黃土作為在工程實(shí)踐中非常常見(jiàn)的圍巖結(jié)構(gòu)表現(xiàn)形式之一，其綜合性質(zhì)具有一定的特殊性。已有的研究中認(rèn)為，黃土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，因此在上部施工作業(yè)開(kāi)展中容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的問(wèn)題，具體表現(xiàn)為垮塌或崩解等安全事故。但黃土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于其直立性較高，有非常理想的成型條件。從這一角度上來(lái)說(shuō)，在黃土隧道掘進(jìn)開(kāi)挖后，比較不容易發(fā)生工作面擠出或推移的問(wèn)題，且由于黃土結(jié)構(gòu)下巖面在開(kāi)挖期間的穩(wěn)定性好，成型條件理想，因此即便是對(duì)于短進(jìn)尺的工況而言，黃土結(jié)構(gòu)仍然有一段時(shí)間能夠確保巖體的整體穩(wěn)定性，這利用這一特點(diǎn)，工作人員能夠在巖體結(jié)構(gòu)尚未出現(xiàn)大規(guī)模安全事故之前，及時(shí)的完成包括噴錨以及立架在內(nèi)的相關(guān)工作，整體上來(lái)說(shuō)施工安全且可靠。從這一角度上來(lái)說(shuō)，只要立足于對(duì)黃土隧道基本性質(zhì)的分析，選擇合理的施工方案，即能夠在滿足大斷面黃土隧道快速掘進(jìn)要求的同時(shí)，確保掘進(jìn)施工的安全性與可靠性。本文即結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)大斷面黃土隧道快速掘進(jìn)施工方面的關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)分析與探討。

1 工程概況

XX客運(yùn)專(zhuān)線全長(zhǎng)為350.0km，沿線共設(shè)置有30座隧道，隧道整體長(zhǎng)度為68.0km。90%以上為黃土隧道。隨著XX客運(yùn)專(zhuān)線施工作業(yè)的不斷推進(jìn)與發(fā)展，黃土隧道所表現(xiàn)出的地質(zhì)特點(diǎn)以及力學(xué)性質(zhì)得到了更加全面與深入的認(rèn)識(shí)，黃土隧道對(duì)施工造成的難度與挑戰(zhàn)得到了工程施工人員的高度關(guān)注與重視。

本工程實(shí)例中的黃土隧道快速掘進(jìn)工劃分為三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖施工作業(yè)，臺(tái)階長(zhǎng)度按照4.0～6.0m標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)顯示:臺(tái)階開(kāi)挖過(guò)程中核心土兩側(cè)距開(kāi)挖面長(zhǎng)度在2.0m左右，上臺(tái)階開(kāi)挖高度為4.2m。臺(tái)階開(kāi)挖過(guò)程當(dāng)中，實(shí)際跨度取值為13.7m，矢跨比為0.3，整體開(kāi)挖面積為65.5m2，中臺(tái)階開(kāi)挖高度為3.6m，整體開(kāi)挖面積為 28.3m2，下臺(tái)階開(kāi)挖高度為 3.5m，單元長(zhǎng)度為 3.4m。

2 施工流程

在本工程中洞身開(kāi)挖采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工，本施工方法的操作要點(diǎn)是:在隧道開(kāi)挖期間根據(jù)實(shí)際情況，將開(kāi)挖工作面劃分為七個(gè)部分，七個(gè)開(kāi)挖工作面相互錯(cuò)開(kāi)，同步展開(kāi)作業(yè)，然后分別做支護(hù)處理，各個(gè)區(qū)域的支護(hù)方案相互配合，形成一個(gè)支護(hù)整體。這種開(kāi)挖方法的優(yōu)勢(shì)在于:分多個(gè)區(qū)域進(jìn)行同步開(kāi)挖，能夠有效的降低作業(yè)循環(huán)時(shí)間，逐步向深層工作面推進(jìn)，開(kāi)挖作業(yè)與初期支護(hù)作業(yè)相互配合，能夠形成一個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的支護(hù)工作體系。按照這一思路，在施工過(guò)程當(dāng)中遵循以下流程展開(kāi)作業(yè):

首先，在拱部位置搭設(shè)超前支護(hù)系統(tǒng)，開(kāi)挖遵循自上而下的基本原則，通過(guò)機(jī)械開(kāi)挖與人工風(fēng)鎬相配合的方式實(shí)現(xiàn)，開(kāi)挖期間預(yù)留核心土。本工程中，每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度按照80.0cm標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，在完成開(kāi)挖后安排專(zhuān)人進(jìn)行混凝土噴射工作，按照4.0～6.0cm標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土噴射厚度進(jìn)行控制，完成噴射后即封閉工作面。

其次，混凝土初期噴射作業(yè)完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求架設(shè)鋼架結(jié)構(gòu)，上弧導(dǎo)分5節(jié)進(jìn)行安裝，環(huán)向通過(guò)鋼板螺栓進(jìn)行連接，縱向選擇截面22.0mm標(biāo)準(zhǔn)連接，按照1.0m控制間隔距離。

再次，在完成對(duì)錨桿部分，拱架部分，以及鋼筋網(wǎng)部分的施工作業(yè)后，需要安排專(zhuān)人使用強(qiáng)度C25等級(jí)混凝土進(jìn)行噴射作業(yè)，使承載拱結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)之上，以拱頂承載拱支護(hù)為前提條件，對(duì)左右兩側(cè)中臺(tái)階馬口進(jìn)行開(kāi)挖，期間采取交錯(cuò)式的開(kāi)挖方案，開(kāi)挖過(guò)程當(dāng)中及時(shí)進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。

最后，對(duì)中部上中下臺(tái)階預(yù)留土進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，達(dá)到滿意開(kāi)挖效果后，采取分段方式進(jìn)行仰拱結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖作業(yè)，同時(shí)配合進(jìn)行支護(hù)施工，根據(jù)支護(hù)方案完成仰拱混凝土的施作作業(yè)。

3 施工期間技術(shù)要點(diǎn)

(1)在對(duì)超前小管棚支護(hù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用的過(guò)程中，需要在一般設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上適當(dāng)加密，以適應(yīng)本區(qū)域的特殊地質(zhì)情況。在本工程案例施工開(kāi)挖期間，超前支護(hù)間隔距離設(shè)置為0.4m/根，前期仍然出現(xiàn)拱部掉塊超挖的問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，縮短小管棚支護(hù)期間間隔距離，降低至0.2～0.25m/根，從而解決了該問(wèn)題，對(duì)超挖有良好的控制效果。

(2)為最大限度的確保隧道掘進(jìn)的快速性與穩(wěn)定性，施工期間需要嚴(yán)格遵循短臺(tái)階法施工的相關(guān)原則。特別是針對(duì)本地區(qū)實(shí)際情況而言，由于掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)含水量較大，若預(yù)留的臺(tái)階過(guò)長(zhǎng)，則滲水會(huì)沿著已經(jīng)噴射好的初期支護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)外延，并在拱腳位置匯集，形成自然集水區(qū)，甚至?xí)M(jìn)一步導(dǎo)致初期支護(hù)受壓影響，下沉量增大的問(wèn)題，最終可能演變?yōu)槌跗谥ёo(hù)開(kāi)裂或結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。而通過(guò)應(yīng)用短臺(tái)階施工的方式，能夠確保初期支護(hù)迅速連續(xù)成環(huán)，使整個(gè)受力結(jié)構(gòu)具有環(huán)狀密封的形態(tài)，以確保掘進(jìn)的安全性與穩(wěn)定性。

(3)從初期支護(hù)安全性的角度上來(lái)說(shuō)，鎖腳錨桿的應(yīng)用有著非常關(guān)鍵的意義與價(jià)值。有關(guān)工程試驗(yàn)中分析得出:在大斷面隧道掘進(jìn)施工過(guò)程當(dāng)中，斷面拱腳位置以及墻角位置會(huì)受到較大側(cè)向壓力作用力的影響，在這一過(guò)程當(dāng)中錨桿發(fā)揮著拉桿的作用，從而保障工字鋼架在受到側(cè)向壓力作用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)洞內(nèi)位移的現(xiàn)象，因此也能夠使快速掘進(jìn)施工期間支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力達(dá)到穩(wěn)定可靠的狀態(tài)。

(4)在隧道快速掘進(jìn)施工作業(yè)的實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)拱頂下沉量的合理控制，最關(guān)鍵性的措施在于根據(jù)掘進(jìn)工作面的實(shí)際情況，適當(dāng)擴(kuò)大拱腳。通過(guò)此項(xiàng)措施，促進(jìn)承壓面積的擴(kuò)大，使掘進(jìn)施工過(guò)程當(dāng)中的豎向壓力傳遞更加可靠，同時(shí)還可使節(jié)點(diǎn)橫向受力關(guān)系更加的穩(wěn)定。結(jié)合本工程項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)看，根據(jù)對(duì)黃土性質(zhì)的分析，將擴(kuò)大拱腳設(shè)計(jì)值控制在0.8～1.2m3區(qū)間內(nèi)。

(5)在掘進(jìn)施工中，施工人員還可以通過(guò)對(duì)初期支護(hù)鋼架縱向連接筋進(jìn)行加密處理的方式，使鋼架結(jié)構(gòu)的整體受力能力得到合理的提升與鞏固。本工程施工作業(yè)實(shí)施期間，將拱腳部位，拱腰部位，以及拱頂部位所對(duì)應(yīng)的縱向連接鋼筋間距按照0.2～0.3m標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，其他區(qū)域則按照0.3～0.4m標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置間距。

(6)在工作面開(kāi)挖作業(yè)的實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，仰拱施工作業(yè)以及混凝土的回調(diào)工作需要同步開(kāi)展，盡量縮小兩個(gè)工序的間隔時(shí)間。同時(shí)，按照20.0～30.0m對(duì)間隔距離進(jìn)行合理控制。同時(shí)，二次襯砌需要盡早展開(kāi)施工，其目的在于盡早的完成隧道完整的受力結(jié)構(gòu)，距離按照40.0～50.0m標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合了大斷面黃土隧道的工程施工特點(diǎn)，選擇某大斷面黃土隧道施工實(shí)例作為研究對(duì)象，系統(tǒng)分析了本隧道在快速掘進(jìn)施工過(guò)程當(dāng)中的基本施工流程以及技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)三臺(tái)階七步開(kāi)挖的方式，解決了在黃土隧道施工過(guò)程當(dāng)中容易出現(xiàn)的各種問(wèn)題，施工工序可控性良好，施工安全且質(zhì)量可靠，圓滿達(dá)成了隧道快速掘進(jìn)施工的基本目標(biāo)，保障了施工工期。同時(shí)，配合對(duì)施工期間相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)的實(shí)施，使得黃土地質(zhì)下的隧道施工難題得到了解決，對(duì)于同類(lèi)工程施工作業(yè)有一定的參考意義與價(jià)值。

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