黄土隧道施工工法

中隔壁法开挖修建黄土大断面双线铁路隧道施工工法

中铁三局运输工程分公司机械工程段张华

修建大断面浅埋黄土铁路双线隧道，是隧道施工中的一项新的课题，也是隧道施工的一个难题，其难点是隧道开挖断面大，土质松散,整体性差，拱顶下沉量大，开挖后变形量大。由中铁三局运输工程分公司机械工程段承建的石太客运专线Z9标段牛家滩2号隧道，全长500米，其中暗洞300米，穿越Ⅳ、Ⅴ级黄土，洞顶埋深浅，围岩软弱，变形不宣控制。为确保施工安全和质量，施工中利用中隔壁法施工，使支护结构快速封闭成环，同时以监控量测数据信息为指导施工的重要手段，有效控制了地表沉降、拱顶下沉、净空收敛，使隧道已开挖段在处于稳定状态的前提下快速有效的开挖，取得良好的效果，经总结形成本工法。

一、工法特点

1、综合新奥法与矿山法的施工特点，实施分部开挖，分块成环，快速有效

地控制隧道变形，并使之处于稳定状态。

2、严格控制地表及隧道内部的变形，确保变形值在规定范围之内。

3、以超前注浆小导管、型钢及格栅钢架、钢筋网片、锚喷混凝土、中隔壁

以及临时仰拱辅助构件形成封闭支护结构，保证施工安全可靠。

4、施工过程中全程进行量测监控，并将监控信息进行总结分析，据此对开

挖及支护等方案进行调整，使施工全程处于受控状态。

5、在Ⅳ级黄土段使用格栅钢架进行支护，分四部进行开挖，Ⅴ级黄土段使

用型钢钢架进行支护，分六部开挖。作业简便，不需使用特殊的施工机械，易于应用推广。

二、适用范围

本工法适用于围岩软弱，覆盖层薄，围岩稳定性差。基底承载力低，需严格控制地表沉降和洞体变形的大跨度隧道和类似地下工程。

三、工艺原理

中隔壁施工法的工艺原理即在隧道断面中部设置中隔壁支撑及横向支撑，利用横向支撑及中隔壁支撑将断面分为多个小的部分，降低开挖跨度及开挖高度，开挖时掘进面由上至下，由左至右分部交叉开挖，以尽量减小对周围土体的扰动，通过使用超前小导管，挂网锚喷，型钢或格栅钢架、中隔壁、临时仰拱将各分部依次及时成环，环环相接，将整个断面的各分部开挖部分封闭成环（图示见附录Ⅰ），以控制主体变形，并使开挖完毕的洞体处于稳定状态。与此同时，二衬紧跟，使隧道整体成型。施工中对洞体变形进行不间断测量，通过分析再用来指导下步施工，并用来保障施工安全。

四、工艺流程

1、Ⅴ级黄土段开挖（见附录Ⅳ）

2、Ⅳ级黄土段开挖（见附录Ⅴ）

五、施工工艺

〈1〉超前小导管施作〈见附图Ⅲ〉

①隧道每开挖循环前，以隧道中轴线为基线，在两侧各75°扇形范围

内以R（Ⅳ级R=7.26m、Ⅴ级黄土R=7.36m）为半径施作注浆小导管，

纵向每2榀打入1环小导管,小导管采用ø42热轧钢管，每环环向每米

n〈Ⅳ级n=3、Ⅴ级n=4〉根。

②钻孔、插入小导管并注浆

钻孔采用2.2KW旋转煤电钻钻孔，孔径Φ=60mm，沿开挖轮廓线向

外倾斜，偏角10°～15°，每钻完一孔即插入导管并进行注浆。注浆采用体积比1：0.5的水泥-水玻璃双液，水灰比1：1，注浆初始压力

0.5～1.0Mpa，终结压力为2Mpa。

〈2〉开挖与支护

①开挖顺序：1部先行开挖，随即依次开挖下列部分，Ⅳ级黄土为

5-3-7，Ⅴ级黄土为3-5-7-9-11，上部〈Ⅳ级黄土包括1、5两部分，Ⅴ级黄土包括1、3、5、7四部分〉采用人力及风镐开挖，架子车出土至下台，下部〈Ⅳ级黄土包括3、7两部、Ⅴ级黄土包括9、11两部分〉采用挖机开挖，自卸汽车运输清渣，开挖次序见附录Ⅱ，开挖进尺Ⅳ级黄土每次1.0m、Ⅴ级黄土每次0.75m。

②初期支护组成

A Ⅳ级黄土区段

初期支护由厚0.25m的C25喷射纤维混凝土，〈由Ⅰ～Ⅷ部组成〉，格栅钢架1榀/ m、20×20cm ø8单层钢筋网、法向Ф22砂浆锚杆组成，每2榀打入一环超前注浆小导管，环向3根/m。

B Ⅴ级黄土区段

初期支护由厚0.3m的C25喷射纤维混凝土，〈由Ⅰ～Ⅷ部组成〉，22aⅠ字钢型钢1榀/ 0.75m，20×20cm ø8单层钢筋网，法向Ф22砂浆锚杆。相邻型钢钢架间设纵向连接筋，使用ø32×80×3.5的套管进行联结，环向间距1.0米。

③施工工序

A Ⅳ级黄土段施工

a 1部开挖循环1.0米/次，开挖后对N1、N2、N3部位喷射5cm厚C25

混凝土，挂N1、N2部位钢筋网，架设N1、N2、N3、N4部位格栅钢架，施工N1、N2部位法向锚杆，最后复喷N1、N2、N3部位混凝土至设计厚度。

b 1部开挖2～3米后，开挖5部，每开挖循环1.0米，开挖后对N5、

N6部位喷射5cm厚C25混凝土，挂N5、N6部位钢筋网，架设N5、N6、N7部位格栅钢架，施工N5、N6部位法向锚杆，最后复喷N5、N6部分混凝土至设计厚度。

c 5部施工开挖2～3米后，开挖3部,每开挖循环1.0米，初喷N8、

N9、N10部位5cm厚混凝土，挂N8部位钢筋网，架设N8、N9、N10部位钢格栅，施工N8部位法向锚杆，最后复喷N8、N9、N10部位混凝土至设计厚度。

d 3部开挖2～3米后，开挖7部，每开挖循环1.0米，初喷N11、N12

部位5cm厚混凝土，挂N11部位钢筋网，架设N11、N12部位格栅钢架，施工N11部位法向锚杆，复喷N11、N12部位混凝土至设计厚度。

B Ⅴ级黄土段施工

a 1部开挖，每循环0.75米，开挖后对N1、N2部位喷射5cm厚C25

混凝土，挂N1部位钢筋网，架设N1、N2、N3部位型钢钢架，施工N1部位法向锚杆，最后复喷N1、N2部位混凝土至设计厚度。

b 1部开挖2～3米后，开挖3部，每循环0.75米，开挖后对N4、N5

部位喷5cm厚混凝土，挂N4部位钢筋网，架设N4、N5、N6部位型钢钢架，施工N4部位法向锚杆，最后复喷N4、N5部位混凝土至设计厚度。

c 3部开挖2～3米后，开挖5部,每循环0.75米，初喷N7部位5cm