黄土隧道施工技术

1．黄土陷穴及人为坑洞的处理
在隧道勘查阶段， 在隧道勘查阶段，应该有关于陷穴及人 为坑洞（例如掏沙洞）的专门的勘探资料， 为坑洞（例如掏沙洞）的专门的勘探资料， 描绘陷穴的分布情况、形状、大小， 描绘陷穴的分布情况、形状、大小，地下是 否有水囊等。 否有水囊等。
设计单位在与施工单位、 设计单位在与施工单位 、 监理单位进行 技术交底时，应明确陷穴情况及回填方案。 技术交底时 ， 应明确陷穴情况及回填方案 。 施工单位在进场时 首先要做 的就是对隧道 上方地表陷穴的回填或注浆，确保回填密实， 上方地表陷穴的回填或注浆 ， 确保回填密实 ， 施做防水层及排水坡,并且顺沟。 施做防水层及排水坡,并且顺沟。切忌形成新 的积水坑，产生新的陷穴。处理完地表后 的积水坑，产生新的陷穴。 才能进洞开挖。 在隧道的整个施工期间， 才能进洞开挖 。 在隧道的整个施工期间 ， 时刻观察地表情况， 时刻观察地表情况 ， 一旦出现新的陷穴立即 进行回填封堵。 进行回填封堵。
根据不同性状黄土的力学特性及稳定性 状况，为了适应地质条件差、断面大、 状况，为了适应地质条件差、断面大、对初 期支护施工不利的影响， 期支护施工不利的影响，减少隧道及地表的 下沉量， 下沉量，预防在黄土中开挖隧道的大变形和 坍塌问题，采用弧形导坑核心土法（ 坍塌问题，采用弧形导坑核心土法（又称环 形开挖留核心土法） 形开挖留核心土法），结合喷射砼及时封闭 开挖面，用超前小导管、超前管棚支护、 开挖面，用超前小导管、超前管棚支护、钢 拱支撑、挂网、打锁拱锚杆（ 拱支撑、挂网、打锁拱锚杆（管）等来加强 土体强度及限制围岩应力重新分布，按照“ 土体强度及限制围岩应力重新分布，按照“ 管超前，短进尺，少扰动，早喷锚， 管超前，短进尺，少扰动，早喷锚，强支护 ，
第1步：拱部进行超前支护后，采取上弧导 预留核心土短台阶开挖。开挖后及时进行喷、 锚、网系统支护，架设工字钢架，并复喷至设 计厚度，形成较稳定的承载拱。
第2、3步：在承载拱的支护下，分别开挖 中台阶左右边墙，以一定的时间差进行中台阶 边墙初期支护，使同一断面处暴露开挖面仅限 于一侧。 第4、5步：在完成上、中台阶支护后，分 段左右开挖下台阶马口，以一定的时间差施作 下台阶初期支护。 第6步：开挖中部上、中、下台阶预留土。 第7步：下台阶开挖落底，并及时施作仰 拱初期支护及仰拱砼，及时封闭成环。
（一）施工方法
针对不同的黄土隧道可选择的施工方法 如下： 如下：
1．弧形导坑核心土法 ． 2．七步开挖短台阶法 ． 3．双层支护短台阶法 ． 4．CD法 4．CD法 5．CRD法 ． 法 6．单侧壁导坑法 ． 7．双侧壁导坑法 ．
七步开挖短台阶法
1.80 1 1
2.00
6
3.00
2
2 4 4
6 6
紧封闭，勤量测”的原则，随挖随支， 紧封闭， 勤量测 ” 的原则 ，随挖随支 ， 各道 工序紧密衔接，环环紧扣， 工序紧密衔接， 环环紧扣 ，实施短开挖和快 循环来减少对土体的扰动， 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。 施工的较完整的方法。 施工作业线按4条主作业线、 施工作业线按 4 条主作业线 、 3 条辅助作 业线布置。 条主作业线即开挖作业线、 业线布置。4条主作业线即开挖作业线、装碴 运输作业线、喷锚支护作业线、 运输作业线 、喷锚支护作业线 、 衬砌作业线 条辅助作业线为通风降尘作业线、 。3条辅助作业线为通风降尘作业线、注浆作 业线、排水作业线。 业线、排水作业线。
主要是Q 其次 ， 分别按照新黄土 （ 主要是 3 ） 和老黄土 考虑含水量和黄土的砂质、粘质（ （ Q2、 Q1） ， 考虑含水量和黄土的砂质 、 粘质 （ 按塑 性指数的分类） 分别进行数理统计， 性指数的分类 ） ， 分别进行数理统计 ， 统计采用的数 据是未区分埋深因素的所有勘测、 试验资料， 涉及的 据是未区分埋深因素的所有勘测 、 试验资料 ， 参数主要有： 密度、 含水量、 孔隙比、 饱和度、 液限、 参数主要有 ： 密度 、 含水量 、 孔隙比 、 饱和度 、 液限 、 塑限、 塑性指数、 液性指数、 压缩系数、 压缩模量、 塑限 、 塑性指数 、 液性指数 、 压缩系数 、 压缩模量 、 粘聚力、内摩擦角等。 粘聚力、内摩擦角等。 最后，通过对各参数的变异性评价、 最后 ， 通过对各参数的变异性评价 、 单个变量之 间的相关分析、 力学参数和物理参数之间的多元线性 间的相关分析 、 回归分析， 回归分析 ， 确定影响郑西客运专线黄土隧道围岩的工 程性质和稳定性的主要参数指标及其特征值或界限值， 程性质和稳定性的主要参数指标及其特征值或界限值 ， 在此基础上， 结合已公开发表的相关研究成果、 在此基础上 ， 结合已公开发表的相关研究成果 、 部分 现场原位试验和测试资料和工程实践经验， 现场原位试验和测试资料和工程实践经验 ， 划分郑西 客运专线黄土隧道的围岩分级方案， 并对全线黄土隧 客运专线黄土隧道的围岩分级方案 ， 道围岩进行分级及统计。 道围岩进行分级及统计。
2.分级选用的指标 2.分级选用的指标
黄土隧道围岩的分类应主要以现在的物理指标和力学指标为 主，其它因素（如埋深和地下水及结构面等）为参考来进行。 其它因素（如埋深和地下水及结构面等）为参考来进行。 对前面的参数进行筛选和比较后，选择了16个能获得的指标 对前面的参数进行筛选和比较后，选择了 个能获得的指标 进行统计分析， 分别是： 埋深（ ） 黄土类型（ ） 进行统计分析 ， 分别是 ： 埋深 （ H） 、 黄土类型 （ T） 、 含水量 孔隙比（ ） （ ω） 、 密度 （ ρ） 、 颗粒比重 （ Gs ） 、 孔隙比 （ e） 、 饱和度 ） 密度（ ） 颗粒比重（ 液限（ 塑限（ 塑性指数（ （ Sr ） 、 液限 （ ωL） 、 塑限 （ ωP） 、 塑性指数 （ IP） 、 液性指数 （ IL ） 、 压缩系数（a1-2 ） 、 压缩模量（ Es ） 、 粘聚力（ C） 、 内 压缩系数 （ 压缩模量 （ 粘聚力（ ） 摩擦角（ ） 湿陷系数（ ） 摩擦角（φ）、湿陷系数（δ）。 在分类之前，先将上述16个指标按如下思路进行简单区分 个指标按如下思路进行简单区分： 在分类之前，先将上述 个指标按如下思路进行简单区分： 按系统、 ①按系统、环境和系统与环境的相互作用分类 系统（内因）：黄土类型（T）、密度（ρ）、颗粒比重 （ Gs ） 、 含 水 量 （ ω ） 、 孔 隙 比 （ e ） 、 饱 和 度 （ Sr ） 、 液 限 塑限（ 塑性指数（ 液性指数（ （ωL）、塑限（ωP）、塑性指数（IP）、液性指数（IL）。 环境（外因） 埋深（ ） 环境（外因）：埋深（H）。 相互作用（力学性质） 压缩系数（ 压缩模量（ 相互作用（力学性质）：压缩系数（a1-2）、压缩模量（Es）、 湿陷系数（ ） 粘聚力（ ） 内摩擦角（ ） 湿陷系数（δ）、粘聚力（C）、内摩擦角（φ）。
2．冲沟的处理
对主沟施做浆砌片石水沟， 对主沟施做浆砌片石水沟 ， 水沟沟壁低 于地面20 30cm 20～ cm。 于地面 20 ～ 30cm 。 对易积水洼地或坡度太小 的冲沟采用顺沟措施， 的冲沟采用顺沟措施， 以利能顺利引排地表 径流。其它地表部位修建排水坡， 径流 。其它地表部位修建排水坡 ，排水坡不 能太小，以便地表水流顺利流入排水沟。 能太小， 以便地表水流顺利流入排水沟 。在 隧道的整个施工期间， 隧道的整个施工期间， 施工单位注意检查排 水坡，对损坏的水沟重新修补， 水坡 ，对损坏的水沟重新修补 ， 经常对排水 沟进行清淤，以保证排水畅通。 沟进行清淤，以保证排水畅通。
3．塌滑体的处理
由于隧道洞口的开挖或者是塌方等造成 的塌滑体，需要及时处理，通过坡脚防护、 的塌滑体，需要及时处理，通过坡脚防护、 坡顶减载、塌滑面防水处理、 坡顶减载、塌滑面防水处理、地表水流的引 排等措施稳定塌滑体，避免造成二次灾害。 排等措施稳定塌滑体，避免造成二次灾害。
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三、黄土隧道常用的施工方法
3. 郑西客运专线大断面黄土隧道的围岩分 级方案
首先，从工程应用的实用性、 首先，从工程应用的实用性、便捷性以及参数的 可靠性来看，最佳参数指标应为：密度（ ） 可靠性来看，最佳参数指标应为：密度（ρ）、含水量 （ ω）和埋深（H）。将勘测资料，按照埋深进行归纳 ）和埋深（ ） 将勘测资料， 整理， 分析黄土工程性质随埋深、 整理 ， 分析黄土工程性质随埋深 、 含水量及密度的变 化规律。 化规律。
②按参数获取的方法精度分类 最精确：黄土类型（T）、含水量（ω）。 最精确：黄土类型（ ） 含水量（ ） 较精确： 埋深（ ） 密度（ ） 较精确 ： 埋深 （ H） 、 密度 （ ρ） 、 颗粒比重 孔隙比（ ） 饱和度（ （Gs）、孔隙比（e）、饱和度（Sr）。 一般精确：液限（ 塑限（ 一般精确：液限（ωL） 、塑限（ ωP）、塑性指 液性指数（ 压缩系数（ 数 （ IP ） 、 液性指数 （ IL ） 、 压缩系数 （ a1-2 ） 、 压缩 模量（ Es ） 、 湿陷系数（ δ） 、 粘聚力（ C） 、 内摩擦 模量 （ 湿陷系数 （ ） 粘聚力 （ ） 角（φ）。 ）
3 3
3.00
6
5 5
7 7 单位：米
9.80
七步开挖短台阶法工法简介: 七步开挖短台阶法工法简介
洞身开挖采用短台阶七步开挖法施工，是 指隧道整个断面开挖分七个开挖面，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，尽量缩短作业循环时 间，逐步向纵深推进的作业方法。
七步开挖短台阶法施工程序: 七步开挖短台阶法施工程序
4.郑西客运专线大断面黄土隧道的围岩分级 4.郑西客运专线大断面黄土隧道的围岩分级 结果
地表黄土陷穴、 冲沟、 二 、 地表黄土陷穴 、 冲沟 、 塌滑体 的处理
在隧道的勘查、设计、 在隧道的勘查、设计、施工及运营养护 阶段都应该时刻关注地表黄土情况， 阶段都应该时刻关注地表黄土情况，妥善处 理好陷穴、冲沟、塌滑体等不良地质地段。 理好陷穴、冲沟、塌滑体等不良地质地段。