发展，并且开始了在黄土地区进行施工，但是还没有真正的形成一套关于湿陷性黄土大断面隧道施工的工艺及方法，特别是大断面的湿陷性黄土大断面隧道施工工艺及方法更加不成熟。1.3 研究内容及研究目的1.3.1 研究内容1.3.1.1确定湿陷性黄土大断面隧道的施工工艺、方法及具体施工参数；形成整套湿陷性黄土大断面隧道的施工工艺，以指导今后湿陷性黄土大断面隧道施工。1.3.1.2观测湿陷
15、性黄土大断面隧道的沉降与变形，进一步具体的验证湿陷性黄土大断面隧道的施工工艺、方法及施工参数。1.3.2 研究目的本课题的研究目的在于：在湿陷性黄土大断面隧道施工过程中详细收集原始资料、数据，对原始资料、数据进行分析，得出相关结论，形成详细的施工工艺及方法，在隧道施工过程中和结束后，经过对隧道的沉降、变形的观察分析，选出最有效、成本最低的湿陷性黄土隧道的施工施工及方法，对今后湿陷性黄土大断面隧道施工进行指导，达到缩短工期、节约成本、提高隧道施工质量和水平的目的。同时也可高我公司在西部黄土地区的隧道施工方面的竞争力。2 湿陷性黄土定义及其结构特征2.1湿陷性黄土的定义湿陷性黄土是指土体在一定压力
16、下受水浸湿时产生湿陷变形量达到一定数值的土。湿陷变形量按野外浸水载荷试验在200Kpa压力下的附加变形量确定，当附加变形量与载荷板宽度之比大于0.015时，这种黄土被称为为湿陷性黄土。2.2湿陷性黄土的结构特征在我国，湿陷性黄土分布较为广泛，约占黄土分布面积的60，其中大部分主要分布在黄河中游地区。土体的湿陷性与否和土中的砂粒含量有很大的关系。由于粗粉粒和砂粒在黄土结构中起骨架作用，而湿陷性黄土中砂粒含量很少，大部分砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粉土颗粒，占总重量约5070，而粉土颗粒中又以粗粉土颗粒为多，粘土颗粒和细砂颗粒较少，基本上无大于025mm的中砂颗粒。这些颗粒的矿物成分，粗颗
17、粒中主要是石英和长石，粘粒中主要是中等亲水性的伊利石。而细粉粒通常依附在较大颗粒表面，特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。粘粒以及土体中所含的各种化学物质如铝、铁物质和一些无定型的盐类等，多集聚在较大颗粒的接触点起胶结和半胶结作用，作为黄土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然状态下，由于上述胶结物的凝聚结晶作用被牢固的粘结着，故使湿陷性黄土具有较高的强度，而遇水时，水对各种胶结物的软化作用，土的强度突然下降便产生湿陷。3 施工原理和施工参数3.1新奥法施工原理新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，英文简称为NATM。它与法国称收敛约束法或有些国家所称动态观测设计施工法的基本原则一致。
18、它是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法，是现代隧道工程新技术的标志之一。经历了40余年的发展，新奥法在我国铁路隧道施工中得到了成功应用，特别是在软弱围岩地段应用更为广泛，经济效益较为明显。太中银铁路工程黄土隧道施工就采用了新奥法施工。新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”，可分解归纳如下： 1土岩是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护土体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏土体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，采用机械开挖掘进。 2为了充分发土岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一
19、方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使土体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制土体的变形。 3为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。 4通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。 5为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，采用复合式衬砌。 6
20、二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。3.2黄土隧道支护原理土质隧道自承体系不完整，主要靠砂、土的原始结构，靠砂、土体的摩擦、粘滞保持稳定。同时，土体围岩往往有流变性，需要一定的支护刚度才能制止流变。因此，土质隧道暗挖法应以限制围岩变形为主，应采用早期大刚度的初期支护，防止土体变形过大破坏原始结构。而湿陷性黄土流变性更强，初期支护必须给土体足够的支护抗力及时制止流变，让土体保持较好的自承能力。在土体自承能力不足时，必须通过超前支护（超前管棚、超前导管、超前锚杆等）和基底加固措施（灰土挤密桩、树根桩、换填、压浆等）予以
21、补强，以提高支护抗力，确保隧道围岩稳定。3.3湿陷黄土隧道主要施工参数太中银铁路工程施工图设计以新奥法原理为基础，主要采用复合式衬砌。黄土隧道衬砌根据喷锚构筑法的基本理论和复合式衬砌的作用原理进行设计，衬砌类型划分考虑了黄土形状、隧道埋深、天然含水量以及影响地层自稳能力的其他因素。计算复合式衬砌时，按初期支护和二次衬砌共同承载进行考虑。初期支护主要以工程类比法选用设计参数，二次衬砌采用计算软件进行力学分析并按破损阶段法设计。湿陷性黄土地段采用双侧壁导坑法开挖施工。主要施工参数见下表：湿陷性黄土大断面隧道主要施工参数表项 目单位湿陷性黄土开挖开挖方法/双侧壁导坑法预留变形量cm12开挖半径cm7
22、14初期支护22砂浆锚杆间距m1.01.0部位/长度cm边墙/4.0I20a工字钢拱架部位/间距cm拱墙仰拱/60C25纤维混凝土部位/厚度cm拱墙仰拱/278钢筋网部位/网格cm拱墙/2020二次衬砌C30混凝土部位/厚度cm拱墙/50、仰拱/6025环向主筋间距cm2014纵向分布筋间距cm254 主要施工工艺和方法4.1黄土隧道开挖施工黄土隧道施工严格按照“严控水、强支护、短进尺、勤量测”的原则组织施工，特别注意地表冲沟、陷穴对隧道的影响，要加强调查和处理。隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工，大型自卸汽车运输，并及时做好
23、坡面防护，开挖一段（台阶）防护一段（台阶）。洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做护拱混凝土，然后施做暗洞超前大管棚，随后立即做好明洞衬砌，随后进入暗洞施工，待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。暗洞开挖根据原设计要求，湿陷性黄土隧道浅埋段在超前预支护下采用双侧壁导坑法开挖。针对本项目地形地质特点，借鉴郑西铁路的宝贵经验，本着尽量减少分部的数目，避免多次扰动的原则。在确保施工安全的前提下，本项目施工中主要采用了正台阶预留核心土法施工，个别地形地质条件极差地段采用了三台阶预留核心土法施工，开挖采用人工配合风镐进行，开挖后及时进行初期支护，初期支护尽早封闭成环。4.1.
24、1.正台阶预留核心土法 、正台阶预留核心土法为先环形开挖上半断面,预留核心土，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上下半断面同时并进的一种施工方法。正台阶预留核心土法施工工序说明：第1、2步：机械环形开挖上导，预留核心土，人工配合整修；施作上导初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度，形成较稳定的承载拱。第3、4部：在滞后上导1520m机械错开开挖下导边墙（错开距离不小于5m），人工配合整修；初喷4cm厚混凝土；接长型钢钢架，钢架基础垫设槽钢并设锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。第5步开挖下导中部土体，整平顺坡，作为上下导坑连接通道，方便开挖和支
25、护施工提供作业场地。第6步在滞后于下导15m左右，机械开挖仰拱，人工配合整修。初喷混凝土，安装仰拱拱架，仰拱拱架与边墙拱架分别焊有节点板，节点板用M24高强螺栓连接；拱架连接完毕复喷混凝土至设计厚度。第7步仰拱初期支护完成后，布仰拱二衬钢筋，立模，安装止水带、排水管和预埋管，利用仰拱栈桥灌筑仰拱混凝土（仰拱二衬与填充应分次施作）。第8步根据围岩量测结果，利用衬砌模板台车适时施作拱墙二次衬砌。4.1.2.三台阶预留核心土法施工工序说明：、机械开挖上导，人工配合整修；施作上导初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。、在滞后上导35m，采用机械错开开挖中导两侧边
26、墙(两侧错开距离3m)，人工配合整修；初喷4cm厚混凝土；接长型钢钢架，并设锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。同时中导中部土体也要开挖运出。、在滞后于中导1015m，机械开挖下导，人工配合整修；初喷4cm厚混凝土；接长型钢钢架，钢架基础垫设槽钢并设锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。、开挖下导中部土体，整平顺坡，作为上下导坑连接通道，方便开挖和支护施工提供作业场地。、在滞后于下导1015m时，机械开挖仰拱，人工配合整修。初喷混凝土，安装仰拱拱架，拱架与边墙拱架通过节点板，用M24高强螺栓连接；复喷混凝土至设计厚度。、仰拱初期支护完成后，布仰拱二衬钢筋，立模，安装排水管和预
27、埋管根，利用仰拱栈桥灌筑仰拱混凝土（仰拱二衬与填充应分次施作）。、在滞后于一小段距离后，利用衬砌模板台车一次性灌注拱墙衬砌混凝土。4.1.3.小结 控制上、下台阶长度，及时将初期支护闭合成环，整体受力。正台阶预留核心土法：上台阶长度控制在1-1.5倍开挖洞径（本工程控制在20m左右）范围内；下台阶长度（仰拱到掌子面的距离）控制在2-3倍开挖洞径（本工程控制在40m左右）；三台阶预留核心土法：上台阶长度控制在8-10米，中台阶长度控制在1-1.5倍开挖洞径（本工程控制在20m左右）范围内；下台阶长度（仰拱到掌子面的距离）控制在2-3倍开挖洞径（本工程控制在40m左右）。隧道台阶长度控制核心土预留
28、控制。黄土隧道施工前期，延续了石质隧道支护工艺，制作简易支护台车，核心土尺寸被严重限制，底宽仅有4 m，高仅有3 m，长度不足2 m，掌子面临空面大，自稳性差。取消支护台车，预留核心土面积不小于开挖面积的50%（底宽8.4 m，高5.2 m，上顶宽6 m,长度不小于3m），辅以扒梯和跳板在核心土上完成初期支护施工。 隧道核心土的预留尽量减少挖掘机对隧道边沿的开挖，应采用人工风镐对隧道周边进行修整，减少对围岩的扰动，避免侧壁或拱顶掉块现象。拱脚、墙角应预留30cm人工开挖，严禁超挖。拱墙脚严禁被水浸泡。隧道开挖人工修边控制开挖循环进尺长度。湿陷性黄土隧道开挖进尺控制在0.6m，即每次只进1榀，减
29、小围岩临空面。机械开挖人工修边后，应尽早对围岩进行支护封闭，减少围岩暴露的时间，限制开挖后围岩松弛。4.2黄土隧道初期支护施工初期支护是永久衬砌的重要组成部分。大断面黄土隧道初期支护要有足够的刚度和强度以有效抑制黄土地层的过大变形，防止施工过程中出现坍方。初期支护的组成形式可根据黄土特性、含水量、覆盖层厚度和施工方法等因素选用，湿陷性黄土隧道的初期支护由22边墙砂浆锚杆、8钢筋网、I20a工字钢钢拱架、C25喷射纤维混凝土等组成。现将超前支护暂时纳入初期支护，按照施工顺序对各分项工程施工工艺进行介绍。4.2.1. 108超前管棚施工工艺管棚施工工艺见工艺流程图。4.2.1.1 施作护拱混凝土护
30、拱作为长管棚的导向墙，在开挖廓线以外拱部120o135范围内施作，断面尺寸为1.01.0m，护拱内埋设钢筋支撑，钢筋与管棚孔口管连接成整体。导向墙环向长度可根据具体工点实际情况确定，要保证其基础稳定性。孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。超前大管棚施工工艺流程图隧道开挖钻进结束下一根管棚钻进开挖周边放样布孔管棚钻机就位继续钻进安装至设计长度钻杆退回原位一节管棚体安装结束接长管棚钻进管棚
31、体安装注浆安放钢筋笼4.2.1.2 搭钻孔平台安装钻机钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。钻孔由12台钻机由高孔位向低孔位进行。钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。4.2.1.3 钻孔为了便于安装钢管，钻头直径采用127mm。钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压；钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。认真作好钻进过程的原
32、始记录，及时对孔口碎屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。管棚钻孔的允许偏差应符合下表的规定：管棚钻孔允许偏差序号项 目允许偏差1方向角1o2孔口距50mm3孔 深50mm管棚钻孔施工4.2.1.4清孔验孔用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔，并用高压风从孔底向孔口清理钻渣。然后全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。4.2.1.5 安装管棚钢管钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径1016mm注浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻孔)，孔间距1520cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔；棚管顶进采用
33、装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(108 mm或127 mm)，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。4.2.1.6 注浆安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注入M20水泥浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制，采用高压单液注浆机注入管棚钢管内，初压0.51.0MPa，终压2MPa，持压15min后停止注浆。注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。4.2.1.7
34、 施工控制要点钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。钻孔外插角13以为宜，工点应根据实际情况作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在11.5。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻钢管不得相撞和立交；经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。洞内管棚施工洞内管棚施工4.2.2.砂浆锚杆施工工艺 工艺流程图 砂浆锚杆施工工艺流程图锚杆制作各项工前准备锚杆钻机就位钻锚杆孔钻孔角度定位锚杆孔位测量放样锚杆孔清孔机械设备保养准备注
35、浆材料注浆设备就位锚孔成孔检查搅拌砂浆注 浆插入锚杆锚杆竣工验收安装垫板4.2.2.1锚杆钻孔黄土隧道采用ZM-12T型煤电钻成孔。煤电钻施工既可解决土质隧道遇水软化围岩的问题，又可解决在土质隧道施工中采用常规的冲击钻不易排碴、成孔困难的难题，可以提高在黄土隧道的成孔速度和安全性。锚杆钻孔利用开挖台阶搭设简易台架施钻，按照设计间距布孔；钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷混凝土表面；锚杆孔比杆径大15，深度误差不得大于50mm；锚杆孔距允许偏差为15cm；成孔后采用高压风清孔。4.2.2.2砂浆锚杆注浆及安装锚杆注浆安装前须先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作，锚杆应平直、无损伤，表面无裂纹、油
36、污、颗粒状或片状锈蚀；锚杆插入长度不得小于设计长度的95%，锚杆垫板应与基面密贴。注浆材料使用硅酸盐或普通硅酸盐32.5水泥，粒径小于2.5mm的砂子，并须过筛，胶骨比1:0.51:1，水灰比0.380.45，砂浆标号不小于M20。砂浆锚杆作业程序是：先注浆，后放锚杆，具体操作是：先将水注入注浆泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，然后再将已调好的砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用木楔堵
37、塞眼口，防止砂浆流失。锚杆孔中必须注满砂浆，发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放置，以防止高压喷出物射击伤人。砂浆应随用随拌，在初凝前全部用完，使用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于3个孔，以免时间过长，使砂浆在泵、管中凝结。锚注完成后，应及时清洗，整理注浆用具，除掉砂浆凝聚物，为下次使用创造条件。4.2.3 钢筋网施工4.2.3.1钢筋网片加工钢筋网片采用级8钢筋焊制，在钢筋加工场内集中加工。先用钢筋调直机把钢筋调直，再截成钢筋条，钢筋网片尺寸为20cm*20cm，网格尺寸允许偏差为10mm。钢筋焊接前要先将钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均清除干净；
38、加工完毕后的钢筋网片应平整，钢筋表面无削弱钢筋截面的伤痕。4.2.3.2成品的存放制作成型的钢筋网片必须轻抬轻放，避免摔地产生变形。钢筋网片成品应远离加工场地，堆放在指定的成品堆放场地上。存放和运输过程中要避免潮湿的环境，防止锈蚀、污染和变形。4.2.3.3挂网钢筋网在初喷混凝土4cm以后铺挂，钢筋片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于先期施工的系统锚杆之上，再把钢筋片焊接成网，网片搭接长度不少于1个网格（20cm）。之后复喷，并保证钢筋网保护层厚度不得小于2cm。安装好的钢筋网和拱架4.2.4 I20a工字钢拱架施工工艺湿陷性黄土隧道钢架支护主要为型钢钢架，型钢钢架主要由工字钢弯制而成，全断面设置
39、。隧道各部开挖完成初喷混凝土后，分单元及时安装钢架，采用与定位锚杆、径向锚杆以及双侧锁脚锚管固定，纵向采用22钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。钢架施工工艺见工艺流程图。4.2.4.1 钢架加工加工场地用混凝土硬化，精确抹平，按设计放出加工大样。钢架弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在加工场地上进行试拼。各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺。要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。型钢钢架施工工艺流程图初 喷定位锚杆施工中线标高测量清除底脚浮碴钢架加工、质量验收钢架预拼分部安装钢架与定位锚杆焊连定
40、位设锁脚锚管锁定加设鞍形垫块安装纵向连接筋挂钢筋网复喷混凝土围岩监控量测4.2.4.2 钢架安装根据测设的位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，连接板应密贴。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。同时每侧安设2根锁脚锚管将其锁定，在拱部钢架基脚处设I32槽钢以增加基底承载力，底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭。为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（和槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用混凝土预制块楔紧，钢
41、架背后用喷混凝土填充密实。钢架纵向连接采用22钢筋连接，环向间距1m。钢架落底接长在单边交错进行，每次单边接长钢架13排。在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射混凝土。接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接。架立钢架后应尽快进行喷混凝土作业，以使钢架与喷混凝土共同受力。喷射混凝土分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。钢架安装允许偏差的检验应符合下表的规定：钢架安装允许偏差序号项 目允许偏差1间 距100mm2横 向50mm3高 程50mm4垂直度2o5保护层和表面覆盖层厚度-5mm工字钢拱架检查工字钢拱架施工*
42、拱架下沉预防措施拱部开挖安装型钢拱架后，由于黄土隧道围岩的自稳性较差以及各部开挖拉开了一定距离，钢架短时间内不能全断面闭合，有可能会出现拱顶钢架下沉，导致围岩失稳或侵入衬砌界限，因此在施工过程中需加强对钢架安装以后的监控量测，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱顶钢架下沉。具体措施如下：加强对钢架的锁脚固定措施为防止钢架下沉或两底脚回收必须采取锁脚措施，钢架锁脚采用两根L=4.0m的42锁脚锚管锁定，锚管采用钢花管，压注水泥浆液进行锚固，如地质较差时，采用加长锁脚锚管长度和再增设一根锁脚锚管以加强钢架的稳定。加设钢架基础连接纵梁，扩大开挖底脚，防止钢架悬空为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连接纵梁，纵梁采用32槽钢，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。及时喷射混凝土进行覆盖钢架安装完成后，及时进行喷射微纤维混凝土，喷射时分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。防止施工过程中的碰撞和损坏机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，开挖时，要派专人对开
