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1、黄土隧道施工及监理要点,甘肃铁科建设工程咨询有限公司 王秉勇（组稿仓促，不对之处请各位领导、专家指正）,一、特点,1.新黄土（Q3Q4）具大空隙和垂直节理。土质结构松散-稍密-中密。天然含水量5-15%。2.陷穴发育，深度不等。3.在垂直节理面上因切割形成竖直软弱面，面之间粘聚力小。多个软弱面互相切割又形成与周边围岩粘聚力同样小的切割棱体。受开挖扰动后易出现塌方。4.正常情况下变形小，但在破坏时围岩变形释放快，具突然性。属脆性破坏。5.含水量对施工的影响极大，出现泥化围岩对施工安全、初期支护、二次衬砌均极为不利。,二、围岩压力,1.新黄土的浅埋隧道一般会在地表出现一个沉陷槽。变形大时会造成洞顶
2、土体沿着垂直节理面发生发生滑动，围岩不能形成自然的承力拱，使衬砌承受上部的土体重量。这种力属于松弛压力。2.在老黄土中，随着开挖的进行再拱顶会形成一个自然的塑性区，在衬砌的约束下，使塑性区对结构产生形变压力。但是如果变形加大或支护有缺陷，最终会使形变压力转变为松弛压力。,三、黄土隧道施工注意事项,1.进洞要求（1）尽量结合实际地形，少动仰坡。特别是不能挖除洞口两翼的山体。（2）做好地表的防排水工程，特别是截水沟和排水沟最好采取措施防止表水下渗。（3）进洞大管棚必须保证长度的角度，注意管棚的连接方式和注浆效果。（4）导向墙必须施做一定的基础。,三、黄土隧道施工注意事项,2.开挖要求（1）尽量结合
3、实际围岩情况采用一种方法简单、效果明显的开挖方法。（2）把握一短、两快、三严、四及时的施工要点。即短进尺；快循环、快封闭；严格工艺、严格标准、严格管理；及时支护、及时量测、及时反馈、及时二次衬砌（3）进洞大管棚必须保证长度的角度，注意管棚的连接方式和注浆效果。（4）导向墙必须施做一定的基础。,三、黄土隧道施工注意事项,施工设计原则：管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测。施工中不仅要勤于变形观测，特别要经常观察注意地表的整体变形状况。,施工监测和信息化设计,净空变化,量测项目：位移为主（特别是围岩表面和地表）,施工量测手段和工具,横向位移,纵向位移,地中位移,地表下沉（浅埋）,机测：收
4、敛计 伸长计,光测：全站仪 断面仪,电测：钻孔倾斜仪,信息反馈方式,经验准则：位移量值 变化速率,数值计算（反分析）,注意适用条件：有显著释放变形的软岩（硬岩、高水头地下水等情况另行考虑）,不同的开挖方法其安全效果不同，但是如何即能加快隧道的施工进度又能有效保障安全，这是业主、施工监理共同关注的问题。目前常见的开挖方法主要有台阶法、侧壁导坑法、中隔壁法（CD）或交叉中隔壁法(CRD)。中铁十二局又在台阶法和环形开挖法的基础上推出了七步流水法等等。总之，不同的围岩条件就要选择不同且适宜的开挖方法，才能达到即快又安全的目的。这里，承包人的经验就起关键的作用。,大断面隧道三台阶七步 开挖法,三、黄土
5、隧道施工注意事项,3.施工安全步距 黄土隧道的安全步距已经有多家单位开展过相应的研究。铁一局研究成果表明仰拱距掌子面不能超过30米。这样对掘进安全才有较大的保障。但是根据隧道作业的需要，一般最好不要超过40米，这也符合铁道部的要求。二衬距掌子面的距离最好保持在60-80米，在甘肃永古高速公路的黄土隧道施工中均是按照该标准控制施工。,三、黄土隧道施工注意事项,4.保证初期支护的质量（1）超前小导管必须保证前后两次的搭接长度。（2）锁脚锚管的设置要保证一定角度，锚管和钢架的连接必须用U形钢筋焊接。（3）初衬必须保证和围岩密贴，对超过部分的填充严格按照设计和标准要求进行，不能填塞片时或挂板施工。,填
6、充干码片石代替喷射混凝土,拱顶严重脱空,5、关于开挖，还有一些其它方面的安全要求 a.台阶法施工时，一定要控制上台阶的长度，在保证作业方便的前提下尽量缩短台阶长度。根据王梦恕院士的观点，最短不得小于隧道断面直径的一倍。b.根据新奥法原理，掘进要及时保证封闭成环，对于复合式衬砌而言，关键是初次衬砌。但是绝对不能认为二次衬砌就可以忽略。根据目前铁路隧道施工质量和安全控制要求，一般规定：仰拱距掌子面距离III级围岩不超过90m，IV级围岩不超过50m，V级及以上围岩不超过40m。二衬距离掌子面I、II级围岩不超过200m，III级围岩不超过120m，IV级及以上围岩不超过90m。,变形量级大的挤压性
7、地层中的隧道应通过强化初期支护手段控制围岩变形，二次衬砌则应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。,TZ204-2008铁路隧道工程施工技术指南 二次衬砌施作条件：拱角部位7d的平均收敛小于0.2mm和拱顶下沉小于0.15mm/d。或累计变形达到极限的80%“深埋隧道的一般情况下二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作”，而“浅埋隧道应及早施作二次支护”TB10417-2003铁路隧道工程施工质量验收标准“特殊条件下（如松散堆积体、浅埋地段）隧道衬砌应在初期支护完成后及时施作。”,6、关于超前预报 隧道施工的地质超前预报主要分为三大类：地质分析、超前钻探和物理探测。地质预报应分级进行，采用物
8、探和钻探，长距离、中长距离和短距离相结合，多种手段综合分析，相互印证。超前预报的目的：及时发现异常情况，预报开挖面前方不良地质体的位置、规模和性质，以避免突发性地质灾害的发生。超前地质预报的内容：包括不良地质及灾害地质预报、水文地质预报和围岩级别及其稳定性预报。对于黄土隧道的超前预报主要要针对一些陷穴、大裂隙和采金洞开展预报。,隧道衬砌质量控制三要素,衬砌厚度,混凝土品质,试样强度平均值,变异性,衬砌和围岩接触条件,开挖断面形状管理回填限制和回填技术拱顶灌注空隙防止技术,衬砌厚度无损检测,7、拱架安装环节的质量控制钢拱架的质量控制点是几个接头，特别是拱腰部位。在以往的隧道施工中因为拱架连接不好
9、造成初次衬砌变形严重的情况很多。同时，仰拱施工同样存在此类问题，如果连接不好，那么整个衬砌封闭成环的设计意图将毫无意义。图示就是典型示例：,8.仰拱问题 开挖到位 保证质量9隧道防排水防排水设计的主要内容一般为防水板、止水带、环向、纵向及横向排水管。防水板安设一定要保证足够的松弛度，如果没有一定的松弛度，将会造成拱顶部位初次衬砌和二次衬砌之间出现空洞，已有隧道的雷达检测结果已经证明这一点。所以防水板安设质量的检查中除连接质量外检查松弛度是关键。而这一点正好是施工规范和检验标准中没有提到的问题。,10.隧道工程问题注意事项,隧道在运营后经常出现一些病害，这里要介绍的病害不包括自然灾害造成的严重后
10、果，仅提出一些与施工过程有关的内容。,（1）部分施工单位为了加快二次衬砌的速度，特意选用12米的衬砌台车。但是，这种台车的长度使混凝土的整体长度超过了常温下产生裂缝的最小长度，衬砌完成后容易出现环向的收缩裂缝。既有隧道的例子已经证明了这一点，而长度小于10米的台车出现环向裂缝的机率就远远小于长台车。（2）施工仰拱前，必须清理洞底的虚渣、浮渣积水。要像检查结构物基坑一样检查仰拱的基底。否则整个洞身会受到下部不均匀受力产生一些不明原因的裂缝。,6.4 防水工程施工粗糙，没有按设计的思路实施，造成排水不畅。这个问题在多水地层隧道马上就会暴露无疑，对于干旱地区来讲较慢。但是当隧道衬砌后的地下水聚集、产生较大的静水压力后会从防水的薄弱处出露，隧道出现渗水现象。,四、黄土隧道常见问题浏览,钢架加工和网片尺寸 钢架加工时对对接的钢架没有加固焊缝 锚杆和连接筋钢筋规格不对,每榀钢架上都有焊接接头,仰拱钢架存在挖槽安装且连接差 没有按设计要求进行有效连接，说明仰拱喷射混凝土厚度不够。图示是现场挖探的结果。,一目了然,浅埋段塌方,施工仰拱时拱脚挤入，造成边墙及拱顶坍塌。,开挖仰拱时产生坍塌,地方在地表平整场地，造成洞内变形加剧。,
