黄土隧道微台阶施工工法

     通过黄土隧道施工过程摸索，对设计的双侧壁法、CD法和三台阶临时仰拱法等复杂工法进行了系统优化，简化操作程序，利于稳定围岩、提高工效。掌子面以支护结构达到“顶天立地”的效果，即上台阶及时支护封闭，下台阶及仰拱及时成环，本项目黄土隧道均为Ⅳ级土和Ⅴ级土围岩，并全面推行微台阶法，即上中台阶长度控制在3～5m，上、中及下台阶仰拱一次开挖，同步支护，详见上图。

      开挖顺序：上台阶—中台阶—下台阶及仰拱；采用挖掘机配合松土器开挖，开挖周边预留约10cm厚度人工修整边界。

      微台阶法开挖工法强调短进尺、快速支护成环的理念，成环步距控制在12米以内，使支护快速达到整体受力状态。具体控制要点如下：

   （1） 根据围岩条件，合理确定上导开挖进尺，按照设计原则IV围岩2榀，V围岩1榀；现场根据围岩自稳情况，确保上导围岩不掉块、自撑稳定为原则，一般控制在两榀以内。

   （2） 开挖周边预留10-20cm利用人工开挖，减少超挖量。特别台阶下部拱脚部位，预留20cm厚在支立拱架时人工开挖，确保拱架基底密实。

   （3） 上中台阶长度控制在3-5米，上中台阶处至少保证有3榀拱架完全在受力状态。

   （4） 因保证仰拱成环步距控制在12m以内，所以中、下台阶开挖时两侧得对称开挖，黄土围岩隧道重在支护迅速及快速封闭成环，减少周边围岩的松弛及收敛时间，通过施工过程检验，没有发生因为对称开挖造成的质量、安全问题。

        上中台阶开挖好后，即上中拱架就位，开始支立拱架，同时下台阶及仰拱开挖。

    拱架支立主要控制要点：

    （1） 上中台阶拱架底要支垫密实，采取混凝土预制板或专用硬质橡塑板支垫。

    （2） 台阶处拱架连接是施工薄弱环节，为避免喷射混凝土喷住连接板，造成下步无法连接，在拱架支立好后，在拱架连接板处及拱架之间铺垫砂层。

    （3） 在中台阶及下台阶开挖后，用电钻凿除掉落的混凝土层及连接板处粘的黄土层，确保上下连接板螺栓连接密实牢固。

    （4） 锁脚锚管实打角度控制，锁脚锚管角度控制在30°～45°，否则影响受力状态。

      喷射混凝土顺序：仰拱及下台阶—中台阶—上台阶；仰拱及下台阶喷射混凝土完成后，利用备碴料回填仰拱，扩大作业场地，以便湿喷机械手停放，保证湿喷手喷射上导能满足足够臂长。

     黄土隧道施工始终要遵循“三超前、四到位、一加强、零扰动”12字方针。即三超前（超前预报、超前加固、超前支护），四到位（开挖工法选择到位、初期支护措施到位、快速封闭到位、衬砌跟进到位），一加强（加强围岩量测），零扰动（零扰动进洞）。

     在黄土地质隧道施工过程强调注意以下问题：做好地表排水系统，洞门仰坡排水沟要顺接至自然水沟（渠）；仰坡及浅埋地表裂缝、陷穴等采取注浆等措施加固处理；在含水量小的黄土层中施工需要严格控制施工用水，避免人为的增加黄土含水量、诱发黄土不良特性；在开挖后要及时支护，封闭成环，快速使支护结构整体受力。成环步距12m（微台阶法，成环里程至掌子面距离）；在含有地下水的黄土层中进行隧道施工时，洞内排水沟要顺畅，配合洞外地表井点降水、洞内真空引排水等方法降低地下水位于隧道衬砌底部以下；若拱部位于砂层，可用中管棚等超前加固， 流砂空腔在喷混凝土时填实或者支护后及时对空腔进行注浆、喷混凝土填塞密实，以此防止拱顶砂层继续塌落造成支护体系失稳。

      《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》文件要求在黄土隧道施工中的几个思考：

     一是黄土隧道施工及时封闭成环，减少围岩收敛量是保安全的关键，文件规定初支35米步距，且传统开挖工法施工因空间限制，工艺工序安排很难保证此步距要求，对隧道施工安全不利；

     二是对二次衬砌步距提出了硬性要求，黄土隧道施工支护理念应改变，要求强支护，即支护强度要满足围岩100%承受压力，只有拉开隧道掌子面、仰拱及二衬衬砌空间距离，才能使几个工作面真正形成立体交叉无干扰作业，是保证隧道施工质量及安全的关键。

     三是开挖榀数控制，黄土Ⅴ、Ⅵ级围岩每循环开挖不应大于1榀钢架间距，在现实工程施工进度肯定满足不了，笔者通过施工实践验证，只要开挖后至支护间段围岩自稳力较好，采取缩短支护时间，按照两榀进尺能保证施工安全，也能大大提高施工速度。