中铁十局集团第七工程有限公司 陕西西安 710065
摘要：对于湿陷性黄土地区隧道，通过三台阶预留核心土开挖工法及煤电钻等的使用，及时跟进工序循环，减少洞内水流所造成的土体破坏，可最大限度的保障隧道正常、安全施工，经济效益显著，为湿陷性黄土地区隧道施工提供参考。
关键词：湿陷性；三台阶；核心土
0 引言
针对湿陷性黄土隧道施工，在常规的三台阶施工方法基础上，通过调整台阶高度、长度，达到加快循环支护，保证初支整体性；其次采用螺旋钻代替原有风钻进行超前及锁脚钻孔，风钻钻孔时需水进行配合，在湿陷性黄土地区，涌水作为最大病害，该地质遇水后，完整性及稳定性迅速破坏且下沉。若水疏通不及时易造成塌方或下沉情况，本单位采用螺旋钻进行钻孔作业，人为减少洞内水量，保证土体整体性。
1.工程概况
侍郎湖3号隧道位于陕西省咸阳市彬州市境内，隧道起讫里程YK258+325～YK260+590（ZK258+195～ZK260+507），全长2265m（2312m）。隧道隧址位于黄土塬梁上，属黄土塬梁地貌，地层由第四系残坡积（Q4dl）的黄土状、上更新统风积岩（Q3eol）成因的新黄土，上更新统风积（Q3eol）成因的古土壤；中、下更新统风积（Q2eol）成因的老黄土夹古土壤组成。隧址区湿陷性黄土的厚度约为19.5m，湿陷系数0.019~0.056，经计算总陷量△s为752mm，自重湿陷量△zs为527mm，属自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅳ级（很严重），该类土体在自重压力或附加压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著下沉现象。
2.总体施工方案
针对湿陷性黄土隧道施工，在常规的三台阶施工方法基础上，通过调整台阶高度、长度，达到加快循环支护，保证初支整体性；其次采用螺旋钻代替原有风钻进行超前及锁脚钻孔，人为减少洞内水量，保证土体整体性。
2.1监控量测
对已施作完成初支进行监控量测数据采集为基础，有效把握湿陷性黄土隧道地质变形情况，对预留变形量进行动态控制，设置合理变形量
一方面减少因变形量过大而造成的衬砌混凝土超方，另一方面为指导后续施工（包括工序循环时间把控）作为参考依据，及时判定前方地质情况，保证隧道施工安全及成本管控。
2.2 超前支护
超前支护以常规超前小导管为基础，采用螺旋钻进行钻孔，跳孔进行施作，采用Φ50×5无缝钢管进行加固，管身设置溢浆孔，湿陷性黄土隧道土质整体性较好，超前施作后相当于将拱顶土质整体分层，通过多种试验，调整浆液配比，由设计1：1浆液变为1：1.35，增加浆液浓度，使得扩散范围较小，形成胶性合物，具有粘结性，减少浆液中水对于湿陷性黄土的破坏。从而使得整个拱顶形成块状结合。一方面保证施工人员施工过程安全，另一方面减少因垮塌而造成的工期延误。
2.3 开挖支护方案
湿陷性黄土隧道地区开挖总体上考虑人工配合机械的开挖方式，以最大限度地保护周边围岩，同时减少超挖量，在初期支护落底后及时施作二次衬砌仰拱和仰拱回填层，然后施作二次衬砌。
在湿陷性黄土隧道施工时，具有两大特点：一是湿陷性黄土地基处理；二是黄土隧道开“先探测、管超前、严控水、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工。根据湿陷性黄土的特性，为确保安全通过湿陷性地段，采取以下施工措施：针对湿陷性黄土在干燥状态下黄土围岩由于粘滞作用整体稳定性较好，不易掉块，不易在短时间内产生大的崩塌，同时湿陷性黄土怕水，塑性变形较大的特性。确定隧道开挖方案。
①首先对洞口段仰坡洞穴进行封闭处理，同时施作边坡两侧及洞顶截水天沟，防止雨水对土体的浸蚀。
②洞内采用超前支护配合，三台阶预留核心土开挖法进行施工，边墙拱架采用左右错开方式进行施作。
2.4开挖支护参数
采用I20a型钢钢架，间距75cm；相邻钢架采用Φ22钢筋连接，环向间距1m，并与钢架内侧进行焊接；锚杆采用Φ22砂浆锚杆，长度3.5m；锁脚采用Φ50×5mm无缝钢管；喷射混凝土采用C25喷射混凝土，厚度26cm；钢筋网采用Φ8钢筋，网格尺寸20cm×20cm。
3.湿陷性黄土地质三台阶预留核心土开挖法施工工艺
（1）三台阶预留核心土开挖法步骤
①上部弧形导坑环向开挖，施作拱部初期支护，上台阶开挖长度3m，高度3.32m，相当于整体小导坑进洞，减少围岩扰动；
②中、下台阶左右错开开挖，施作墙部初期支护，中台阶高度3m，长度5m。5m长度便于机械开挖及拱架运输，达到物资快速抵达掌子面；下台阶长度拉通至已施作仰拱初支，长台阶修整坡道，低侧段便于掌子面水流及时后排，保证掌子面围岩整体性，且长坡道利于后方仰拱衬砌及时跟进成环；
③中心预留核心土开挖、隧底开挖，施作隧底初期支护。每部开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施作仰拱，尽早封闭成环。
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（2）具体施工顺序
第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度2.5m，宽度为隧底开挖宽度的1/2。开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1m（快速循环），开挖后立即初喷3cm砼。开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，钢架架设，架设后于拱脚支垫50×40cm厚度5cm的混凝土垫块，以增大受力面积的形式保证拱架稳定不下沉。在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿向下45°打设锁脚锚杆，拱脚锚杆与钢架焊接牢固，复喷砼至设计厚度。
第2、3步，左右侧中台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1m，开挖高度为3m，左右侧台阶错开2m，开挖后立即初喷3cm砼。开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，钢架架设，架设后于拱脚支垫50×40cm厚度5cm的混凝土垫块，以增大受力面积的形式保证拱架稳定不下沉。在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿向下45°打设锁脚锚杆，拱脚锚杆与钢架焊接牢固，复喷砼至设计厚度。
第4、5步，左右侧下台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1m，开挖高度为3m，左右侧台阶错开2m，开挖后立即初喷3cm砼。开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，钢架架设，架设后于拱脚支垫50×40cm厚度5cm的混凝土垫块，以增大受力面积的形式保证拱架稳定不下沉。在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿向下45°打设锁脚锚杆，拱脚锚杆与钢架焊接牢固，复喷砼至设计厚度。
第6步，预留核心土开挖。
第7步，隧底开挖：每循环进尺长度3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱。
三台阶预留核心土开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆（管）、钢筋网于钢架等组成，各部分联合受力，初期支护在开挖后立即施作，以保护围岩的自身承受力。
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4.结束语
通过实践证明，在湿陷性黄土地带施工中在常规的三台阶施工方法基础上，通过调整台阶高度、长度、螺旋钻进行钻孔等方面未发生过初支突降和垮塌等现象，同时减少了因地基加固所造成的工期延误，工序循环的紧密跟进下，大大提高了施工进度，作为湿陷性黄土隧道，侍郎湖3号隧道最高月进尺达110m。同时总结了一套完整的作业流程和施工控制要点，综合治理效果明显，为同类隧道施工总结了宝贵经验。
参考文献：
[1]《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）交通运输部
[2]《公路隧道施工技术规范》（JTG/T F60-2009）交通运输部
[3]任霄.黄土隧道开挖.建材发展导向.2011年04月