黄土是在干燥气候条件下形成的一种具有灰黄或黄褐等颜色,并有针状大孔、垂直节理发育的特殊性土。黄土在我国分布较广,黄河中游的河南西部、山西南部、陕西和甘肃的大部分地区为我国黄土和湿陷性黄土的主要分布区。这些地区的黄土层厚度大、地层全面连续,发育较典型。
1.黄土对隧道施工的影响
(1)黄土节理:红棕色或深褐色的古土壤黄土层,常具有各方向的构造节理,有的原生节理呈X形,成对出现,并有一定延续性。在隧道开挖时,土体容易顺着节理张松或剪断。如果这种地层位于坑道顶部,则极易产生塌顶。如果位于侧壁,则常出现侧壁掉土现象,若施工时处理不当,常会引起较大的坍塌。
(2)黄土冲沟地段:当隧道在较长的范围内沿着冲沟或塘边修建,而覆盖较薄或偏压很大时,容易发生较大的坍塌或滑坡事故。
(3)黄土溶洞与陷穴:这些是黄土地区经常见到的不良地质现象。隧道若修建在其上方,则有基础下沉的危害;隧道若修建在其下方,常有发生冒顶的危险;隧道若修建在其邻侧,则有可能承受偏压。
(4)水对黄土隧道施工的影响:在含有地下水的黄土层中修建隧道,由于黄土在干燥时很坚固,承压力也较高,施工可顺利进行;当其被水浸后,呈不同程度的湿陷后,会突然发生下沉现象,使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力,如果支护措施应对不了变化后的情况,极容易造成坍塌。
如果施工时洞内排水不良,洞内道路会泥泞难行,无论是采用无轨运输还是有轨运输,都会给道路的维护、机械的使用与保养、隧道的铺底或仰拱施工作业等方面带来很大的困难。
2.黄土隧道的施工方法
(1)黄土隧道施工,应做好黄土构造节理的产状与分布状况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位,在施工时加强支护,防止坍塌,以保障施工安全。
(2)施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则,使施工工序紧凑,精心组织施工。(www.daowen.com)
(3)开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法(留核心土法),初期支护应紧跟开挖面施作。
(4)黄土围岩开挖后如果暴露时间过长,围岩周壁风化至内部,会造成围岩体松弛加快,进而引发塌方。因此,宜采用复合式衬砌,开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑做初期支护,以形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。在初期支护基本稳定后,进行永久支护衬砌。衬砌背后回填要密实,尤其是拱顶回填。
(5)做好洞顶、洞门及洞口的防水排水系统工程,并妥善处理陷穴、裂缝,以免地面积水侵蚀洞体周围,造成土体坍塌。在含有地下水的黄土层中施工时,洞内应设置良好的排水设施。水量较大时,应采用井点降水等将地下水位降至隧道衬砌底部以下,以改善施工条件,加快施工速度。在干燥无水的黄土层中施工,应管理好施工用水,不使废水漫流。
3.黄土隧道施工的注意事项
(1)施工中如发现工作面有失稳现象,应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。试验表明,在黄土隧道中喷射混凝土和砂浆锚杆作为施工临时支护效果良好。
(2)施工时特别注意拱脚与墙脚处的断面,如超挖过大,应用浆砌片石回填。如发现该处主体承载力不够,应立即采取相应措施进行加固。
(3)黄土隧道施工,宜先施作仰拱,如果不能先施作仰拱,可在开挖与灌筑仰拱前加设横撑,以防止边墙向内移动。
(4)施工中如发现不安全因素,应暂停开挖,加强临时支护,以便采取合适的处理措施。
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