论黄土隧道施工的质量控制

　　摘要：随着近几年隧道工程逐渐增多,对于黄土隧道施工的质量控制日益受到关注。本文结合陕西省咸旬高速公路雷家坡隧道工程的施工，在介绍其施工环境及地质特点后，就施工方法，管棚、开挖、拱腰及拱脚、初期支护、初衬混凝土施工的质量控制以及监控量测的管理等进行论述。从而得出适合黄土隧道采用的施工方法与质量控制策略。
　　关键词：黄土，隧道，施工，质量控制
　　
　　近几年随着高速公路的大发展，经济相对发达的地区公路修建工作已趋于饱和，平原丘陵地段形成错综复杂的高速公路网，大幅度的带动了区域性经济的发展，公路的发展趋势逐渐平原转向山区，从而在设计及施工上有了较大的转变，山区公路主要以桥梁、隧道为主，尤其是近几年隧道工程逐渐增多，而很多施工单位对这一施工项目还很陌生，笔者就结合目前本项目正在施工的陕西省咸旬高速公路雷家坡隧道工程的施工谈谈施工过程中的质量控制要点。
　　雷家坡隧道单洞长度2100米，双向四车道，设计时速80公里，本隧道进口段主要以黄土浅埋段为主，出口主要是五级石质围岩，下面就黄土隧道的施工结合现场施工谈一下质量控制。
　　一、 黄土隧道施工的特点：
　　本项目隧道位于关中盆地北部的低山貌区，地层为中三叠统石河子组砂岩加泥岩组成，洞口浅埋段覆盖层为第四系上更新统风积黄土，层厚4.6－40m，浅黄色，土质较松散，大孔隙、垂直节理发育，结构稳定性较差。
　　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、打锚杆、及时进行仰拱及二衬混凝土的施工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。
　　二、管棚的施工质量控制
　　黄土隧道土质比较松散，且层厚一般为20－60cm，开挖后易形成分层坍塌，故需较强的初期支护，采用管棚方案较适宜。钢管直径大，与土体接触面积大，接触密贴，没有空隙，有利于力的传递，本项目设计管棚采用热轧无缝钢管φ108mm，壁厚6mm，环向间距40cm，仰角2°，节长3米，采用丝扣连接，丝扣长度15cm，在打管棚前先用测量仪器准确放线定位，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口方向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管，在钻进过程中应用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时，应及时进行调整。在钢管钻完后应及时注浆，注浆应分段进行，浆液扩散半径不小于0.5米,注浆结束后应及时清除管内浆液,并用水泥沙浆紧密充填,以增强管棚的刚度和强度,在整个洞口开挖过程中,由于受山体侧偏压的影响,洞口围岩极不稳定,容易出现下沉及塌方现象,所以长管棚的施工,在洞口开挖过程中,有效的起到防沉、防塌现象的发生。
　　三、 黄土隧道开挖的质量控制
　　目前国内对黄土隧道洞身开挖的工艺有多种方法，但是目前采用较多的还是三台阶留核心土法施工工艺（又称为七步开挖法）三台阶留核心土法开挖是在施工过程中分为七个开挖面，以前后七个不同的位置相互错开同时开挖，然后分部同时支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法，本项目借鉴许多黄土隧道施工的总结经验，并在现场采用三台阶法施工，施工质量能够得到有效控制，项目在施工过程中，遵循“短开挖，强支护，勤量测，紧封闭”的原则，并总结出三台阶法施工有如下优点：
　　（1）、施工空间大，可以引入大型机械设备，多作业面施工，效率高，同时减小了对围岩的扰动，降低了施工难度。
　　（2）、进度稳定，工期有保障，在施工过程中，采用人工配合挖掘机开挖，能够加快施工进度，且渣土全部采用自卸车运输，不受空间的限制，效率高。
　　（3）、初支能够尽早封闭，由于工序少，工序间的距离小，故能够尽早使得初支封闭成环，发挥支护效应，能够控制初支及围岩的变形，混凝土仰拱超前施工，对整体洞身的稳定提供了可靠的保障。
　　（4）、施工安全性好，上部开挖在超前支护的保护下进行，下部开挖在拱部支护的保护下进行，同时采用短进尺，使得围岩的暴露时间短，松弛变形能够得到及时有效的控制，预留核心土能够稳定掌子面，防止围岩坍塌。
　　虽然三台阶留核心土法在黄土隧道施工中广泛的推广应用，但是在施工期间还出现了不同的质量事故和安全事故，所以在施工过程中，还应注意以下施工事项。
　　（1）、进尺距离不能大，常规应以1.2米一个循环为宜,在围岩较差的情况下,进尺以0.6米为宜,进尺加大,首先支护不及时开挖的围岩暴露时间长,造成了内力的松弛,容易出现局部坍塌现象,支护时间的延长,容易造成洞顶围岩的下沉。
　　（2）、核心土不能留少，由于掌子面在开挖过程中，一直受山体偏压作用，在围岩较差的情况下，掌子面塑性变形整体外推，造成塑性变形区加大，容易出现掌子面坍塌现象，极宜造成人身安全事故，
　　（3）、开挖过程中，由于围岩较为松散，所以必须人工配合机械开挖，开挖时侧面开挖轮廓线处预留厚50cm土体，原因是挖掘机开挖时对土体的振动比较大，如果直接按轮廓线开挖易造成土体坍方，形成超挖。然后人工用洋镐将预留的50cm土体沿轮廓线开挖，边开挖边支撑，同时出碴，而此时，挖掘机则换至另一侧部位进行开挖，如此左右侧交替进行。
　　四、拱腰及拱脚的质量控制
　　拱腰及拱脚属于闭合环的连接部位，在工序的衔接上存在时间差异，两个部位如果处理不当，将会造成洞顶整体下沉并会出现地表裂缝、初支侵界现象，所以拱腰及拱脚的施工在整个初支过程中尤为重要，具体工艺如下：
　　在开挖时，拱脚及拱腰处至少留深20cm土用人工开挖，严禁超挖，防止因拱脚原状土被破坏造成混凝土衬砌时拱架下沉。
　　在原状土清理到设计标高后，在地面上放置25a型槽钢，拱架放在槽钢上，槽钢与上榀槽钢焊接形成纵向托梁，可有效的防止围岩的下沉及型钢的自重而造成的下沉。
　　锁脚锚杆与水平方向成45°施作，不能随意施打，严禁排成水平或向上打，打完后及时注浆。
　　本项目在施工初期，由于对拱脚及拱腰的重视程度不够，采用5cm厚的木板作为垫块，由于木板没有足够的强度，在围岩的自然沉降及工字钢的自重作用下，木板垫块被挤压变形甚至粉碎，造成初支沉降量较大，在短期内通过仪器观测沉降量特别明显，项目部在发现后及时的改变了施工工艺，尤其是加强了垫块及锁脚锚杆的施工质量控制，在后期的施工过程中，通过测量队的不断观测，沉降量变形较小，没有发生初支侵界现象，施工质量一直处于受控状态。

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