黄土V级围岩隧道快速开挖方法研究

　　摘要：文中分析了快速开挖方法在黄土V级围岩隧道工程的应用，可为相似工程施工提供参考。

　　关键词：黄土隧道;施工技术;铣挖施工

　　程特性是西部基础建设中将要面对的主要问题之一[6]。另外，黄土隧道普遍存在变形快、应力分布复杂、围岩不稳定的现象，各种施工活动都引起施工卸载作用，对周围土体与邻近建筑物产生不同程度的扰动影响，甚至出现环境公害[7]。如何更高效地控制黄土隧道变形发展是黄土隧道安全施工的核心内容之一[8-9]。本文以定西市黄土隧道工程为依托，对隧道施工技术进行了研究，具有良好的经济效益。

　　1 工程概况

　　隧道地处定西市通渭县咀头正西方向2km处，进口位于黄土冲沟台坎处，北侧，出口位于锦屏镇东北约500m处。隧道隧址区位于干旱区，常年干旱少雨，冲沟常年干涸，只在暴雨季节形成洪流，工程区地下水的主要来自于自然降水，其主要通过含水层孔隙、裂隙直接渗入补给，在斜坡段随地形由高到低迳流运动，排泄于沟谷，水文地质条件相对简单，研究区的地下水受气象条件、岩性条件、以及其它的地质因子所影响，分布不均匀。在黄土孔隙以及土体的微裂隙中，含有地下水。隧道进出口沟道内均有地下水出露，出水量较小，隧址区地下水储水量较小。对隧道地区的水质进行分析，水对地下空间中的金属结构如钢筋有一定程度的腐蚀作用。隧道地段分布着大量泥岩，天然抗压强度大致在3.7MPa左右。

　　隧道施工论文范例：隧道塌方处治及预防施工技术研究

　　2 快速开挖施工方案

　　铣挖法在地下工程中发挥着十分重要的作用，在地下工程处于一些不适用剧烈扰动的地段时，铣挖机的优点便显现了出来[10]。

　　2.1主要施工方案隧道开挖过程采用了三台阶开挖法。过程中先进行上台阶分部开挖、分部修边，开挖完成后移机至中台阶，监控量测小组对上台阶进行变形量测和地质素描工作，中开挖完成后移机至下台阶，监控量测小组对中台阶进行变形量测和地质素描工作，待下台阶开挖完成，监控量测数据处理后，确定掌子面围岩稳定、变形数据正常，然后上中下台阶进行初期支护作业。

　　2.2施工顺序①对上台阶核心土进行开挖，对上台阶进行轮廓修边;②掘进机移机至中台阶右侧，对中台阶的右侧进行开挖;③对中台阶的右侧进行轮廓修边;④掘进机移机至中台阶左侧，集中力量开挖中台阶左侧;⑤对中台阶左侧进行轮廓修边;⑥下台阶开挖并修边;⑦对下台阶右侧进行开挖、修边;⑧对下台阶左侧开挖、修边。

　　3 铣挖机开挖隧道的优势

　　3.1铣挖机特点

　　(1)扰动更小，与钻爆法施工不同的是，铣挖机在黄土隧道中的施工对隧道的扰动更小，这有利于保护围岩的原有的应力条件，避免造成大面积的围岩变形及隧道内的块体塌落等事故。(2)安全性更好，黄土隧道掌子面力学性质较差，开挖过程中极易产生坍塌和掉块等问题，使用铣挖机开挖使工作人员不需要近距离接触掌子面，保障了隧道内施工员的安全。(3)应用便利，黄土地层隧道内的作业环境复杂多变，尤其是岩性变化复杂时或作业持续时间较长时，可以对刀盘进行更换。

　　3.2超挖量对比

　　黄土隧道内的作业机械选用铣挖机和挖机，将两种机械作业时的超挖量进行工程实测。隧道超欠挖在隧道施工过程中的十分普遍，降低了隧道质量、影响了工程进度、增加了开挖费用，从施工实测过程中可以发现，单独采用铣挖机做作业过程所产生的超挖量远远小于铣挖机与挖机联合作业后的超挖量。这说明联合作业方式具有在黄土地层的隧道的施工中具有更高的经济效益。

　　4 质量控制方法、要求

　　(1)铣挖机每次开挖前，在隧道已完成初期支护端头安设若干红外线激光仪，利用全站仪使得激光射线与开挖轮廓平行，让激光射到开挖工作面处，以此用来指导掘进机开挖作业。(2)隧道作业面的中线以及高程需要严格遵守给出的设计方案。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：采用仪器测量。(3)把控超欠挖量。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：施工过程中可以采用测量仪器来监控隧道断面，并且将所获取的断面信息与设计方案进行比较。(4)洞身开挖中，需要在作业后仔细地观察开挖后的围岩地质信息，包括有地层信息、岩性信息、结构面信息、水文信息等等。检验数量：每一开挖循环检查一次。检验方法：进行现场的勘察以及文字描述。

　　(5)隧洞底部在开挖之后应马上获取地质信息，以保障施工科学、合理。如需遇到特殊情况需要加固时，应尽量满足原有的设计方案。检验数量：每处检查一次。检验方法：施工单位进行地质描述。(6)开挖过程实时进行监控量测，目的是以量测获取的信息为基础，来对整体黄土隧道工程的安全性进行评价。判定的条件可以通过已有的工程经验、学科的理论分析、以及其它的特殊要求来确定。6 结论

　　通过对定西市黄土隧洞铣挖机开挖施工技术的研究，发现铣挖机与挖机结合的开挖方式适合隧道围岩以泥岩为主的黄土隧道，且能更好的控制施工超挖量，具有良好的经济效益。该快速施工方案加快了黄土隧道的施工进度，提高了施工效率，并通过改进施工方法提高了经济效益，以科技指导生产，为黄土地层软弱围岩隧道工程提供了一定的借鉴意义，具有显著的社会效益和社会进步意义。本文只针对定西隧道黄土地层开展了该技术运用，并且取得了较好效果，但该技术应用到其他岩性隧道的具体效果，还有待进一步研究。

　　参考文献

　　[1]李宁，朱才辉.黄土隧道设计与施工中的几个问题[J].地下空间与工程学报，2016，12(06)：1598-1607.

　　[2]邵生俊，杨春鸣，焦阳阳，等.湿陷性黄土隧道的工程性质分析[J].岩土工程学报，2013，35(09)：1580-1590.

　　[3]梁庆国，李洁，李德武，等.黄土隧道围岩分级研究的若干问题[J].岩土工程学报，2011，33(S1)：177-183.

　　[4]邵生俊，陶虎，许萍.黄土结构性力学特性研究与应用的探讨[J].岩土力学，2011，32(S2)：42-50.

　　作者：熊子壹1，王 强2，王国靖2，徐帅军2

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