超短台阶法在大断面黄土隧道施工中应用

超短台阶法在大断面黄土隧道施工中的应用

摘要：该隧道为本标段的重点工程和高风险控制工程，埋深浅、围岩条件差，全线为黄土vb围岩，且下穿高速公路，施工难度大、风险高。本文就该隧道下穿大运高速公路的施工进行了总结。

关键词隧道超短台阶施工方法总结

abstractthe tunnel for this section focuses on engineering and high risk control engineering, shallow buried depth, surrounding rock condition is poor, all fronts is loess vb surrounding rock, and the underpass of freeways, big construction difficulty, high risk. in this paper, through the tunnel under the dayun expressway construction are summarized.

key words ：tunnel ultrashort steps construction methods 中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：

1工程概况

该隧道地处黄土丘陵地带，全长3083米。地表覆新黄土，黄褐色，坚硬~硬塑，颗粒均匀，具大孔隙，含薄层细圆砾土和钙质结核层，夹多层浅棕红色古土壤层。下伏老黄土，浅棕红色，坚硬~硬塑，土体紧密，含钙质结核层和洪积碎石类土和砂土，洞顶覆土较薄，部分具有湿陷性，湿陷系数δs=0.012～0.080。

隧道洞身里程dk206+734.7~dk206+782.3处下斜穿高速公路，高速公路路面宽约25m，下穿路面长度约为34m，高速公路与隧道洞

身夹角约48°11′37″。隧道开挖洞顶至公路路面高度约27m，开挖洞顶至高速公路路堑边坡顶约34 m。

2 施工方法及方案确定

黄土隧道工程地质条件较差，施土断面大，确立施工方案必须遵循“短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则。原设计开挖方法为双侧壁临时仰拱法，但该方法施工速度慢，不利于机械化作业，后面的开挖和拆除支护将对前面施工形成的力学平衡体系产生影响，围岩应力状态多次改变，可能出现较大的变形量。因此，为了快速安全的通过公路，通过与上级协商，将开挖方法变更为超短台阶法。

该施工方法有如下优点：

大型施上机械可多个作业面平行施工，效率高。可以减少对围岩扰动，施工方法调整灵活，进度稳定，工期保障性强。不需拆除临时施工支护，节省投资。混凝土仰拱超前施作，便于初期支护及时闭合，改变洞内作业、运输环境。一次施作防水层和灌筑混凝土衬砌，确保混凝土衬砌施上质量。无需增加特殊设备，投入少，操作性强。

3、施工要点

1、开挖前首先采用管棚钻机将120米ф159大管棚一次性打入，环向间距40cm，外插角度控制在0.5~1.5°，采用棚管导向跟管一次性钻进法工艺。

2、采用超短台阶法开挖，掌子面留3m宽土柱起临时支撑作用。

不改变初期支护规格。将核心土两边的位置修成台阶式，以便工人上下作业。

3、开挖时严格控制超欠挖，机械开挖预留30cm人工开挖，及时喷射混凝土封闭掌子面，加强土体稳定性。

4．严格控制步长，仰拱和二衬应尽可能紧跟掌子面，快速闭合成环。仰拱至掌子面最大距离控制不大于9米，二衬至掌子面最大距离不大于15米。

5．立即按与交管部门达成的协议实施交通管制，实行车辆限速并道。加强公路地表沉降的监测。设计允许地面沉降20mm。当地面沉降达到10mm且不收敛，必须停止施工，加强施工措施，并及时上报建设单位，进行会商改变施工方法，

6．初期支护采用i25a钢架、ф22连接筋ф8钢筋网c25喷射混凝土。锁脚锚管在黄土隧道施工中非常关键，必须严格按照要求及时跟进，采用4m长φ42mm无缝钢管，焊接钢筋采用“”形与钢架和锁脚锚管焊接成整体，钢筋基脚处垫设i28槽钢以便增加焊接面积，防止钢架下沉和收敛过大；每侧上中下台阶钢拱架锁脚锚管根数分别加强为6根、4根、4根，打入深度不小于4m。

7、由于二衬距离下台阶过短，无法使用简易台车，因此改装液压衬砌台车用来挂设防水板和绑扎钢筋，从而可以有效节省时间。

4、施工步骤

图1 施工工序断面图

隧道超短台阶开挖施工步骤及注意事项

5、隧道超短台阶开挖机具设备及人员配置

隧道超短台阶开挖机具设备及人员配置

6、监控量测

在隧道施工过程中，监测的目的主要就是通过监测及时了解和掌握施工过程中围岩变形、支护结构工作状态及其规律性，并根据前一步的观测结果，预测下一步围岩变形和支护结构工作状态；研究设计支护参数、施工方法、地层特性与量测数据的关系，以作为改进设计、施工的依据；了解围岩与结构物的相互作用力等以便及时调整施工参数，同时为以后类似工程积累经验和提供指导。因此在本隧道施工中将监控量测纳入工序管理。

针对隧道下穿高速公路施工，在公路地表沉降要严格控制，在该段加设了沉降观测点，公路范围共布置了250个量侧点观测地表沉降，隧道内每1m设置水平位移、拱顶下沉、周边位移观测点，及时掌握了各种过程中的动态，有效地指导和控制了施工过程，保证了施工安全和结构稳定。

量测结果：地表最大沉降量17.1mm，拱顶最大沉降量18.9mm，最大收敛值22.4mm，确保了高速公路路面的安全。

7、结束语

以往类似工程多采用双侧壁临时仰拱法施工，该隧道创新尝试超短台阶法施工，节约了成本，尤其是临时钢架支撑节省近1/4，人

员配置也得以减少；不需拆除临时钢架，安全系数提高；可以有效的控制仰拱至掌子面的距离；施工时间相对双侧壁临时仰拱法节省了近1/2，防止施工工期较长造成公路沉降过大。由此可见，大断面黄土隧道下穿高速公路采用超短台阶法施工安全可行，值得推广。

参考文献

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[4] 秦国刚.大跨度粘土公路隧道台阶法施工技术探讨.华北水利水电学院学报,2009, 30(6):1-3

作者简介

姓名：赫洪声，出生年月：1982年10月，性别：男，职称：助理工程师，最高学历：大学专科，毕业时间：2005年月，学校：哈尔滨铁路职业技术学院