黄土公路隧道无套拱长管棚进洞法

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摘要：本文主要介绍一种黄土地区的双车道公路隧道采用长管棚无套拱的进洞方法，该方法可以达到进洞快速、经济合理、施工安全的目的，值得推广应用。

关键词：黄土公路隧道无套拱进洞方法

1 黄土一般地质特性

随着全国公路建设的发展，黄土隧道建设日益增多，黄土隧道施工技术也随之发展，本文就介绍一种新颖的黄土隧道进洞技术。

在隧道工程地质的设计与施工中，分为新黄土与老黄土新黄土：新黄土较硬，以粉粒为主，土质疏松，含白色假菌丝、钙质结核，含水量较高，土体多呈散体状结构，一般划分在IV～VI级围岩

老黄土：老黄土致密、坚硬，含钙质结核，土体多呈块状或巨块状结构，一般划分为III～V级围岩。

黄土的物理特性奇特，多属于粉土，遇水即溶，水有隙即进，所以容易形成落水洞。

黄土直立性好，坡陡易存，缓即坍塌。

黄土达到一定埋深，如20m以上，即容易达到最佳含水状态，含水量约12％，此状态，密实度好，结构稳定，有良好的成拱能力。

根据黄土的特点，黄土在达到一定的埋深后，处于最佳含水状态，密实度好，直立能力强，抗压较佳，所以自稳能力较好，在隧道工程开挖时，短时间能够有较好的成拱能力，但是，开挖后易风化失水，粉土自落，容易失稳，所以，隧道开挖后要及时支护封闭围岩。

黄土隧道一般采用有套拱长管棚进洞方式。本文介绍无套拱超前管棚进洞技术。

无套拱超前管棚进洞可以使用在围岩较差的原状土、受采空区影响、地表开裂不严重、埋深较大、开挖断面较大、不受水影响，长管棚对围岩的约束作用，容易成拱、前后连贯、对隧道围岩土压力外推有一定约束，但是约束不强，过高仰坡、松散土体并不适用。

隧道洞口地处原状土层，埋深不超过20m，可以采用无套拱长管棚方式进洞。

2 进洞施工顺序

无套拱超前长管棚进洞的施工顺序：

1、施工放样：准确放出每个管棚孔位，它是施工好管棚的基础。

2、管棚施工：先定位，后钻孔，然后清孔，送管，注浆。

3、立洞门拱架：沿着开挖开挖线，挖槽，立拱架，做成洞门状，

4、喷射混凝土：把拱架立好，采用自下而上的方式，喷射混凝土，形成模拟洞门。

3 工程实例

3．1 工程概况

本工程实例隧道的洞口工程。桩号为RK19+422.6- RK19+450。主要工程量有：挖方534.39m3，25#喷射混凝土厚15cm，Ф22砂浆锚杆2×2m。Ф8钢筋网20×20cm。

隧道洞口采用Ф108长管棚超前支护：Ф108×5超前管棚，间距40cm，长度20m，倾角1°，每圈设计37根。

隧道洞口围岩由第四系中更新统离石组（Q2l）黄土（低液限粘土）和上第三系上新统保德组（N2b）棕红色粘土（低液限粘土）组成。柱状节理发育，呈巨块状整体结构，黄土易受大气降水的冲蚀，易产生滑塌，故边坡稳定性较差，围岩级别为V级。

上覆离石组（Q2l）黄土（低液限粘土），由于黄土多孔性、湿陷性，黄土抗剪强度和抗压强度，由含水量的增加而显著降低，因此水对黄土地层危害极大，对边坡稳定性有直接影响，基岩节理较发育，呈块石碎石状镶嵌结构，易造成边坡不稳定。

下图是隧道洞门图

1、根据图纸，洞口需刷坡较高，3级约35米，刷坡方量大，防护面积大，不符合“早进晚出”的施工原则。

2、开工时间在冬季，避开了山西雨季在7－9月份；避免雨水冲刷的危险，可以及时施工防护。

3、地表土质为原状土，较硬实；为无套拱超前管棚进洞的有利条件，对周围地貌影响较小。

根据现场实际情况，对设计进行优化：

1、洞门外移20米，减少洞门刷方，做到早进洞，不必破坏周边地貌，为将来的景观设计创造条件。

2、原设计的有套拱超前管棚进洞改为无套拱超前管棚进洞。节约成本。

3、刷坡范围小了，征地范围也大大缩小，少占农田，减少征地的阻力。

3.2洞口工程实施

1、施工工序流程

施工放样截水沟等排水设施施工 边仰坡开挖洞门土方开挖长管棚施工 立洞门拱架喷射混凝土施工

2、测量放样

按照设计交桩进行复测，加密导线点，复核达到精度要求，即可按照设计进行施工放样。在仰坡口外5米放出截水沟位置。根据地形进行修正。

3、截水沟施工

在仰坡顶线外5m处施工洞顶截水沟，以防地面流水冲刷坡面，采用7.5#浆砌片石铺砌，厚25cm。

4、边仰坡施工

仰坡土方在坡顶的截水沟开挖完成后进行，采用反铲挖掘机自上而下进行仰坡土石方开挖，严禁掏底取土或使用大爆破，施工尽量减小对原地层的扰动，在开挖过程中定期检查坡率以防超挖或欠挖。采用自卸汽车运土，在开挖过程中经常复核每4m~5m必须检测一次仰坡的坡度和平面位置坡面应平顺，无明显凹凸不平。在开挖过程中应保证边、仰坡稳定，防止塌方，堵塞通道。

洞门仰坡防护采用锚杆挂网喷射混凝土：

① 锚杆采用Φ22砂浆锚杆，呈梅花型布置，坡率为1：0. 5时，锚杆长度为2.0m，间距为1.5×1.5m。坡率为1：0.75时，锚杆长度为2.0m，间距为2.0×2.0m。

② 钢筋网网眼间距25cm，钢筋直径8mm，保护层厚5cm。

③ 喷射混凝土采用25#，厚度10cm。

5、洞门土方开挖

洞口土方开挖采用分层开挖，上层履盖土层用反铲挖掘机装碴，并配合自卸汽车运土。坡面按设计坡度进行人工修整，开挖时应保留20～30cm作为人工修坡。

6、超前管棚施工

（1）、设计参数

1）φ108长管棚长20米，壁厚5mm；

2）设计注浆参数水泥：a、水玻璃1：0.5～1:1；b、水灰比1:1～0.5：1；c、注浆压力≤2Mpa水玻璃模数n=2.4～3.4，

（2）、施工顺序：洞口上半断面开挖测量定位施作导向架搭设作业平台钻孔扫孔安装管棚管棚注浆

7、立洞门拱架

沿着开挖开挖线，挖槽，立拱架，做成洞门状，一次立两榀，以便形成洞门。拱架尽量与外露长管棚连接在一起，拱架间用直径为22的螺纹钢筋连接，间距为1米，拱架间还用20×20cm的直径为8mm的钢筋网连接，构筑成喷射钢筋混凝土。

8、喷射混凝土

把拱架立好，采用自下而上的方式，喷射C25混凝土，形成模拟洞门。混凝土要密实，不能形成空洞。

4 结语

1、在洞口工程中，最重要的是要做好现场观察，看地貌地质情况是否与设计相符，是否有进一步的优化可能；看气候，是否对工程工艺工序有利，是否可以简化工序。

2、在洞口土方施工中要密切关注洞口围岩的变化，如含水量的变化。

3、要紧紧抓住围岩的密实情况，如果跟先前的认知不一致，必须立即改变施工方案，否则会造成洞口塌方的危险，切勿因图一时的方便，造成将来洞口关门，酿成大祸。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。