施工安全论文

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大跨度浅埋湿陷性黄土公路隧道塌方处理施工方法浅析摘要：平阳高速公路阳曲1号隧道位于山西省太原市阳曲县境内，左、右线全长分别为4685m、4711m。隧址埋深浅，土体松软，含水量高，在开挖过程中经常发生局部坍塌、冒顶事故。针对该隧道施工特点，介绍浅埋湿陷性黄土公路隧道塌方处理施工技术，并对施工过程中的相关事宜进行简单说明。

关键词：浅埋；塌方；处理；施工方法

1.引言

在施工阳曲1号隧道左线ZK94+172～ZK94+214共计42米塌方段落时，综合考虑安全、质量、进度等因素，针对大跨度浅埋湿陷性黄土隧道工程特点，优化施工技术方案，采用“拱部明挖，边墙暗做”施工工艺，具有一定的工程意义。

2.工程概况

阳曲1号隧道左线ZK94+172～ZK94+214段隧址围岩以第四系中更新统离石组、上更新统马兰组黄土为主，局部夹薄层钙质结核层及砾卵石透镜体。在施工过程中，由于当地气候影响，隧址土体处于春融期，且施工期间遇多日的连续降雨天气，土体含水量偏高，围岩呈松软结构，土质松散、粘性较差，隧道开挖后土体自身稳定性较差，常伴有掉块及局部失稳现象发生，由于开挖跨度大，加之雨水渗透，

土体塑性变形较严重，在开挖过程中，造成隧道塌方事故，塌方段隧址埋深在19米～23米之间。

3.工艺背景

3.1 问题的提出

通过现场踏勘、量测，塌方段落埋深在19m～23m之间，采用地表注浆固结，洞内大管棚挑顶，三台阶七步法施工该段落，该工艺施工工序繁杂，所需处理时间较长，从倒排工期上看，需要2个月时间，不能满足工期要求。

3.2 难点分析

由于隧址埋深在19m～23m之间，隧道塌方后该段落土体已经全部被扰动，地表注浆固结后，土体很难形成自成体系。隧道开挖跨度达17.23m，埋深不能满足3～5倍洞径要求，意味着二次开挖后拱部所有塌方土体将进行应力重分布，致使土体很难形成自承体系，易松弛，产生张裂破坏，垂直荷载将直接作用在初支钢架上。

3.3 方案的提出

结合隧址水文、地质条件，结构物及施工安全，工期及工程质量要求，参考隧道“盖挖法”施工，处理该塌方段落采用“拱部明挖，边墙暗做”施工工艺。

4.“拱部明挖，边墙暗做”施工工艺

结合建设工期、安全、质量综合考虑，该坍方段落采用“拱部明挖，边墙暗做”施工工艺.

4.1 临时防排水

在开挖边线5m外范围内增设临时截、排水沟，排水沟采用M7.5浆砌片石砌筑，断面为1.5mX1.5m矩形断面。

4.2 土方开挖

一级边坡坡率为1:0.75，二级边坡开挖坡率为1:0. 5，每8米高度设2米宽平台一处。拱腰每处外侧加宽0.5米。边坡开挖到位后，及时清理边仰坡面松土。为了确保边坡的稳定，对边坡进行锚喷防护。采用φ8mm（间距20cm×20cm）钢筋网，C25喷射混凝土厚度为10cm；并采用φ25早强砂浆锚杆对坡面进行加固防护，长度为3.5m，端头与钢筋网焊接在一起。

拱部明挖部分采用机械分层分部开挖作业，开挖采取自上而下，分层开挖，自卸汽车出碴。

4.3 拱部明挖施工

拱部明挖部分采用预留核心土法开挖至拱腰处，拱腰处拱脚设置在洞顶以下5.11m位置，测量放样后，开始架设拱部钢架（I22b），纵向间距50cm，为了方便浇筑承力梁后，下台阶拱架与上台阶拱架连接密实，拱架拱脚处宜采用人工挖孔，大小40cmX40cmX40cm为宜，拱架底部垫水泥预制块或钢板，防止拱脚悬空，拱架架设好后拱脚剩余孔穴回填土夯实。在上台阶钢架拱脚处浇筑70cmX50cm连通承力梁，配筋采用11根Φ22主筋和Φ8箍筋@10cm，混凝土采用C30现浇混凝土。埋设锁脚锚管：钢拱架安装后每拱脚处按45°斜向下

布设单侧打设4根，长度L=4.5米，φ42小导管锁脚。喷射砼支护采用挂φ8双层网片喷锚支护，喷砼施工时采用在钢拱架下侧挂模板法施工并养护，喷锚过程中注意拱脚处喷填密实，拱脚外侧0.5米范围内宜采用喷射混凝土喷射密实。

4.4 边墙暗做施工

待拱部全部拱架施工完毕承力梁达到75%设计强度后开展下台阶施工，下台阶开挖过程中应严格控制循环进尺，每次开挖步长不得大于2榀拱架间距，且左右侧应错开施工，错开距离为4m～6m，严禁同时推进导致拱脚悬空；根据现场施工情况，实行动态监控量测，及时反馈监控数据指导施工，为正确采用、修改开挖和支护参数提供依据，以确保施工安全和施工质量。

4.5仰拱、二次衬砌

仰拱浇筑宜采用半幅短跨度开挖施工，最大掘进长度不得超过3 m，仰拱应紧跟掌子面下台阶施工，距离下台阶不得超过5m，严禁仰拱施工滞后；塌方体内掌子面在往前推进的过程中，二衬混凝土应紧跟掌子面施工，塌方区采用80cm钢筋混凝土衬砌

塌方段内隧道拱顶覆盖层厚在19.0～23.0米之间,二次衬砌应紧跟隧道掌子面施作。由于衬砌施工后回填土方对二次衬砌作用影响较大，为保证永久性支护的安全性和耐久性，该段落加强二次衬砌支护参数，洞身衬砌由原设计60cm改为80cm钢筋混凝土，衬砌φ28主筋间距由@25cm改为@20cm，φ16分布筋采用φ20钢筋以加强二次

衬砌；

5.拱顶回填

隧道二次衬砌施工后应及时进行明挖部分的回填工作，高边坡不宜长时间外露，以确保边坡的安全和稳定性，结合隧址的地形、地貌，填土高度在满足排水通畅的情况下宜尽量少填。

明挖回填在二次衬砌混凝土达到设计强度后进行，上层回填部分采用夯实土分层压实回填，侧墙回填应两侧对称进行，每层厚度不大于0.3m，两侧回填土面的高差不得大于0.5m。回填至与拱顶齐平后，再分层满铺填筑至设计高度。采用机械回填时，应在人工夯填超过拱顶1.0m以上后进行；表层回填土采用100cm6%灰土隔水层和50cm 种植土回填。

参考文献：

[1]JTG F60-2009,公路隧道施工技术规范.

[2]山西交科公路勘察设计院,北京至昆明高速公路山西省界平定至阳曲段两阶段施工设计图,2010.05.