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1、黄土隧道初期支护的设计及施工工艺探析1、引言黄土地层是我国西北地区较为普遍的土质地层，土质 多为失陷性软弱土(新黄土)，土质软塑、脆弱。随着国家 对西北地区开发和日夜增长的交通的需要，愈来愈多的公 路、铁路将穿越黄土地层，黄土隧道也随之增加。2、在黄土隧道初期支护设计中，过去主要采用径向 锚杆、钢支撑、挂钢筋网及喷混凝土组成的初期支护体系。 这种支护体系存在以下缺点：(1) 径向锚杆对土体的作用不明显。经试验表明： 黄土隧道土体中锚杆的抗拉力小于30KN,且拔出后为直径大 约10cm的圆柱体，说明土体和锚杆不连结，没有起到锚固 的作用。(2) 喷混凝土时，混凝土附着在黄土的表层，由于 黄土本身
2、就没有粘结力，以致喷混凝土与土体一起脱落，没 有达到喷混凝土所起的实际支护作用，且经多次喷射才能达 到设计厚度，回弹量也很大。3、经过优化后的初期支护体系随着对黄土隧道初期支护体系的改进和优化，采用超 前管棚、超前小导管、钢架支撑以及模喷混凝土等措施相结 合的施工方法，使得黄土隧道初期支护更加科学、经济和合 理（见图l）o与原初期支护设计相比，有以下优点：（1）超前管棚一般采用外径为89108mm,壁厚59mm, 管棚长度为1030ni,洞身可采用8m,两环之间搭接长度不 能小于3m,环向间距为40cm,隧道进出口管棚外插角控制 在3 ,洞身管棚外插角12 ,具体可根据实际确定。 超前小导管一
3、般采用Q42,长度为4m,外插角为510。， 搭接长度应不小于lm。这样超前支护可以对土体起到棚架作 用。（2）钢架应采用工字钢支护，设计过程中应适当加 大钢架型号和减小钢架间距，一般控制在0.5lm,增加锁脚 锚管个数，采用全长粘结式全螺纹砂浆锚杆相配合，已达到 稳定支护的效果。（3）模喷的混凝土应与钢架结成一体，形成一个完 整的支护体系，而且模喷混凝土的回弹率几乎为零，这样就 发挥了喷混凝土凝结快，能及早封闭土体表面的特点。4、黄土隧道的施工工艺及施工要点4、1施工工艺（参见图1）采用正台阶法施工，上半断面预留核心土稳定掌子 面，每循环进尺0.5lm,开挖采用人工风镐开挖，自卸汽车出祚，衬
4、砌混凝土采用简易衬砌台车或立拱架模筑混凝土。4、2施工工艺流程（见图2）（1）施工准备。（2）开挖前打入超前管棚及超前小导管预支护。（3）采用风镐开挖（留核心土），每开挖lm架设广2棉型钢拱架（土质特别松软地段加密）。（4）上断面开挖完成后及时施作初期支护。挖完后,在周边侧壁开挖面进行挂钢筋网锚喷，先打入锚杆，然后在 两棉拱架间进行网喷混凝土作业。网喷混凝土时应注意， 喷射混凝土分两次施作，中间按设计铺设钢筋网片，保证钢 筋网片有足够的保护层，确保网喷混凝土的质量；钢筋网片 连接采用焊接，为确保网片牢固、密贴平顺，在两棍型钢钢 架间设纵向连接钢筋。免费论文。（5）出祚。（去除核心土）（6）下段
5、面开挖，支护工序与上断面相同。免费论 文。（7）支护施工完成后，应及时进行仰拱封底。（8）对围岩进行变形量测。（9）衬砌混凝土施作。衬砌断面与掌子面之间距离视土体土体软弱状况和根据土体变形量测情况而定，一般情 况下保持小于30mo5、结论黄土隧道由于黄土本身的特点，需要迅速有效的封闭 洞壁土面，并给予强有力的支护，超前管棚、钢架支撑及模 喷混凝土满足了这一要求，支护措施更加经济合理，支护效 果更加良好。黄土隧道施工过程中严格采取“短进尺、弱爆破、强 支护、衬砌紧跟”的施工方法，应在实际施工中熟练工序， 提高工效，以达到文明施工、安全施工的目的。参考文献(1) 铁路隧道设计规范(JB10003-2005).北京:中国铁 道出版社，2006(2) 关宝树隧道工程施工要点集.北京：人民交通出版 社，2003. 1
