全环套拱明洞暗做法在浅埋砂质黄土地层下的应用

全环套拱明洞暗做法在浅埋砂质黄土地层下的应用

穆伟强1       ,刘尧2

中铁七局集团西安铁路工程有限公司        陕西 西安   710000

摘要：介绍中兰客专铁路红丰隧道浅埋段穿越砂质黄土地层，采用全环套拱将明挖法调整为暗洞施工，确保了安全、质量。

关键词：全环套拱；浅埋；砂质黄土；明洞暗做。

1工程概况

红丰隧道起讫里程DK198+518.68～DK198+938，全长419.32m，为双线隧道，隧道最大埋深约55m。DK198+796～DK198+804段埋深较浅，为下穿浅埋段。DK198+796处覆土厚度约2.5m，DK198+800处覆土厚度约2.0m，DK198+804处覆土厚度约1.7m。

浅埋段隧道拱顶以上自上而下为第四系上更新统风积层（Q3eol）砂质黄土、白垩系下统(K1Ss-Ms)砂岩夹泥岩，泥岩互层。隧道拱顶以下断面全是白垩系下统(K1Ss-Ms)砂岩夹泥岩，泥岩互层。

2施工难点

隧道洞顶覆土厚度小：DK198+796处覆土厚度约2.5m，DK198+800处覆土厚度约2.0m，DK198+804处覆土厚度约1.7m。

地层岩性为砂质黄土，遇水湿陷。当前施工期进入6月底，后续施工进入当地防洪汛期，易遭受短时强降雨影响，洞内施工不能有效保证。

3施工方案选择

红丰隧道掌子面距离浅埋段约120米，预计施工到浅埋段到8月份。浅埋段两端的管棚须提前施工完成，上台阶部位至少须按照设计要求放坡开挖，以便施工管棚。当前正值雨季，如进一步采用设计明挖法施工，将造成浅埋段积水，浸泡隧底围岩。该段围岩为砂质黄土，是严禁长期积水浸泡。

经专家组多方讨论后，认为采用明洞暗做法施工较妥。最终选择明洞暗做法通过该浅埋段。考虎施工特殊情况，预留变形量由即定的20cm调整为40cm，钢架类型采用I22a钢架，钢架断面按照明洞结构轮廓断面、预留变形量进行确定，在钢构厂集中加工制作。钢架间距0.5m。

4施工方案实施

4.1临时截排水

结合施工期间排水要求，在上台阶施工场地设置临时排水沟，采用砂浆抹面。排水沟与边仰坡的坡面排水系统联通，将雨水引排至上台阶冲沟下游，避免雨水浸泡套拱基底。

4.2两端管棚施工

清除明洞开挖范围内的树木、杂草和树根，检查边仰坡以上的山坡稳定情况，清除不稳定的土体。

在不改变明洞衬砌结构的前提下，浅埋段采用套拱暗做法施工。由浅埋段两端分别施工洞口管棚，小里程明暗分界线为DK198+796，大里程明暗分界线为DK198+804。

首先施工小里程方向的洞口管棚，然后再施工大里程方向的洞口管棚。两端洞口管棚施工期间，统筹安排浅埋段上台阶放坡明挖施工。管棚施工期间仅对导向墙基础以上部分按照设计图纸的要求进行放坡开挖及支护。

4.3上台阶套拱施工

4.3.1上台阶开挖

施工过程采取从上至下分步开挖，边开挖边支护的方式，及时封闭开挖面。上台阶开挖时，预留底脚20cm不开挖，作为人工开挖钢架底脚预留孔整修层。

4.3.2上台阶套拱钢架、内模安装

上台阶设置由钢架、钢筋网、纵向连接筋、喷射混凝等组成的套拱结构，上台阶钢架由3片①单元构成。

在预留的钢架底脚预留孔整修层上，按照设计钢架间距，人工开挖预留孔。开挖完成后对孔底进行人工夯实。

立设套拱钢架，施工作业过程中钢架临时固定可采用φ42钢管、Φ22钢筋等进行加固。支撑点可结合已经施作完成的两端导向墙结构进行连接牢固。

在钢架外侧（靠近围岩侧）铺设钢筋网片，完成后设置环向的纵向连接筋。连接筋与钢架焊接固定牢靠，连接筋可采用整根8.5米的钢筋沿钢架内侧（靠近二衬侧）环向一米布设。

在套拱架内侧通过“U”型吊筋铺挂内模模板，内模模板采用1.2cm厚的竹胶板。

4.3.3上台阶套拱喷射混凝土

C25喷射混凝土，厚度30cm。

先施喷套拱两侧底脚部位以上1m范围的，之后自下而上分层分片、两侧对称进行喷射混凝土作业。

4.3.4上台阶套拱回填

采用挖掘机进行套拱回填。拱背回填应对称分层夯实，每层厚度不得大于0.3m，两侧回填高差不得大于0.5m，回填至拱顶以齐平后应分层满铺填筑，填筑到初支顶面以上1m。其中洞顶粘土隔水层50cm厚。

4.4套拱预支护下的明洞暗做施工

4.4.1洞身开挖施工

小里程区段隧道洞身开挖支护施工到DK198+796前，初期支护封闭成环距掌子面距离不得大于25m。根据开挖支护进度合理安排确定仰拱、二衬的施工,确保仰拱、二衬安全步距满足要求。二衬距掌子面的安全步距不得大于150m。

小里程区段隧道进入浅埋段，在套拱护顶下按照三台阶法开挖洞身及初期支护。

开挖循环进尺上台阶可一次1榀钢架间距，中、下台阶2榀钢架间距施工。

中、下台阶施工时，采用左右侧错开开挖支护，即左侧与右侧错开2m施工，以减少台阶长度。仰拱初支滞后下台阶3m后进行开挖支护，实现及时封闭成环。仰拱初期支护封闭成环距掌子面极限距离按照16m控制。

4.4.2洞身支护施工

（1）安装钢架：钢架安装要快速。隧道开挖断面成形经断面检查满足要求后立即放线，紧跟着以人工安装钢架。钢架节间用螺栓连接牢固，拱脚置于牢固的基础上。

（2）挂设钢筋网：钢架安设后及时进行挂网作业。人工铺网片时注意网片搭接宽度，搭接不得小于1个网格，并固定牢固。

（3）纵向连接筋：相邻2榀钢架用纵向连接筋焊接连接，沿钢架环向间距1m布置Φ22连接筋，并与钢架焊接牢固。

（4）锁脚锚管：在各台阶施工的底脚部位设置锁脚锚管，每处4根（即双锁脚，在原设计每处2根的基础上，增加一处锁脚。），锚管角度斜向下45°，锁脚锚管与钢架通过“双孔”形连接钢板焊接连接成整体。

（5）喷射C25混凝土：采用湿喷机械手喷射混凝土至设计厚度。

4.4.3明洞衬砌、洞外附属工程施工

初期支护全环通过浅埋段以后及时施作浅埋段仰拱及仰拱填充混凝土。待仰拱及填充、防排水系统施工完成后，及时进行拱墙衬砌混凝土。

浅埋段暗洞衬砌施工完成，且达到设计强度后，按照设计图纸要求施工浅埋段洞外剩余回填及附属工程。

5施工控制措施

隧道洞身开挖施工须进行超前地质预报，并作为一道工序纳入施工管理中。

成立专职的监控量测小组，按要求进行洞内量测；加强地表沉降观测。根据监控量测数据及最终位移的预测，判定隧道围岩及初期支护的稳定状态，并动态调整开挖时围岩预留变形量。

中、下台阶开挖严格控制开挖的进长，中、下台阶分左、右侧错开掘进，开挖后及时支护。

钢架底脚部位严格按照两组（4根）锁脚的施工要求进行施工。

6结束语

全环套拱暗挖法施工技术保证了安全质量，解决了放坡明挖法对周围环境产生较大的破坏。在该段浅埋地形明洞结构的施工过程中证实，通过该技术是可行的，避免了明挖法带来的工程安全隐患事故和运营安全隐患事故。

参考文献：

[1]、徐俏东.隧道明洞暗做法在特殊环境下的应用.上海铁道科技，2011年第1期：85～87.

[2]、王和通.盖挖法施工技术在隧道明洞暗做施工中的应用.山西建筑，2013年11月,第39卷第31期：176～177.

[3]、杜长铃.联合隧道超浅埋偏压段明洞暗做施工技术.山西建筑，2014年3月,第40卷第7期：198～199.

[4]、杜松.特殊地形条件下隧道明洞施工技术探讨.山西建筑，2013年2月,第39卷第4期：192～193.

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