本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隧道洞身通過黃土分界面富水地層施工方法。

背景技術(shù)：

近年來，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了飛速發(fā)展。隨著國內(nèi)高鐵和西部大開發(fā)建設(shè)的加快，近年來在甘肅、山西、陜西、內(nèi)蒙和青海等省市大量修建鐵路和公路，這些地區(qū)具有共同的地質(zhì)特性-黃土地層，黃土是最新的第四紀(jì)時(shí)期形成的土狀堆積物，所以其性質(zhì)比較疏松、特殊，典型的黃土為黃灰色或棕黃色的塵土和粉沙細(xì)粒組成，質(zhì)地均勻，以手搓之易成粉末，含多量鈣質(zhì)或黃土結(jié)核，多孔隙，有顯著的垂直節(jié)理，無層理，在干燥時(shí)較堅(jiān)硬，易被流水浸濕，通常容易剝落和遭受侵蝕，甚至發(fā)生坍陷。所以在黃土地層進(jìn)行各種工程建設(shè)時(shí)，如果對(duì)黃土的特性不了解，往往會(huì)給工程帶來嚴(yán)重的損失和破壞，特別是在設(shè)置隧道工程通過黃土地層時(shí)，隧道洞身通過黃土分界面地層，極易遇到黃土分界面富水，導(dǎo)致突泥、突水、大變形和坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)。由于工程線路建設(shè)受到地形和環(huán)境的限制，不可避免地要修建大量的隧道經(jīng)過黃土地層，所以，如何有效避免發(fā)生突泥、突水、大變形和坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)成為修建黃土隧道的一大關(guān)鍵技術(shù)。

黃土隧道洞身通過富水砂層和黏質(zhì)黃土界面軟弱地層，尤其是富水砂質(zhì)黃土層和不透水泥巖地層之間形成飽水區(qū)，飽水黃土地層軟化，隧道開挖極易形成突水、突泥、掌子面坍塌失穩(wěn)、整體下沉變形，導(dǎo)致侵限等問題，傳統(tǒng)的施工方法采用三臺(tái)階法開挖，但是采用三臺(tái)階法施工存在沉降變形過大的問題，過大的沉降變形極易引發(fā)安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，而且采用三臺(tái)階法難以控制沉降變形，施工效率比較低下，同時(shí)，由于傳統(tǒng)的施工方法無法對(duì)不能自穩(wěn)的地質(zhì)采取有效措施，導(dǎo)致施工開挖時(shí)掌子面砂層突涌、坍塌，增加了建設(shè)成本，無法有效防止黃土分界面富水地層產(chǎn)生過大整體下沉變形破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：在使用傳統(tǒng)的三臺(tái)階法開挖黃土隧道時(shí)，存在的難以控制沉降變形，施工效率低下，以及無法控制掌子面位移所導(dǎo)致的坍塌問題，提供了一種隧道洞身通過黃土分界面富水地層的施工方法，通過分析黃土分界面含水率和掌子面地層穩(wěn)定性，采用分界面富水地層超前注漿和四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐的施工方法，有效抑制隧道富水分界地層掌子面突泥、坍塌，為開挖創(chuàng)造條件，采用的四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐方法有效防止隧道洞身通過黃土分界面富水地層產(chǎn)生過大整體下沉變形破壞，對(duì)類似黃土地層隧道工程設(shè)計(jì)和施工具有非常重要的指導(dǎo)意義。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種隧道洞身通過黃土分界面富水地層施工方法，具體采用以下步驟：

a、調(diào)查、分析隧道洞身通過的地質(zhì)情況；

b、采用鉆孔的方式，對(duì)掌子面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)報(bào)、分析；

c、根據(jù)隧道掌子面穩(wěn)定性情況制定針對(duì)性方案，確定是否采用超前深孔帷幕注漿；

d、按設(shè)計(jì)要求施作超前支護(hù)，然后采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐的施工方法進(jìn)行開挖；

e、對(duì)四臺(tái)階中拱部上臺(tái)階環(huán)形開挖預(yù)留核心土，并施作拱部初期支護(hù)；

f、對(duì)隧道上部四臺(tái)階中的第二臺(tái)階預(yù)留核心土開挖并及時(shí)支護(hù)；

g、對(duì)隧道中部四臺(tái)階中的第三臺(tái)階預(yù)留核心土開挖并及時(shí)支護(hù)；

h、對(duì)隧道下部四臺(tái)階中的第四臺(tái)階預(yù)留核心土開挖并及時(shí)支護(hù)；

i、隧道仰拱開挖支護(hù)；

j、施作隧道仰拱襯砌。

采取上述方式，首先進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查分析，根據(jù)隧道洞身通過黃土分界面富水地層掌子面穩(wěn)定性、含水率確定超前支護(hù)方法，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工使隧道洞身快速封閉成環(huán)，有效抑制黃土隧道豎向位移和坍塌，為開挖創(chuàng)造條件，同時(shí)，采用留核心土開挖方法，抑制了掌子面位移，有效防止了黃土分界面富水地層產(chǎn)生過大整體下沉變形破壞，大幅度提高了施工效率，降低了施工成本。

優(yōu)選的，在步驟b中，對(duì)掌子面前方的地質(zhì)情況預(yù)報(bào)、分析包括探明黏質(zhì)黃土與砂質(zhì)黃土的分界面、砂質(zhì)黃土與泥巖的分界面、砂質(zhì)黃土分層厚度、分界面富水情況、地下水情況、黃土地層含水率和掌子面圍巖穩(wěn)定性情況。只有通過對(duì)掌子面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行全面、正確的分析后，才能有針對(duì)性地制定技術(shù)方案，有效降低或避免因地質(zhì)情況不明所導(dǎo)致的突泥、突水、大變形或坍塌風(fēng)險(xiǎn)，避免出現(xiàn)返工，有效提高施工效率，降低建設(shè)成本。

優(yōu)選的，在步驟c中，所述針對(duì)性方案為根據(jù)隧道掌子面附近圍巖穩(wěn)定性確定是否采用超前深孔帷幕注漿，具體包括以下三個(gè)方面：

c1、隧道洞身通過黏質(zhì)黃土分界面土體含水率大于28%時(shí)，土體呈飽和流塑狀，掌子面無自穩(wěn)能力時(shí)，采用超前帷幕注漿預(yù)加固，穩(wěn)定掌子面，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工；

c2、隧道洞身通過黏質(zhì)黃土夾多層細(xì)砂，細(xì)砂層總厚大于3m或出水量大于60m³/d時(shí)，圍巖無自穩(wěn)能力，易流沙、涌泥，采取拱部超前帷幕注漿分段預(yù)加固，穩(wěn)定掌子面，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工；

c3、掌子面能夠自穩(wěn)時(shí)，進(jìn)入d步驟。

采取上述方式，根據(jù)隧道掌子面附近圍巖穩(wěn)定性確定是否采用超前深孔帷幕注漿，在有效防止施工開挖時(shí)掌子面出現(xiàn)砂層突涌、坍塌風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，避免增加不必要的工作量，確保在掌子面不能自穩(wěn)時(shí)才采用超前深孔帷幕注漿進(jìn)行加固，防止增加額外工作量導(dǎo)致施工效率低下并增大成本的問題。

優(yōu)選的，在步驟c1或c2中，采取超前帷幕注漿時(shí)，在掌子面設(shè)3m厚混凝土止?jié){墻，止?jié){墻堪入周邊圍巖至少1m，劈裂注漿的壓力為4～6MPa，單次分段注漿長度與隧道洞身截面直徑對(duì)應(yīng)。采取這種方式，有效保證超前帷幕注漿發(fā)揮加固功能，防止掌子面出現(xiàn)流砂、突泥和溜坍的風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)選的，在步驟e中，拱部開挖時(shí)保留中部核心土，所留土體面積大于拱部第一臺(tái)階開挖面積的60%，施作拱部初期支護(hù)的同時(shí)，在第一臺(tái)階底部設(shè)置臨時(shí)型鋼支撐，使開挖分區(qū)能及時(shí)封閉成環(huán)。采取這種方式，保證黃土分界面富水地層不會(huì)產(chǎn)生過大整體下沉變形，同時(shí)使隧道支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，防止黃土發(fā)生突泥、突水、大變形或坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)選的，在步驟f中，開挖時(shí)，拱部第一臺(tái)階開挖進(jìn)尺大于5m后逐步開挖第二臺(tái)階，臺(tái)階高度小于3m，開挖循環(huán)進(jìn)尺長度小于或等于2榀鋼架間距，鋼架之間設(shè)置縱向拱架連接器，并根據(jù)圍巖變形速率增設(shè)縮腳錨管。采取這種方式，保證黃土分界面富水地層不會(huì)產(chǎn)生過大整體下沉變形，同時(shí)使隧道支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，防止黃土發(fā)生突泥、突水、大變形或坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)選的，在步驟g中，開挖時(shí)，拱部第二臺(tái)階開挖進(jìn)尺大于5m后逐步開挖第三臺(tái)階，臺(tái)階高度小于3m，開挖循環(huán)進(jìn)尺長度小于或等于2榀鋼架間距，鋼架之間設(shè)置縱向連接鋼筋，并根據(jù)圍巖變形速率增設(shè)縮腳錨管。采取這種方式，保證黃土分界面富水地層不會(huì)產(chǎn)生過大整體下沉變形，同時(shí)使隧道支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，防止黃土發(fā)生突泥、突水、大變形或坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)選的，在步驟h中，開挖時(shí)，拱部第三臺(tái)階開挖進(jìn)尺大于5m后逐步開挖第四臺(tái)階，且開挖循環(huán)進(jìn)尺長度小于或等于2榀鋼架間距，鋼架之間設(shè)置縱向連接鋼筋，并根據(jù)圍巖變形速率增設(shè)縮腳錨管。采取這種方式，保證黃土分界面富水地層不會(huì)產(chǎn)生過大整體下沉變形，同時(shí)使隧道支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，防止黃土發(fā)生突泥、突水、大變形或坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)選的，在步驟i中，隧道仰拱開挖循環(huán)長度小于或等于3m，開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)并封閉成環(huán)。采取這種方式，保證黃土分界面富水地層不會(huì)產(chǎn)生過大整體下沉變形，同時(shí)使隧道支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，防止黃土發(fā)生突泥、突水、大變形或坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)，確保仰拱基底承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

優(yōu)選的，在步驟j中，隧道仰拱開挖初期支護(hù)封閉成環(huán)后，采用仰拱移動(dòng)模板整體澆筑仰拱襯砌混凝土。采取這種方式，使分段長度與襯砌臺(tái)車長度保持一致，仰拱混凝土分段環(huán)向施工縫與拱墻混凝土環(huán)向施工縫保持在統(tǒng)一位置，防止不均勻沉降變形導(dǎo)致襯砌混凝土開裂。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1、采取先進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查分析，然后根據(jù)隧道洞身通過黃土分界面富水地層掌子面穩(wěn)定性、含水率確定超前支護(hù)方法，最后采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工使隧道洞身快速封閉成環(huán)的方式，有效抑制黃土隧道豎向位移，為開挖創(chuàng)造條件，同時(shí)，采用留核心土開挖方法，抑制了掌子面位移，有效防止黃土分界面富水地層產(chǎn)生過大整體下沉變形破壞，大幅度提高了施工效率，降低了施工成本；

2、根據(jù)隧道掌子面附近圍巖穩(wěn)定性確定是否采用超前深孔帷幕注漿，在有效防止施工開挖時(shí)掌子面出現(xiàn)砂層突涌、坍塌風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，避免增加不必要的工作量，確保在掌子面不能自穩(wěn)時(shí)才采用超前深孔帷幕注漿進(jìn)行加固，防止增加額外工作量導(dǎo)致施工效率低下、增加成本的問題；

3、采取四臺(tái)階的方法對(duì)隧道洞身進(jìn)行開挖施工的方法，保證黃土分界面富水地層不會(huì)產(chǎn)生過大整體下沉變形，同時(shí)使隧道支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，防止黃土發(fā)生突泥、突水、大變形或坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)；

4、采取嚴(yán)格控制隧道仰拱開挖循環(huán)長度的距離，并在開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)并封閉成環(huán)的方式，使黃土分界面富水地層不會(huì)產(chǎn)生過大整體下沉變形，同時(shí)使隧道支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，防止黃土發(fā)生突泥、突水、大變形或坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)，確保仰拱基底承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的流程結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為隧道洞身通過富水分界面地層掌子面無法自穩(wěn)分界面以上地層超前預(yù)注漿加固止?jié){墻的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為隧道洞身通過富水分界面地層掌子面無法自穩(wěn)分界面以上地層超前預(yù)注漿加固的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為隧道洞身通過富水分界面地層掌子面無法自穩(wěn)分界面以上地層超前預(yù)注漿加固縱斷面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為隧道洞身通過富水分界面四臺(tái)階的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5中沿A-A線的剖視圖。

圖中標(biāo)記：1-止?jié){墻，2-注漿導(dǎo)管，3-加固圈范圍，4-設(shè)計(jì)開挖輪廓線，5-實(shí)際開挖輪廓線，7-注漿孔，71-A序孔，72-B序孔，73-C序孔，74-D序孔，75-E序孔，76-F序孔，8-鉆機(jī)平臺(tái)，81-鉆機(jī)平臺(tái)頂面，9-補(bǔ)孔斷面，10-終孔斷面，11-隧道仰拱底開挖標(biāo)高，13-拱部上臺(tái)階，14-第二臺(tái)階，15-第三臺(tái)階，16-第四臺(tái)階，m-預(yù)留變形量。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例應(yīng)用于大斷面隧道洞身通過黃土分界面富水地層施工過程中。

如圖1所示，隧道洞身通過黃土分界面富水地層施工方法，采用如下步驟：

步驟a：調(diào)查、分析隧道洞身通過的地質(zhì)情況，對(duì)地質(zhì)勘察資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，在設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)注大斷面黃土隧道洞身下穿溝谷、陷穴位置，在隧道對(duì)應(yīng)地表沿線實(shí)地地表調(diào)查分析，并在圖紙上標(biāo)注出無勘探資料的淺埋、凹槽和陷穴等特殊部位。然后采用地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)特殊部位無勘探資料地段加密地表鉆孔探測，鉆孔深度至隧底以下至少10m，對(duì)富水分界面較厚的過渡地層加深鉆孔，確定隧道洞身通過地質(zhì)情況。

步驟b：采用鉆孔的方式，對(duì)掌子面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)報(bào)、分析，在長距離地質(zhì)預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上，分析隧道開挖掌子面水文地質(zhì)情況，采用地質(zhì)鉆機(jī)短距超前探孔，鉆孔探測深度30m，探明掌子面前方黏質(zhì)黃土與砂質(zhì)黃土的分界面、砂質(zhì)黃土與泥巖的分界面、砂質(zhì)黃土分層厚度、分界面富水情況、地下水情況（是否存在突水、涌水量）、黃土地層含水率、掌子面圍巖穩(wěn)定性（是否存在流砂、突泥、溜坍），掌子面黃土含水率通過現(xiàn)場取樣試驗(yàn)測試，為優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)和制定施工方案提供水文地質(zhì)資料。通過對(duì)掌子面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行全面、正確的分析后，針對(duì)性地采取方案，有效降低或避免因地質(zhì)情況不明所導(dǎo)致的突泥、突水、大變形或坍塌風(fēng)險(xiǎn)，避免出現(xiàn)返工，有效提高施工效率，降低建設(shè)成本。

步驟c：根據(jù)隧道掌子面穩(wěn)定性情況制定針對(duì)性方案，確定是否采用超前深孔帷幕注漿，根據(jù)隧道地質(zhì)勘察資料，結(jié)合掌子面和超前鉆孔探測黃土地層水文地質(zhì)資料，制定針對(duì)性超前注漿和開挖方案，隧道洞身通過黃土不同地層富水分界面，首先根據(jù)隧道掌子面黃土圍巖穩(wěn)定性確定是否采用超前深孔帷幕注漿，包括三個(gè)方面：

步驟c1：當(dāng)洞身通過黏質(zhì)黃土分界面土體含水率大于28%，黃土土體呈飽和流塑狀，掌子面無自穩(wěn)能力時(shí)，根據(jù)富水分界面黃土分布高度采用全斷面或半斷面超前深孔預(yù)注漿加固，為開挖創(chuàng)造條件，穩(wěn)定掌子面，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工；

步驟c2:當(dāng)隧道洞身通過黏質(zhì)黃土夾多層細(xì)砂，細(xì)砂層總厚大于3m或出水量大于60m³/d時(shí)，圍巖無自穩(wěn)能力，易流沙、涌泥，則采用對(duì)隧道拱部砂質(zhì)黃土地層實(shí)施超前深孔分段預(yù)注漿加固，分段加固長度25m，注漿壓力4～6MPa，為開挖創(chuàng)造條件，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工；

步驟c3：當(dāng)隧道洞身通過黃土分界面地層地下水較小，夾雜砂層厚度小，掌子面具有自穩(wěn)能力時(shí)，則不采用超前深孔預(yù)注漿，通過超前小導(dǎo)管注漿，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工，進(jìn)入下一個(gè)步驟d。

根據(jù)隧道掌子面附近圍巖穩(wěn)定性確定是否采用超前深孔帷幕注漿，在有效防止施工開挖時(shí)掌子面出現(xiàn)砂層突涌、坍塌風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，避免出現(xiàn)不必要的工作量，確保在掌子面不能自穩(wěn)時(shí)才采用超前深孔帷幕注漿進(jìn)行加固，防止額外工作量出現(xiàn)從而導(dǎo)致施工效率低下的問題。

本實(shí)施例針對(duì)不需要采取拱部超前帷幕注漿的情形，由于掌子面具有自穩(wěn)能力，繼續(xù)按照下述步驟進(jìn)行施工。

步驟d：按設(shè)計(jì)要求施作超前支護(hù)，然后采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐的施工方法進(jìn)行開挖。

如圖5和圖6所示，實(shí)際開挖輪廓線5在設(shè)計(jì)開挖輪廓線4的外側(cè)，二者之間為預(yù)留變形量m，當(dāng)需要采取超前深孔帷幕注漿時(shí)，沿實(shí)際開挖輪廓線外布置注漿導(dǎo)管2，用于注漿。

步驟e：對(duì)四臺(tái)階中拱部上臺(tái)階13環(huán)形開挖預(yù)留核心土，并施作拱部初期支護(hù)，首先開挖四臺(tái)階中的拱部上臺(tái)階13，臺(tái)階高度宜小于4m，采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土方法，為抑制掌子面縱向位移，拱部開挖核心土面積應(yīng)大于拱部第一臺(tái)階開挖面積的60%；開挖循環(huán)進(jìn)尺長度控制在1鋼架間距內(nèi)，開挖后及時(shí)施作拱部初期支護(hù)鋼架和網(wǎng)噴混凝土，拱部兩側(cè)拱腳部位各施作2根長度為4m直徑為48mm的鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架焊接連接，鎖腳錨管角度應(yīng)向下約45度方向；在隧道第一臺(tái)階底部施作臨時(shí)型鋼支撐，型鋼支撐與初期支護(hù)鋼架采用鋼板和螺栓連接緊密，確保開挖分區(qū)能夠及時(shí)封閉成環(huán)。采取這種方式，保證黃土分界面富水地層不會(huì)產(chǎn)生過大整體下沉變形，同時(shí)使隧道支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，防止黃土發(fā)生突泥、突水、大變形或坍塌等安全風(fēng)險(xiǎn)。

步驟f：對(duì)隧道上部四臺(tái)階中的第二臺(tái)階14預(yù)留核心土開挖并支護(hù)，臺(tái)階高度宜小于3m，拱部上臺(tái)階13開挖進(jìn)尺大于5m后方可開挖第二臺(tái)階14，同樣采用留核心土開挖方法，抑制掌子面位移，開挖循環(huán)進(jìn)尺長度不大于2榀鋼架間距，鋼架之間設(shè)置兩層縱向連接鋼筋，直徑為25mm的連接鋼筋環(huán)向間距0.8m，通過監(jiān)控量測，如果圍巖變形速率大于10mm/d時(shí)，在兩側(cè)拱腳增設(shè)直徑為76mm的大直徑鎖腳錨管，使鎖腳錨管與鋼架焊接連接牢固，防止第二臺(tái)階以上出現(xiàn)較大的整體下沉。

步驟g：對(duì)隧道中部四臺(tái)階中的第三臺(tái)階15預(yù)留核心土開挖并支護(hù)，臺(tái)階高度宜小于3m，上部第二臺(tái)階14開挖進(jìn)尺大于5m后方可開挖第三臺(tái)階15，同樣采用留核心土開挖方法；開挖循環(huán)進(jìn)尺長度不大于2榀鋼架間距，鋼架之間設(shè)置兩層縱向連接鋼筋，直徑為25mm連接鋼筋的環(huán)向間距0.8m；通過監(jiān)控量測，如果圍巖變形速率大于10mm/d時(shí)，在兩側(cè)拱腳增設(shè)直徑為76mm大直徑鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架焊接連接牢固，抑制黃土隧道過大整體下沉，特別是放置拱腰以上出現(xiàn)較大的整體下沉。

步驟h：對(duì)隧道下部四臺(tái)階中的第四臺(tái)階16預(yù)留核心土開挖并支護(hù)，中部第三臺(tái)階15開挖進(jìn)尺大于5m后方可開挖第四臺(tái)階16，同樣采用留核心土開挖方法，抑制掌子面位移，開挖循環(huán)進(jìn)尺長度不大于2榀鋼架間距，鋼架之間設(shè)置兩層縱向連接鋼筋，直徑為25mm連接鋼筋環(huán)向間距0.8m；通過監(jiān)控量測，如果圍巖變形速率大于10mm/d時(shí)，在兩側(cè)拱腳增設(shè)直徑為76mm大直徑鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼架焊接連接牢固，控制過大沉降變形。

步驟i：隧道仰拱開挖支護(hù)，開挖循環(huán)長度不大于3m，開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)封閉成環(huán)；仰拱底部必須清理干凈，類似地層首段施工前進(jìn)行承載壓力試驗(yàn)，確保仰拱基底承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

步驟j：施作隧道仰拱襯砌混凝土，隧道仰拱開挖初期支護(hù)封閉成環(huán)后，采用仰拱移動(dòng)模板整體澆筑仰拱襯砌混凝土，分段長度與襯砌臺(tái)車長度保持一致，仰拱混凝土分段環(huán)向施工縫與拱墻混凝土環(huán)向施工縫保持在統(tǒng)一位置，防止不均勻沉降變形導(dǎo)致襯砌混凝土開裂。

步驟k：采用液壓臺(tái)車施作隧道拱墻襯砌混凝土。

本實(shí)施例針對(duì)大斷面隧道洞身，采用黃土分界面富水地層施工方法，具有根據(jù)隧道洞身通過黃土分界面富水地層掌子面穩(wěn)定性、含水率確定超前支護(hù)方法，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工具有快速封閉成環(huán)、抑制大斷面黃土隧道豎向位移的顯著優(yōu)勢。

實(shí)施例2

本實(shí)施例應(yīng)用于隧道洞身通過黃土分界面地層，同時(shí)需要對(duì)隧道洞身拱部超前帷幕注漿的場合。

本實(shí)施例與實(shí)施例1的整體步驟相同，不同之處在于，在實(shí)施例1中的步驟c中，當(dāng)根據(jù)隧道掌子面穩(wěn)定性情況需要采用超前深孔帷幕注漿時(shí)，需要在步驟c和步驟d之間增加多個(gè)步驟。

在實(shí)施例1的步驟c中，根據(jù)隧道掌子面穩(wěn)定性情況制定針對(duì)性方案，確定是否采用超前深孔帷幕注漿，根據(jù)隧道地質(zhì)勘察資料，結(jié)合掌子面和超前鉆孔探測黃土地層水文地質(zhì)資料，制定針對(duì)性超前注漿和開挖方案，隧道洞身通過黃土不同地層富水分界面，首先根據(jù)隧道掌子面黃土圍巖穩(wěn)定性確定是否采用超前深孔帷幕注漿，包括以下方面：

步驟c1：當(dāng)洞身通過黏質(zhì)黃土分界面土體含水率大于28%，黃土土體呈飽和流塑狀，掌子面無自穩(wěn)能力時(shí)，根據(jù)富水分界面黃土分布高度采用全斷面或半斷面超前深孔預(yù)注漿加固，為開挖創(chuàng)造條件，穩(wěn)定掌子面，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工；

步驟c2：當(dāng)隧道洞身通過黏質(zhì)黃土夾多層細(xì)砂，細(xì)砂層總厚大于3m或出水量大于60m³/d時(shí)，圍巖無自穩(wěn)能力，易流沙、涌泥，則采用對(duì)隧道拱部砂質(zhì)黃土地層實(shí)施超前深孔分段預(yù)注漿加固，分段加固長度25m，注漿壓力4～6MPa，為開挖創(chuàng)造條件，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工；

步驟c3：當(dāng)隧道洞身通過黃土分界面地層地下水較小，夾雜砂層厚度小，掌子面具有自穩(wěn)能力時(shí)，則不采用超前深孔預(yù)注漿，通過超前小導(dǎo)管注漿，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工，進(jìn)入下一個(gè)步驟d；

當(dāng)掌子面穩(wěn)定性不能自穩(wěn)，隧道洞身的地質(zhì)特性滿足步驟c1和c2中的條件時(shí)，繼續(xù)按下述步驟進(jìn)行，如圖2、圖3和圖4所示：

步驟c4：對(duì)掌子面無自穩(wěn)性黃土地層進(jìn)行超前深孔分段預(yù)注漿，針對(duì)隧道洞身通過黃土分界面富水地層，掌子面無自穩(wěn)性黃土地層深孔預(yù)注漿前，在掌子面施作3m厚C30混凝土止?jié){墻1，止?jié){墻1堪入周邊圍巖1m以上；止?jié){墻1分3次澆筑，考慮連續(xù)3次澆筑界面的連接密實(shí)性，在澆筑分界面處增設(shè)2排接茬鋼筋，鋼筋采用直徑為22的螺紋鋼，接茬鋼筋埋入和預(yù)留深度各65cm，止?jié){墻1周邊設(shè)置2排長度為3m直徑為42.5mm的鋼管與周邊和底部圍巖進(jìn)行錨固，鋼管環(huán)向間距2m，鋼管打入圍巖1m，預(yù)留2m嵌入墻體；止?jié){墻1內(nèi)預(yù)埋注漿導(dǎo)管2，止?jié){墻1內(nèi)安裝直徑為127mm的注漿導(dǎo)管2，在注漿導(dǎo)管孔口焊接法蘭盤；

步驟c5：止?jié){墻1混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，采用劈裂注漿對(duì)圍巖土體擠密加固，降低開挖范圍內(nèi)土體含水率，固結(jié)地層，改良圍巖土體，加固圈范圍3為隧道拱墻實(shí)際開挖輪廓線5以外4.5m范圍，隧道仰拱底開挖標(biāo)高11為拱頂設(shè)計(jì)開挖輪廓線下11m，漿液擴(kuò)散距離1.45m，注漿孔7根據(jù)圍巖情況適當(dāng)調(diào)整，在注漿前，在止?jié){墻下部布置鉆機(jī)平臺(tái)8，通過在鉆機(jī)平臺(tái)頂面81布置鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔注漿，注漿壓力4～6MPa，單次分段注漿長度26m，通過注漿導(dǎo)管鉆直徑為115mm的注漿孔7，鉆到10m深時(shí)開始實(shí)施注漿作業(yè)，根據(jù)黃土地層和富水情況，采取前進(jìn)式分段注漿工藝，注漿分段長度6～12m，即鉆進(jìn)6～12m，到達(dá)補(bǔ)孔斷面9注漿一次，注漿結(jié)束后再鉆6～12m到達(dá)終孔斷面10繼續(xù)進(jìn)行注漿，依次循環(huán)，直至結(jié)束該孔注漿，在注漿時(shí)，采取由外向內(nèi)注漿的方法，如圖3和圖4所示，先對(duì)A序孔71進(jìn)行注漿，然后依次對(duì)B序孔72、C序孔73、D序孔74、E序孔75和F序孔76進(jìn)行注漿，逐步改良地層；

步驟c6：超前預(yù)注漿加固前方地層后，按設(shè)計(jì)要求施作隧道拱部超前小導(dǎo)管，注漿加固拱部地層；

步驟c7：超前預(yù)注漿加固后，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐的施工方法進(jìn)行開挖。

將該方法成功應(yīng)用于寶蘭客專12標(biāo)段某隧道施工中，通過采取拱部超前帷幕注漿分段預(yù)加固，分段加固長度25m，注漿壓力4～6MPa，為開挖創(chuàng)造條件，有效抑制掌子面砂層突涌、坍塌，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工方法，控制隧道較大變形。

該方法根據(jù)隧道洞身通過黃土分界面富水地層掌子面穩(wěn)定性、含水率確定適宜的超前預(yù)加固方法，更加經(jīng)濟(jì)合理，有利于控制建設(shè)成本，采用四臺(tái)階帶臨時(shí)橫撐施工具有快速封閉成環(huán)、抑制大斷面黃土隧道豎向位移的顯著優(yōu)勢。避免了按照經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶來的過大沉降變形等安全質(zhì)量隱患和風(fēng)險(xiǎn)。該發(fā)明方法具有針對(duì)黃土隧道洞身通過分界面地層含水率和穩(wěn)定性采用適宜的超前加固方法、降低成本、確保高風(fēng)險(xiǎn)大斷面黃土隧道洞身通過富水分界面地層技術(shù)難題。