第一篇：忻州隧道下穿大運高速公路開挖方法技術(shù)總結(jié)

忻州隧道下穿大運高速公路開挖方法

技術(shù)總結(jié)

中鐵二十五局集團北方分公司 秦振

摘要

忻州隧道是大戲客運專線的重點工程和高風險控制工程，該隧道埋深淺圍巖條件差全線為黃土Vb圍巖，且下穿大運高速公路，施工難度大、風險高。目前隧道施工已進入下穿大運高速公路段，取得較大進展，文章就忻州隧道下穿大運高速公路施工中技術(shù)問題做一總結(jié)。

關(guān)鍵詞 忻州隧道 大運高速 開挖方法 技術(shù)總結(jié)、1、工程概況

忻州隧道位于忻州市境內(nèi)，進口里程DK204+580，出口里程DK207+663，全長3083m，為本標最長隧道，也是控制工期工程。隧道自進口至DK205+190.1位于直線上，自DK205+190.1至出口位于半徑為8000m的右偏曲線上；隧道進口至DK206+000為3‰的上坡，DK206+000至出口為6.16‰的上坡。隧道最大埋深約59m。

隧道洞身里程DK206+734.7~DK206+782.3處下斜穿大運高速公路，高速公路路面寬約25m，下穿路面長度約為34m，高速公路與隧道洞身夾角約48°11′37″。隧道開挖洞頂至公路路面高度約27m，開挖洞頂至高速公路路塹邊坡頂約34 m。

2、總體施工方案

1、在206+820~DK206+830段預留長管棚工作室，工作室比正常隧道擴挖1米，以保證φ159mm大管棚施工作業(yè)空間。

2、隧道里程DK206+700~DK206+820段，拱部部150°范圍內(nèi)，一次性打入一環(huán)φ159大管棚進行超前加強支護，大管棚長120m，t=9mm，環(huán)向間距40cm。

3、DK206+700~DK206+820段拱部140°范圍內(nèi)設置φ42mm小導管超前支護，小導管長6m,t=3.5mm，環(huán)向間距30cm。超前小導管配合鋼架使用，每3m（5榀）施做一環(huán)，縱向搭接長度不小于3.0m。

4、玻纖錨桿垂直打入掌子面進行加固，玻纖錨桿長12m，錨桿間距60cm×80cm（水平×豎向），每8m一環(huán)，搭接長度4m。

5、隧道DK206+700~DK206+820采用雙側(cè)壁導坑法施工，施工時加強監(jiān)控量測，及時施做初期支護和二次襯砌。

6、雙側(cè)壁導坑左、右上臺階鋼拱架拱腳處用角鋼和鋼板制作大拱腳，增大受力面積。

7、洞身開挖后拆除臨時支護噴混凝土及鋼架。一次拆除的長度控制在6m以內(nèi)。

8、仰拱一次開挖控制在2~3m，仰拱距掌子面距離控制在20m以內(nèi)；二襯一次施作4~6m，二襯距掌子面距離控制在35米以內(nèi)。

9、施工過程中，根據(jù)圍巖變化情況，在確保安全的情況下，優(yōu)化開挖方法，快速通過。

3、開挖方法優(yōu)化

2011年4月15日忻州隧道DK206+820處設計52根120m￠159大管棚（環(huán)向間距40cm），已經(jīng)全部施做完畢。高速公路路面埋深27m，現(xiàn)有圍巖為老黃土，下沉量極小。

為了使忻州隧道隧道快速安全通過高速公路，結(jié)合忻州下穿大運高速公路設計及施工方案專家評審會評審意見，提出對該段施工方法進行轉(zhuǎn)換，將原設計雙側(cè)壁導坑法轉(zhuǎn)換為短臺階加臨時支撐法，以便加快初期支護成環(huán)，減少圍巖暴露時間。轉(zhuǎn)換后同時將步距進行調(diào)整，原仰拱至掌子面35m，二襯至掌子面70m，調(diào)整為仰拱至掌子面9，二襯至掌子面15m。

4、具體施工步驟

圖1 施工工序斷面圖

圖2 施工工序橫斷面圖

（1）A.利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道超前支護。B.開挖①部弧形導坑，預留核心土長度不小于3m。C.噴5cm厚混凝土封閉掌子面。

D.施作①導坑周邊初期支護即初噴4cm厚混凝土，架立I25a鋼架，并設鎖腳錨管。為減小沉降①部采用角鋼和鋼板制作大拱腳見圖3。

圖3 C節(jié)點詳圖

（2）A.在滯后于①部2.4m（4榀鋼架）距離之后，開挖②部。

B.初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼筋網(wǎng)片。C.架立I25a鋼架，并設鎖腳錨管。

（3）A.在滯后于②部1.2m（2榀鋼架）之后，開挖③部。

B.初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼架網(wǎng)片。

C.架立I25a鋼架及I25a臨時鋼架，并設鎖腳錨管。（4）A.在滯后于②部1.2m（2榀鋼架）之后，開挖③部。

B.初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼架網(wǎng)片。

C.架立I25a鋼架及I25a臨時鋼架，并設鎖腳錨管。（5）A.在滯后于④部1.2m（2榀鋼架）之后，開挖⑤部。

B.初噴4cm厚混凝土，鋪設鋼架網(wǎng)片。C.架立I25a鋼架，并設鎖腳錨管。

（6）當掌子面進尺達到7.2m時，停止掌子面掘進，對掌子面進行封閉，開挖上、中、下臺階核心土，同時安裝I25a臨時支撐。見圖4、5

圖4 臨時支撐示意圖

圖5 臨時支撐示意圖

（7）拆除靠近仰拱3.6m（6榀鋼架）范圍內(nèi)臨時支撐鋼架，開挖此段⑦部布設仰拱鋼架、鋼筋、灌注Ⅸ部仰拱及隧底填充（仰拱與隧底填充分次施作）。見圖6。

圖6仰拱施作示意圖

（8）拆除靠近掌子面3.6m范圍內(nèi)臨時支撐開挖此段⑦部布設仰拱鋼架、鋼筋、灌注Ⅸ部仰拱及隧底填充。見圖7。

圖7 仰拱施作示意圖

（9）利用襯砌模板臺車一次性灌注Ⅹ部襯砌（拱墻襯砌砼同時施作）（10）二襯拆模后開始掌子面開挖。

5、注意事項

（1）短臺階開挖時嚴格控制臺階長度為2.4m（4榀鋼架）左右錯開1.2m（兩榀鋼架）。

（2）嚴格控制仰拱開挖長度，快速施作仰拱，減少沉降。

（3）每側(cè)上中下臺階鋼拱架鎖腳錨管根數(shù)分別加強為6根、4根、4根，打入深度不小于4m。

（4）為縮短步距將防水板簡易臺車拆除，在襯砌臺車上制作外伸支架用以鋪設防水板。

（5）仰拱和二襯應盡可能緊跟掌子面，快速閉合成環(huán)。仰拱至掌子面最大距離控制不大于9米，二襯至掌子面最大距離不大于15米。

6、結(jié)束語

忻州隧道下穿大運高速公路施工在方案選擇、機械配置等方面都是成功的，為隧道的安全、快速、優(yōu)質(zhì)施工提供了有力保障。但忻州隧道的施工仍存在許多難題需要解決，仍需在施工實踐中進一步探索和研究，積累經(jīng)驗，進一步提高黃土隧道下穿公路的施工水平。

第二篇：隧道開挖方法總結(jié)

隧道開挖方法總結(jié)

1、全斷面法

全斷面開挖法是指將整個隧道開挖斷面一次鉆孔、一次爆破成型、一次初期支護到位的隧道開挖方法。全斷面開挖法施工操作比較簡單，主要工序使用移動式鉆孔臺車或多功能臺架，全斷面一次鉆孔，并進行裝藥連線，然后將鉆孔臺車退后至安全地點再起爆，一次爆破成型，出碴后對整個開挖輪廓進行初噴，鉆孔臺車或多功能臺架再推移到開挖面就位，開始下一個鉆爆作業(yè)循環(huán)，同時，利用支護臺架全斷面施作剩余初期支護工作。

由于全斷面法一次開挖成形，開挖跨度較大，高度較高，隧道周邊圍巖出現(xiàn)更大范嗣的塑性化和更大的變形，隧道拱腳和墻腳處的應力集中更嚴重，隧道拱頂更不穩(wěn)定。對于硬巖隧道，由于其自身強度一般比較高，所以圍巖自身強度并小是影響隧道穩(wěn)定與安全的決定因素。但對于軟巖隧道，由于其自身強度一般偏低，往往成為影響隧道穩(wěn)定與安全的控制因素。對于按照《鐵路隧道圍巖分級削定標準》判定的圍巖等級，在確定隧道開挖力方法時成允分考慮圍巖自身強度。硬巖隧道可通過采取超前鋪桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工措施進超前預加固，從而提高圍巖的整體性，而對于軟巖隧道，各種超前預加固措施對圍巖自身強度提高幅度有限。

綜合上述各種因素考慮，結(jié)合以往類似工程施工經(jīng)驗，對于高速鐵路大斷面隧道，全斷面法主要適用于非淺埋I～Ⅲ級硬巖地層和IV～Vl級軟柑地層。當隧道處于非淺埋Ⅳ級硬巖地層時，在采取超前錨桿、超前小管棚、超麗預注漿等輔助施工措施加固后，也可采用全斷面法施工，但應根據(jù)具體圍巖情況適當縮短開挖進尺。淺埋段、偏壓段和洞口段不適宜采用全斷面開挖全斷面開挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套施工機械，提高施工速度，且工序少，便于施工組織和管理，較分部開挖法減少了爆破震動次數(shù)。但由于開挖面較大，圍巖穩(wěn)定性降低，且每個循環(huán)工作量較大，每次深孔爆破引起的震動較大，因此要求進行精心的鉆爆設計，并嚴格控制爆破作業(yè)。

2、臺階法 臺階法施工就是將結(jié)構(gòu)斷面分成兩個或幾個部分，即分成上下兩個斷而或幾個工作面分步開挖，根據(jù)地層條件和機械配備情況，臺階法又可分為正臺階法、中隔端臺階法等。

綜合考慮圍巖等級劃分中的巖性指標、巖體完整狀態(tài)等，根據(jù)高速鐵路大斷面隧道自身的力學特征，結(jié)合以往類似工程施工經(jīng)驗，臺階法適用于Ⅰ～Ⅳ級硬巖地層和Ⅱ～Ⅲ級軟柑地層洞口段、偏壓段、淺埋段，Ⅲ～Ⅳ級硬巖地層和Ⅲ、Ⅳ級軟巖地層，但應視具體情況采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工施進行超前加固。根據(jù)工程實際、地層條件和機械條件，選擇合適的臺階方式。

臺階法開挖優(yōu)點很多，能較早地使支護閉合，有利于控制結(jié)構(gòu)變形及由此引起的地面沉降。上臺階長度-般控制在1～1.5倍洞徑，根據(jù)地層情況，可選擇兩步或多步開挖。

臺階長度之所以定為1～1.5倍洞徑，主要因為在1～1.5倍洞徑區(qū)段周圍地層產(chǎn)生橫向和縱向兩個承戴拱的作用，這對開挖是有利的，臺階長度超過這個限度，將失太縱向承載拱受力結(jié)構(gòu)，儀有橫向平面承絨拱受力結(jié)構(gòu)。上臺階若選用大于1.5倍洞徑的長臺階，在開挖時縱向變位大，上臺階斷而形狀不利于受力，而且容易引起周圍地層松動，塑性區(qū)增大，造成拱腳附近受力大而使其失去穩(wěn)定性：上臺階若過短，小于l倍洞徑，對于軟弱地層，因洞內(nèi)縱向破裂面超過工作面，易造成洞頂土體下滑，引起工作面不穩(wěn)定。軟弱地層不能采用短臺階法施工。但是，若是硬巖地層，巖體較完整，采用爆破法施工時，為了便于風鉆打眼，可設置超短臺階。

從安全角度考慮，臺階長度定為1～1.5倍洞徑是合理的，施工機械的配置電應遵守這個原則。因此，在采用臺階法施工時，不應分長臺階、短臺階、微臺階，而是只有1～1.5倍洞徑長度的臺階。

根據(jù)分部的多少，臺階法可分為上下兩部分步開挖法和多部分步開挖留核心土開挖法。

（1）上下兩部分步開挖法

上下兩部分步開挖法施工順序見圖3，該法適用于硬巖Ⅲ、Ⅳ級，軟巖Ⅲ級，洞口段、偏壓段、淺埋段I～Ⅲ級硬巖地層和Ⅳ～Ⅵ級軟巖地層?？蓪嗝娣殖缮舷聝蓚€臺階開挖，臺階長度一般控制在1～1.5倍洞徑(D)以內(nèi)，但必須在地層失去自穩(wěn)能力之前盡快開挖下臺階，支護形成封閉結(jié)構(gòu)；若地層較差，為了穩(wěn)定工作面，也可輔以小導管超前支護等措施。上下兩部臺階法開挖示意圖見圖3。

圖1 上下兩步分部開挖法示意圖

（2）多部分步行挖留核心土法

該法適用于較差的地層，圍巖級別為軟巖Ⅲ、Ⅳ級，洞口段、偏壓段、淺埋段軟巖Ⅲ、Ⅳ級和硬巖Ⅱ、Ⅲ級。上臺階取1倍洞徑左右環(huán)形開挖，留核心土，用系統(tǒng)小導管超前支護、預注漿穩(wěn)定工作面；用網(wǎng)構(gòu)鋼拱做初期支護；拱腳、墻腳設置鎖腳錨桿。開挖順序見圖4。

圖2 多部分步開挖留核心土開挖法示意圖

（3）臺階法肝挖優(yōu)缺點

① 靈活多變，適用性強。凡是軟弱圍巖地層，均可采用臺階法，址各種不同開挖方法中的基本方法。而且，當遇到地層變化(變好或變壞)，都能及時變換成其他方法。

② 具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，臺階有利于開挖面的穩(wěn)定，尤其是上部開挖支護后，下部作業(yè)則較為安全。

③ 臺階法開挖的缺點是上下部作業(yè)相互干擾，應注意下部作業(yè)時列+上部穩(wěn)定性的影響和臺階法開挖會增加圍巖被擾動的次數(shù)等。

3、側(cè)壁導坑法

單側(cè)壁導坑法是指在隧道斷面一側(cè)先開挖一導坑，并始終超前一定距離，再開挖隧道斷面剩余部分的隧道開挖方法，施工序見圖5。采用該法開挖時，單側(cè)壁導坑超前的距離一般在2倍洞徑以上。為了穩(wěn)定工作面，須采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工措施進行超前加固。一般采用人工開挖、人工和機械配合開挖、人工和機械配合出碴。斷面剩余部分開挖時，可適當采用控制爆破以免破壞已完成導坑的臨時支護。

圖3 單側(cè)壁導坑法示意圖

單側(cè)壁導坑法主要適用于地層較差、斷面較大、采用臺階法開挖有困難的Ⅳ、V級圍巖地層。采用方法可變大跨斷面為小跨斷面。將導坑跨度定為4～6 m，則斷面剩余跨度為8～l0 m。，這樣將使隧道開挖迎為安全、可靠。

4、中隔墻法(CD工法)CD工法（Center Diaphragm）是指將隧道斷面左右一分為二，先開挖一側(cè)，并在隧道斷面中部架設一臨時支撐隔，待先開挖的一側(cè)超前一定距離后，再開挖另一側(cè)隧道的施工方法，施工順序見圖6。通過隧道斷面中部的臨時支撐隔墻，將斷面跨度一分為二，減小了開挖斷面跨度，使斷面受力更合理，從而使隧道開挖更安全、可靠。

圖4 CD工法示意圖(單位：m)CD工法主要適用于地層較差的、可采用人工或人工配合機械開挖的Ⅳ、V級圍巖地層、不穩(wěn)定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段。

采用該法進行隧道開挖時，可根據(jù)具體情況，將由中隔墻一分為二的左、右斷面再在豎向分成兩部或三部，從上往下分臺階進行施工。臺階長度一般為1～1．5倍洞徑(此處洞徑取分部高度和跨度的大值)。先開挖一側(cè)斷面的最后一步與后開挖斷面的第一步間應拉開l～1．5倍洞徑的距離。為了穩(wěn)定工作面，須采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工措施進行超前加固。一般采用人工開挖、人工和機械配合出碴?？蛇m當采用控制爆破，以免破壞已完成的臨時支撐隔墻。

5、交叉中隔墻法(CRD工法)當CD工法仍不能保證圍巖穩(wěn)定和隧道施工安全要求時，可在CD工法的基礎上對各分部加設臨時仰拱，即CRD工法(CDOSS Diaphragm)，將原CD工法先開挖中壁一側(cè)改為兩側(cè)交叉開挖、步步封閉成環(huán)、改進發(fā)展的一種工法。見圖7。其最大特點是將大斷面施工化成小斷面施工，各個局部封閉成環(huán)的時問短，控制早期圍巖變形，每個步序受力體系完整。CRD工法各分部間應拉開一定的距離，距離大小以保證掌子面穩(wěn)定為準，一般為1～1.5倍洞徑(此處洞徑取分部高度和跨度的大值)，但在能保證掌子面圍巖穩(wěn)定的情況下，可適當縮短距離，以保證操作空問要求。

圖5 CRD工法示意圖(單位：m)根據(jù)高速鐵路大斷面隧道自身的力學特征，結(jié)合以往類似工程施工經(jīng)驗，CRD工法適用于特別破碎的巖石、碎石土、卵石土、圓礫土、角礫土及黃上組成的V級圍巖和軟朗狀粘性土、潮濕的粉細砂組成的Ⅵ級圍巖及較差圍巖中的洞口段、偏壓段、淺埋段等。

為了穩(wěn)定工作面，采作CRD 工法施工時,須采取超前大管棚、超前錨桿：、超前小管棚、超前預注漿、掌子面封閉等輔助施工措施進行超前加固。一般采用人工開挖、人工和機械配合出碴?？蛇m當采用控制爆破，以免破壞已完成的臨時支撐隔墻和臨時仰拱。

6、雙側(cè)壁導坑法(眼鏡法)雙側(cè)壁導坑法也稱眼鏡工法，也是變大跨度為小跨度的施工方法，其實質(zhì)是將大跨度分成三個小跨度進行作業(yè)。見圖8。主要適用于地層較差、單側(cè)壁導坑法無法滿足要求的隧道工程。該工法工序較復雜，導坑的支護拆除困難，鋼架連接困難，而且成本較高，進度較慢。

圖6 雙側(cè)壁導坑法示意圖

該工法主要適用于地層較差的、可采用人工或人工配合機械開挖的Ⅳ、V級圍巖地層、不穩(wěn)定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段。

7、盾構(gòu)法

盾構(gòu)法指以盾構(gòu)這這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構(gòu)是一個既可以制成地層壓力又可以在地層中推進活動的鋼筒結(jié)構(gòu)。剛筒的前端設有支撐和開挖土體的裝置，剛筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂，剛筒的尾部可以拼裝預制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進一環(huán)距離，就在盾尾支護下拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空襲中壓住水泥砂漿，以防止隧道和地面下沉。盾構(gòu)推進的反力由襯砌環(huán)承擔。盾構(gòu)施工前應先建一個豎井，在豎井內(nèi)安裝盾構(gòu)，盾構(gòu)開挖出的土體由豎井通道送出地面。

8、沉管法

沉管法是將隧道管段分段預制，分段兩端設臨時止水頭部，然后浮運至隧道軸線處，沉放在預先挖好的基槽內(nèi)，完成管段間的水下連接，移去臨時止水頭，回填基槽保護沉管，鋪設隧道內(nèi)部設施，從而形成一個完整的水下通道。

沉管隧道的主要施工工序：管節(jié)預制——基槽開挖——管段浮運和沉放——對接作業(yè)——內(nèi)部裝飾。、明挖法

明挖法是指挖開地面，由上向下開挖土石方至設計標高后，自基底由下向上順作施工，完成隧道主體結(jié)構(gòu)，最后回天基坑或恢復地面的施工方法。優(yōu)點：施工技術(shù)簡單，快捷經(jīng)濟，常被作為首選方案。缺點：阻斷交通事件較長，噪音和振動等對環(huán)境的影響很大。:!zl^J

;

10、蓋挖法

蓋挖法是由地面向下開挖至一定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工，主體結(jié)構(gòu)可以順作也可以逆作。城市繁忙地帶修建地鐵車站時，往往占用道路，影響交通當?shù)罔F車站設在主干道上，而交通不能中斷，且需要確保一定交通流量要求時，可選用蓋挖法。

第三篇：鐵路大跨黃土隧道仰拱初支成環(huán)技術(shù)施工總結(jié)

鐵路大跨黃土隧道仰拱初支成環(huán)技術(shù)施工總結(jié)

摘要：隨著國家西部大開發(fā)的不斷深入，鐵路隧道施工中大跨黃土隧道所占的比例逐步提高，而針對大跨黃土隧道特性采取正確的施工方法是其安全施工的重點環(huán)節(jié)。本文以蘭山隧道出口工程實例為背景，對施工過程中采取的初期支護封閉成環(huán)技術(shù)進行總結(jié)，以便為今后的同類型隧道的施工提供一定的參考。

關(guān)鍵詞:大跨，黃土隧道，初期支護，封閉，總結(jié)

Summary of Inverted Arch Initial Supporting & Cycling on Large-span Loess Tunnel Construction

(China Railway Tunnel

Group Co., Ltd)Abstract: As China’s Western Development strategy goes deeper, the proportion of large-span loess tunnel during the railway tunnel construction keeps rising, and how to adopt right construction methods according to the large-span loess tunnel features has been the key part of loess tunnel safety construction.Written within the context of Lanshan Tunnel Outlet Project, this paper summarizes the initial supporting & Closing to cycle technology during the construction, which could be a kind of reference for similar type of tunnel constructions.Keywords: Large-span,Loess tunnel, Initial Supporting , Closing, Summary 工程概況

寶蘭客運專線蘭山隧道起止里程為DK1022+880～IDK1028+332，全長5452.8m，為雙線大跨隧道。隧道洞身最大埋深470m，進口段2540m位于直線上，其余段落位于半徑為8000m的曲線上。洞身縱坡依次為-23.0‰、-3.0‰、-20‰的單面下坡。

蘭山隧道出口端為第四系上更新統(tǒng)沖積粉質(zhì)黏土、細砂及粗圓礫土；隧道洞身局部為第四系中更新統(tǒng)風積砂質(zhì)黃土、沖積砂質(zhì)黃土、細圓礫土；第四系下更新統(tǒng)風積-沖積黏質(zhì)黃土及沖積細砂、礫砂、細圓礫土、粗圓礫土；隧道洞身大部分位于第三系泥巖、砂巖、礫巖。隧道通過處地處“祁呂賀蘭山字型構(gòu)造體系”西翼‘盾地’，同時受到“隴西旋卷構(gòu)造”的改造。祁呂賀蘭山字型構(gòu)造體系在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為興隆山隆起和皋蘭山隆起。隴西旋卷構(gòu)造則相對簡單。晚第三紀以來，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動極為活躍，表現(xiàn)為河谷階地上升顯著，現(xiàn)代河流侵蝕、下切明顯，構(gòu)成河谷階地地貌。隧道洞身地段沒有大的構(gòu)造地形，只是受新構(gòu)造運動上升的影響，形成了溝壑、梁、峁相間的黃土山地地貌形態(tài)。特殊巖土主要為濕陷性黃土、松軟土及膨脹土，濕陷土層厚度50~80m不等；砂（黏）質(zhì)黃土屬松軟土，層厚10~15m。洞口段總體施工方案

蘭山隧道出口巖層為風積、沖積砂質(zhì)黃土，質(zhì)地較均一，垂直節(jié)理發(fā)育，具針孔狀大孔隙，成份以粉粒為主，砂感明顯，多能形成陡立邊坡，具有Ⅳ級（很嚴重）自重濕陷性，中高壓縮性，稍濕，中密，○Ⅱ級普通土，σ0=150kpa，地表成臺階形式，埋深淺。蘭山隧道出口原設計設置23米明洞，明暗交界處設置超前大管棚，隧道開挖采用三臺階臨時仰拱法。洞口段施工按照明挖段邊仰坡開挖防護、管棚施做、明挖段落底，明洞反壓墻施作、洞口段形成三臺階形態(tài)、明洞施做、暗洞開挖的總體步驟進行。大跨黃土隧道受力特點

大跨隧道指的是開挖寬度在14~18m之間的隧道。以蘭山隧道Ⅴ級圍巖為例，開挖跨度為15.3m、開挖高度為12.9m、扁平率為0.84、開挖面積為160m2。由此可見，蘭山隧道為典型的大跨度黃土隧道。扁平、大斷面黃土隧道具有以下特點：開挖引起的應力重分布變的更加不利，其從量值到范圍的增幅都很激烈，圍巖可能出現(xiàn)的塑性流動區(qū)域會較常規(guī)隧道以倍數(shù)增加；底腳處的應力集中較大，要求地基承載力較高；拱頂穩(wěn)定性降低；會產(chǎn)生較大的松動圍巖壓力；支護結(jié)構(gòu)的承載力相對較??；黃土圍巖地層自穩(wěn)能力差，承載力低。研究結(jié)果表明大跨隧道開挖后圍巖壓力分布不是很均勻，最大壓力值發(fā)生在仰拱拱頂處，其與噴射混凝土應力、型鋼拱架應力在初期支護成環(huán)封閉前增長較快，但在初期支護封閉后逐漸趨于穩(wěn)定。據(jù)此，大跨黃土隧道施工初期支護及時提早封閉成環(huán)，是其安全生產(chǎn)的重要保障。前期施工情況

依據(jù)《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準》，軟弱圍巖隧道開挖采用臺階法施工時應符合以下要求：上臺階每循環(huán)開挖支護進尺Ⅴ級圍巖不應大于1榀鋼架間距，邊墻每循環(huán)開挖支護進尺不得大于2榀；仰拱開挖前必須完成鋼架縮腳錨桿，每循環(huán)開挖進尺不得大于3 m；隧道開挖后初期支護應及時施做封閉成環(huán)，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖封閉位置距離掌子面不得大于35m。前期即按此要求進行施工。隧道開挖施工共設置五個班組即兩個開挖班、兩個噴漿班及一個仰拱初支綜合班。第一循環(huán)A開挖班進行開挖施工，拱架架設完畢具備噴漿條件后A噴漿班進行混凝土噴射施工；B開挖班及B噴漿班開始第二循環(huán)施工。正常情況下每天完成四個循環(huán)，每循環(huán)60cm，即日進尺2.4m。為滿足步距要求并避免互相干擾，仰拱初支班每天上班一次，完成仰拱初支拱架四榀進尺2.4m，且初支端頭距掌子面距離約為35m。由于黃土隧道土質(zhì)松散、承載力不足，在打設鎖腳、拱腳墊設混凝土預制塊之后，沉降量仍較大，沉降速率達到10mm /d以上。按照2.4m日進尺量，初期支護封閉成環(huán)需要15d，累計沉降量多達15 cm左右。上述施工方法雖然滿足規(guī)范要求，但初支成環(huán)時間過長，沉降變形量大，存在極大安全隱患，不能適應黃土隧道施工特點。滿足規(guī)范要求步距示意圖如下：

改進后施工情況

為達到仰拱初支盡快成環(huán)減少沉降變形的目的，在滿足規(guī)范要求的前提下對施工工序進行改進調(diào)整：采用仰拱初支緊跟下臺階的辦法。隧道開挖施工共設置六個班組即在原五個班組的基礎上增加一個渣土清理班。具體施工操作如下：步驟

一、A開挖班人員指揮挖機對上臺階進行開挖，經(jīng)過40分鐘基本開挖完畢并將渣土扒至中臺階；步驟

二、領工員指揮挖機開挖中臺階、班組部分人員開始人工開挖修整上臺階，另部分人員洞外運轉(zhuǎn)拱架、錨桿、導管、連接筋、網(wǎng)片及墊塊等，約40分鐘后上臺階修整完畢且拱架等運輸?shù)轿唬瑫r中臺階挖機開挖完畢；步驟

三、上臺階拱架安裝、中臺階人工修整、下臺階開始挖機開挖，約30分鐘后開挖完畢；步驟

四、挖機開挖緊鄰下臺階仰拱初支，進尺2.4m（等于掌子面一天進尺量），同時下臺階拱架安裝，約40分鐘后三臺階拱架均以安裝完畢；步驟

五、仰拱初支綜合班到位進行初支拱架安裝，噴漿班已將噴漿準備工作完畢，開始噴漿；步驟

六、約150分鐘后噴漿完畢，同時仰拱初支進尺2.4m 安裝四榀拱架完畢；步驟

七、仰拱初支綜合班進行初支噴射混凝土施工；步驟

八、開挖下一循環(huán)前首先扒渣將仰拱初支回填，然后開始正常開挖；步驟

九、施做仰拱混凝土時使用挖機將回填渣土挖出，然后渣土清理班進行人工清理。上述方法大大縮短了仰拱初支成環(huán)時間，按照三臺階總長15m計算，成環(huán)時間僅為7d，比前期縮短8d，有效的減小了沉降變形。盡管在施做仰拱初支時對掌子面開挖造成了一定干擾，但掌子面每天開挖四循環(huán)，而仰拱初支僅為一次，其干擾僅

局限于一循環(huán)內(nèi)，影響較?。涣硌龉盎炷翞榕c拱墻襯砌對縫施工，每次需澆注6m，原施工方法仰拱初支需分兩次進行開挖（規(guī)范規(guī)定仰拱初支開挖每循環(huán)不得大于3m），而現(xiàn)施工方法由于仰拱初支已經(jīng)成環(huán)，在施做仰拱混凝土前清渣時可一次6m開挖到位。通過一段時間運行，沉降變形得到有效控制，施工進度大大提高，且施工步距等各方面完全滿足規(guī)范要求。改進后步距示意圖如下： 結(jié)束語

大跨黃土隧道具有其獨特的工程性質(zhì)，施工中存在著沉降大、變形速率快、容易發(fā)生坍塌等問題，困難較大。施工時應根據(jù)其特點采取有效的施工方法，循序漸進穩(wěn)扎穩(wěn)打，保證施工安全。蘭山隧道在采取了初期支護及時封閉成環(huán)等方法后，隧道施工趨于正常。

參考文獻

[1] 夏鵬.大跨度黃土隧道洞口淺埋段支護效果研究.長安大學,2010.4 [2] 梁建中.淺埋黃土隧道洞口段施工技術(shù)探討.[J].山西建筑，2012.3 [3]《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準》TB 10753-2010 中華人民共和國鐵道部