黄土隧道施工技术小结
一、前言
大部分的黄土具有湿陷性，下沉稳定的黄土在受水浸湿后，土结构迅速破坏，并产生显著下沉，对隧道施工产生巨大的威胁。

因此，选择怎样的施工工艺、工法，这个将直接关系到黄土隧道施工的安全、稳定，而我局晋中南项目部大部分隧道恰好为黄土隧道，本文结合历年来前辈们对黄土隧道施工的经验及作者在工作、学习中的一些认识，总结出一些黄土隧道的施工方法及工艺要点，希望能给正在施工的黄土隧道的施工员一点点启示和帮助。

图1 三台阶七步流水法动画效果图
图2 三台阶七步流水法现场效果图
目前，黄土隧道开挖一般采用三台阶七步流水法（图1、图2）。

该方法由中铁十二局集团首创，广泛的应用在黄土隧道施工中，能很好的满足黄土隧道的施工要求。

开挖顺序如图2中数字所示。

其中第1步为上台阶环形土开挖，留核心土。

2与3错开2~3m，4与5错开2~3m。

第6步为依次开挖上、中、下核心土，第7步为隧底开挖。

黄土隧道施工的原则：管超前，短进尺，强支护，严治水，早封闭，勤量测。

下面将从以上6个方面对黄土隧道施工技术进行总结。

二、详细论述
1.管超前
1.1超前管棚
管棚法被认为是隧道施工中解决冒顶最有效最合理的方法。

黄土隧道进洞和出洞必须设置超前管棚。

掘进过程中根据实际情况选择是否需要打超前管棚。

超前管棚的设置需要把握的主要是管棚的布眼、外插角和环向间距。

管棚的直径按设计选取。

如需连续设置管棚，管棚的搭接长度不小于1.5m。

如果管棚长度不够需连接加长，优先考虑螺纹连接，也可以采用套管焊接，但不允许对焊后直接使用。

1.2超前小导管
超前小导管一般采用直径38~50mm的无缝钢管制作。

在小导管的前端做成约10cm长的圆锥状，在尾端焊接直径6~8mm钢筋箍。

距后端100cm 内不开孔，剩余部分按20~30cm梅花形布设直径6mm的溢浆孔。

施作超前小导管应该注意的问题有：注浆眼的布置、外插角、孔口止浆封堵、注浆压力控制等。

小导管需配合钢拱架使用，按布置的注浆眼位置焊穿钢拱架中隔板钻眼，完成后将导管顶入岩层。

打入后用塑胶泥封堵孔口导管与孔壁间隙，并在导管附近及工作面喷混凝土，以防止工作面坍塌。

注浆过程
随时观察注浆压力，防治堵塞、跑浆。

2.短进尺
根据《铁建设【2010】120号》文，为保证施工安全，隧道开挖进尺一次不宜过大，包括台阶、边墙、仰拱等。

隧道各部位每循环进尺数
另外，安全步距作为一个“红线”问题，必须单独指出。

黄土隧道一般为Ⅳ、Ⅴ级围岩，安全步距必须满足：
当隧道安全步距不满足要求时，必须停止掌子面掘进，加快施作仰拱和二衬，待满足条件后方可继续施工。

3.强支护
3.1 初期支护
初期支护包括超前管棚、超前小导管、初喷混凝土、钢筋网、钢拱架、系统锚杆、锁脚锚杆等。

⑴初喷混凝土
初喷混凝土厚度为4~6cm，要求表面平整、圆顺，应严格控制好外加剂掺量。

拱部喷射混凝土必须回填密实，不得有空洞。

待铺好钢筋网、架好钢拱架后复喷至设计厚度。

⑵铺设钢筋网
钢筋网一般采用HPB325钢筋，直径为φ6或φ8，要求在洞外加工
成20cm×20cm网格状，每片加工面积不宜小于1m²。

钢筋网应随受喷面起伏铺设，搭接长度为1~2个网格。

⑶铺设钢拱架
钢筋网布设完后，架设钢拱架，钢拱架一般采用工字钢或格栅钢架，如采用格栅钢架必须设“8”字结。

钢拱架应与围岩紧密相贴，不能紧贴的用高标号混凝土预制块填塞顶实。

钢拱架架设要求注意6个方面的问题。

①拱架标高
②钢拱架横向尺寸
③钢拱架垂直度
④钢拱架的连接螺栓
⑤钢拱架各单元连接处松散物及虚碴的处理
⑥钢拱架间距
⑷系统锚杆
系统锚杆的布设沿隧道径向，一般为梅花型布置。

系统锚杆作业必须是喷射混凝土厚度达到10~12cm后进行，且一定要使用垫板，垫板焊接在钢拱架的腹部，以便加强钢拱架的稳定性，提高其刚度。

⑸锁脚锚杆
锁脚锚杆在黄土隧道的施工非常关键，必须按设计长度、数量随钢拱架的作业及时跟进。

锁脚锚杆要在端头加工成L型弯钩或者U型焊接在钢拱架上，下插角一般为30°，确保焊接质量，确实起到锁脚作用，防止钢拱架下沉过大。

3.2 仰拱
根据《铁建设【2010】120号》文，仰拱开挖前必须完成钢拱架锁脚锚杆的施作。

隧底开挖采用全幅分段施工，每循环开挖不超过3m，上面铺设仰拱栈桥。

开挖后及时清除虚碴、杂物、泥浆、积水，立即初喷3~5cm 厚混凝土封闭岩面，安装仰拱钢架，复喷混凝土至设计厚度，使初支及时
封闭成环，应当引起重视的是，拱脚严禁被水浸泡。

被浸泡的拱脚黄土会因湿陷性大幅沉降，造成钢拱架等初支的悬空，无着力点，极易发生塌方。

3.3 二次衬砌
二次衬砌应确保其密实度和外观质量，在模板台车上加设附着式振动器，并按设计要求在拱顶布设纵向注浆花管，紧贴初期支护混凝土面，孔位向上，在二衬混凝土外留注浆孔。

同时应加强对衬砌台车的支撑。

二衬混凝土应严格把握混凝土坍落度度、搅拌时间、振捣时间。

已施工后衬砌表面缺陷部位要立即整修，重点是施工接缝部位，修整时禁止大面积抹浆粉刷，做到混凝土表面光滑平整，颜色一致。

确保二衬钢筋的直径和间距，同时控制好钢筋保护层厚度。

4.严治水
大部分的黄土具有湿陷性，因此水成为黄土隧道施工的一个重要的不稳定因素。

隧道施工前应做好地质检测，对隧道的含水情况有一个大致的了解，方便及时做好准备和调整施工方法。

4.1 洞口防排水
隧道进洞前应做好洞顶及洞口防排水系统。

排水沟用钢筋混凝土铺砌，防治地表水及施工用水下渗。

及时施作洞门是确保洞口段稳定的一个好方法。

4.2 洞内防排水
洞内情况远比外面复杂，除了传统的“防、排、堵、截”治水方法，如：铺设止水带、防水板、排水盲管、中央排水沟，水量过大时设置集水井、降水井、机械抽水、预打小导管排水等之外，我们还可以做到：
①预注浆
②全封闭注浆
③回填注浆
④衬砌前围岩注浆
⑤帷幕注浆
可以看出，注浆这一工艺在目前黄土隧道内的防排水措施中占据了很重要的一个位置。

因此，怎么灵活的用好这一方法，对于保证施工安全、施工进度等，有着很大的促进作用。

5.早封闭
早封闭是指及时支护，施作仰拱，让隧道尽快封闭成环。

成环后的隧道受力更均匀，拱脚处集中应力大大减小，因此，拱脚的沉降也将大大减小。

仰拱施作以后，二次衬砌也要及时跟上。

6.勤量测
《铁建设【2010】120号》文明确规定，隧道监控量测应作为关键工序纳入现场施工组织。

隧道的监控量测包括拱顶下沉、地表量测、水平收敛等。

当采用接触量测时，测点挂钩应做成闭合三角形，保证牢固不变形，且量测点应布设在围岩上，而不是焊接在钢拱架上。

当拱顶沉降速率达到5mm/d或位移累计达100mm时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。

黄土隧道的变形以下沉为主，收敛为辅。

应根据监控量测的数据进行分析，确定二衬施作时间，调整支护参数。

三、小结：
黄土隧道施工虽然较一般隧道复杂，但只要我们严格遵照以上六个原则，做好超前地质预报，把握好工序的衔接，保证材料的质量，做好现场协调，按设计施工，该变更设计的时候及时变更，相信一定能按期、安全的完成晋中南铁路通道8标的任务，为一航局添上辉煌的一笔。