膨胀土隧道施工要点分析

2019年2月

Construction Technology

施工技术建 筑 技 术 开 发

Building Technology Development膨胀土隧道施工要点分析

范兆龙

（安徽省公路桥梁工程有限公司，合肥 230000）

［摘 要］以某膨胀土隧道施工项目为实例，重点分析了膨胀土隧道施工要点，同时还指出了在相对困难的施工情况下，对超前大管棚过坍塌地段施工技术进行了相应的改进，同时还阐述了“三台阶七步法”的施工技术要点，可供借鉴和参考。［关键词］岩土工程；膨胀土隧道；塌方段；无工作室超前大管棚；改进三台阶七步法［中图分类号］U 455.4　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）03–0038–02

Analysis on Main Points of Construction of

Expansive Soil Tunnel

Fan Zhao-long

［Abstract］An expansive soil tunnel construction project as an example，focusing on the construction points of expansive soil tunnels，and also pointed out the construction in relatively difficult areas. Under the circumstances，the construction technology of the collapsed section of the oversized large pipe shed was improved accordingly. At the same time，the construction technical points of the “three steps and seven steps method” were also elaborated for reference and reference.

［Keywords］geotechnical engineering；expansive soil tunnel；landslide section；no studio advanced large pipe shed；improved three-step seven-step method

“三台阶七步法”是专门针对膨胀土隧道的塌方地段所采用的施工技术，并且也争取为这一类隧道的施工与建设积累更多的经验。隧道是具有比较大的特殊性膨胀性土质的隧道，这条隧道的起止里程在 DK73+754~DK75+557的范围内，而隧道的全长则为1.8 km，该隧道的地质环境极其的复杂，其表面层的土体主要是由细小的胶体颗粒构成，处于斜交与竖向节理之间的裂隙，属于发育比较密集的状态。

即在所给出的线路左端向右前方向，也就是在 DK75+247 至DK75+252 段发生塌陷移动的情况，另外在DK75+252~DK75+ 265之间的路段较易出现塌陷现象。

2 施工要点分析

2.1 制订科学合理的施工方案

由于山体滑移影响到了隧道围岩整体的质量与安全性，导致了隧道围岩的整体出现了扰动的现象，为了切实保障车辆行驶的安全性，安全顺利地经过塌方地带，应选择采用超前大管棚施工技术以避免扰动围岩，通过采用该技术也可使隧道施工的空间更大。其拱部120°的范畴之需内设置Ø108 的超前管棚支护，要求每个环长的长度15 m，环向之间相距440 cm，且纵向搭接的长度为3 m，外插角为1°~ 3°，并且水泥浆应为1∶1。2.2 数值模拟2.2.1 模型参数

本工程创建模型的大小为 110 m（长度）×96 m（高度）×

1 隧道塌方概述

该隧道在DK75+193~DK75+262.7这一段范围内的山体出现了塌陷、移动的现象，并且塌陷的深度达到了5 m以上。在DK75+180~DK75+247 之间的这一段的山体也发生了移动，

收稿日期：2018–10–15作者简介：范󰀃兆龙（1983—），男，安徽太和人，工程师，主要研究方向

为公路施工管理工作。

图纸集中审查，做到三图会审，尤其是土建图与安装图纸存在尺寸不一致现象以及电气桥架、水管等与风管打架现象较多，必须仔细审查，有条件可采用BIM技术还原模型，直观反映碰撞等现象，同时设计单位在开工前对施工单位做好图纸 交底。

17%

3 结束语

施工现场的澄清、变更、消缺项不可能彻底消除，但可以不限制的减少。通过分析，澄清和变更问题业主必须加强采购方与设计方管理力度，加强各方协调。消缺项问题主要是在HVAC系统联合检查前做好“自查”工作，对存在的问题及时与各方沟通，自身问题彻底清除，确保安全文明 施工。

参考文献

[1] 张丽丽，李百利，刘鹏飞，等.核电站核岛通风空调系统现场施工安装问题浅析[J].暖通空调，2017，47（2）：21–25.[2] 张国良.地铁通风空调系统安装施工技术的浅析[J].四川水泥，2016（3）：199.[3] 季镓冲.论述地铁施工中通风空调系统施工质量控制的重点[J].建筑工程技术与设计，2016（21）：1541.[4] 冯璐，李兴武，胡春林，等.通风空调系统风量附加设计方法探讨[J].节能，2018，37（9）：106–108.

83%

实际设备到货与图纸不符

设计图纸未明确、未设计或设计错误

图3 根据产生问题原因对“CR”进行分类统计

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施工技术第46卷第3期

2019年2月

20 m（宽度），而该隧道的拱顶埋深度为33 m。在进行第一次支护喷射时，喷射的混凝土厚度一般不得超过0.3 m，对每个模型的模拟都有一定的要求，在模拟时则是使用shell 单元进行模拟，而对锚杆的模拟则是利用cable 计算单元来进行 模拟。2.2.2 管棚加固区的模拟

在注浆完毕以后，为了使其形成稳定的并且牢固的结壳，环与纵向间距应科学设置，以1×0.5 m为最佳间距，无缝钢管

的布置形状应为梅花形，随后再根据施工现场具体数量确定好需要进行注浆的准确量值。

应科学选择超前小导管，最好选取型号为Ø42的无缝钢管，单根长度为4.5 m，超前小导管的间距要科学设置，横向以0.4 m左右为宜，纵向以3 m左右为宜，一环将在拱部布设，可设置5°~ 10°的超前小导管外插角，并且结合实际施工科就需要在长管棚以及注浆加固圈在其拱顶处。而在进行模拟计算的时候，必须要考虑到各方面的因素，在考虑只有一种壳效应的情况下，就要通过对加强管棚以及加固围岩而造成的厚筒结构的参数来完成必要的工作。计算公式如下： D=2[R2–(

S2)2]1/2 （1）式中：D为注浆厚筒的厚度（m）；R 为浆液的扩散半径（m）；

S为相邻两注浆孔的间距（m）。

经过计算后，可得到管棚加固区的有效厚度，其加固区的厚度为0.6 m。2.2.3 计算的结果

在每个管棚之间所加固的地方也是有一定的要求，加固地段通常不是掌子面上方位置，而是在其前方未开挖处，与掌子面距离在4~5 m之间，此处的应力为最大。结合经验可知管棚施工技术能够有效加固掌子前面的土体，进而切实保障了其稳定性能。通过设计人员科学详细的计算，最后认定该工程采用超前大管棚施工技术是科学且合理的。3 改进措施分析

因为膨胀土还具有一个特别的特点，从力学角度分析其具有变形的问题，在隧道衬砌施工整个过程中应加快闭合成环过程，这样既可有效避免隧道塌陷等安全隐患，也能够切实保障隧道整体施工过程的安全性。通过上述分析认为隧道施工中科学选择开挖工法非常重要，本文结合膨胀土隧道施工过程的实际案例，前期应详细了解施工场地膨胀土围岩的理化特性以及在施工过程中有可能发生的状况，及时针对原有的一些工法的缺陷进行必要的改进与完善（图1）。

①②

③⑤

④⑥

⑦

图1 膨胀土隧道改进三台阶七步法施工工序示意

4 隧道支护施工要点分析

4.1 科学制订相关支护参数

初支钢架的质量非常关键，本工程主要采用两种类型的初支钢架，即I22工字钢以及主筋直径32 mm格栅钢架，其中这两种钢架的间距必须保持到0.5 m，并且要交错设置。而对于钢筋网则是采用了直径8 mm钢筋，其中网格的间距为0.2 m×0.2 m。对于所采用的喷C25混凝土，其厚度为 0.35 m。对于锁脚锚管，则是采用了直径60 mm无缝钢管，其中长度不小于4.5 m，而拱脚需要向上0.3 m，向下的倾角则为35°搭设，每一个位置可设置两根为宜。

针对格栅钢架边墙处，可适当采取径向注浆施工方法，所采用的钢管型号为Ø42，长度为5 m的无缝钢管，其中钢管

学确定注浆量。对于临时的仰拱，则使用I20a工字钢，并且采用C25混凝土进行素喷，并且喷射的厚度不应超过0.22 m，在临时仰拱之间，则需采用钢板将其连接，而钢板尺寸为240 mm×240 mm×1 500 mm。4.2 大锁脚的安装要点

在台阶之间转换过程中，应当切实保障锁脚的安装质量，这主要是为了确保隧道能够安全施工，同时也是为了防止围岩的失稳而被破坏。4.3 科学调整围岩预留变形现象

本文结合隧道实际施工经验，设计了隧道预留的变形量，其中的预留变形量可定义为受围岩荷载影响导致的下沉量或者是变形量，同时也可以表示相对之前设计的位置预先所提高的量。

某些因素的存在，会影响到预留变形量的大小，而影响其大小的因素主要包括以下几个方面：现场地质的情况、开挖的方法和支护的构造以及其材质在开挖后到衬砌之前所经过的时间长短等。因此，在施工过程中，应当联系实际的情况，为达到最小的预留形变量，需要采用适合于现场当时 的条件。

预留变形量是整体隧道变形的关键因素，应保障施工中的安全性，应注意随时对量测数据进行监控。在施工场地的预留变形量，不仅是针对于钢支撑做相应保险计算，还包括对衬砌施工过程中，为了防止模板和衬砌结构的整个部分，发生下沉或者是内挤的现象，需要将其预留量做适量的放大。4.4 施工工序的衔接要点分析

在以三台阶七步法进行施工的过程中，对于各个部位之间的相互衔接必需要进行确保。而且在开挖完成以后，必须要及时的对初期支护进行快速的安装，这样做的主要目的就是为了防止由于膨胀土围岩在外暴露的时间太久，或是由于浸水膨胀而引起的变形过大，一旦发生这些情况，会导致治理的难度和费用加大。

由于考虑到膨胀土围岩受到其他因素影响后会发生变形，这个过程也是一个根据时间而发生变化的历程，膨胀应力就是造成这种变化的基本原因，所以在施工的过程中，必须要加强工序之间的快速有效链接。并且使施工管理体系更加规范，加强流程之间的有效链接。

5 结束语

“浸水膨胀，失水收缩”是膨胀土最明显的特点，因此应在膨胀土隧道施工中，积极引进先进科学的施工技术，既要切实保障整体隧道施工的安全性，又要保证膨胀土隧道施工质量。

膨胀土作为较特殊的土质，对于隧道施工具有一定的安全隐患，因此在使用时一定要严格控制。为了确保隧道结构的运用性能，在施工的期间，需要选取合适的施工技术和快速的支护方案来增加隧道的使用性能。

参考文献

[1] 郭继祖.浅谈新型家用节水装置[J].现代工业经济和信息化，2014（12）：60–61.[2] 赵云峰，白先祥，吴汉雄.膨胀土地区隧道施工的几点经验[J].西部探矿工程，2009（4）：163–164.[3] 郝中海，李文杰.膨胀土隧道施工技术要点[J].公路交通科技，2002（6）：102–104.

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