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大断面黄土隧道施工技术研究及应用
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摘要：近年来，随着科技发展、社会进步和高速公路的飞速发展，高速公路分离式隧道逐渐增多，尤其大断面公路隧道施工技术逐渐成熟，本文结合黄延高速剪子岔三车道大断面黄土隧道施工技术这一工程实例，详细阐述了大断面黄土隧道超前支护、隧道开挖、初期支护及防水施工等的关键技术，使用的工艺工法可供同类隧道施工参考。
关键词：管棚施工、大断面黄土隧道、隧道施工技术、双侧壁导坑法、CD法、隧道防水层施工
0引言
大断面公路隧道具有提高车速、缩短里程、节约燃料、节省时间等明显优点，也是今后隧道发展的一个趋势，但是大断面公路隧道有很多复杂的问题亟待解决，尤其是特殊地区三车道以上大断面公路隧道施工技术，还需近一步探索研究。此次依据黄延高速三车道大断面黄土隧道施工技术应用，从超前支护、隧道开挖工艺、支护方式以及防水工艺工法方面阐述隧道施工的技术工法，将大断面黄土隧道设计理论和施工工艺在工程实例中得以应用，为今后同类隧道施工提供技术参考和施工经验。
1工程概况
黄延高速剪子岔二号隧道起点位于甘泉县东沟乡剪子岔村，穿越黄土残塬对面梁，设计为曲线型分离式隧道，隧道左右洞长度分别为555m、365m，最大埋深约94m。隧址区揭露地层由老至新依次有第四系中更新统离石组黄土（Q2eol）和上更新统马兰组黄土（Q3eol）。隧址区特殊性岩土主要为湿陷性黄土，其在隧道顶部塬顶发育湿陷性黄土,地下水以孔隙裂隙水为主。隧址区地下水位埋深底于洞室，地下水总体不丰富，在第四系黄土中有含水层；遇强降雨，降雨入渗，处于该段的洞室开挖时会有突水或少量集中涌水现象，极易坍塌，隧道预测涌水量左线为230m3/d,右线为151m3/d。
图1隧道施工断面图
2施工关键技术
隧道进出口位于山体斜坡处，地形坡度较缓，坡角约25～36°；边坡土体主要为黄土，富含钙质结核，洞口斜坡薄层松散层易发生滑塌，隧道均为V级围岩。总体施工方案为：先分层小切口明挖法施做明洞；进行明洞仰拱施工；超前大管棚超前支护；隧道洞口加强段及V级围岩浅埋段采用双侧壁导坑法开挖；V级围岩深埋段采用CD法开挖施工。
2.1超前支护
2.1.1套拱施工
根据洞口段开挖断面确定隧道套拱轮廓线。导向墙立拱架和模板灌注C30混凝土，截面尺寸为0.55m×2m；导向墙内设4榀间距0.6m的I20a工字钢拱架，钢架外设Ф133壁厚4mm，长200m，间距0.4m的导向钢管，钢管与钢架焊接。钢架各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接。
2.2.2管棚施工
沿φ133导向钢管施作φ108超前长管棚，环向间距40cm。喷10cm厚混凝土封闭掌子面作止浆墙。利用导向钢管进行φ108管棚孔打设，外插角为2°，环向间距40cm。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，为使钢管接头错开，编号为奇数第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m钢管，以后每节均采用6m长钢管。钢管上按梅花形间距15cm钻φ10mm的小孔,在钢管中放置一根Φ28通长钢筋，以增强钢管的抗拉强度和抗弯刚度，然后清孔并压注1:1水泥砂浆，注浆压力0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，试挖掌子面，无明显渗水即可开挖作业。
图2隧道护拱立面图
2.2洞身开挖
隧道洞口加强段及V级围岩浅埋段采用双侧壁导坑法开挖施工，“双侧壁导坑法”即沿隧道两侧对称设置两处导坑，每处导坑并分上下台阶进行开挖，同时对导坑靠中线部位用I20b工字钢支护，同洞身主钢架螺栓连接牢固。开挖时预留16cm沉降量，防止拱架下沉拱架侵入二次衬砌。
双侧壁导坑开挖顺序：先行导坑上部开挖（1）→先行导坑上部初期支护（2）→设置先行导坑中壁墙上部临时支撑（3）→先行导坑下部开挖（4）→先行导坑下部初期支护（5）→设置先行导坑中壁墙下部临时支撑（6）→先行导坑下部拱架封闭（7）→后行导洞上部开挖（8）→后行导洞上部初期支护（9）→设置后行导洞中壁墙上部临时支撑（10）→后行导洞下部开挖（11）→后行导洞下部初期支护（12）→设置后行导洞中壁墙下部临时支撑（13）→后行导坑下部拱架封闭（14）→中导洞上部开挖（15）→中导洞上部初期支护（16）→中导洞中部开挖（17）→中导洞下部开挖（18）→中导坑下部拱架封闭（19）→浇筑仰拱混凝土衬砌（20）→拆除中壁墙（21）→浇筑全周混凝土衬砌（22）。施工工艺图如下所示：
图3双侧壁导坑法工艺图
V级围岩深埋段采用中隔壁法(CD法)可有效控制围岩的变化，单侧壁导坑开挖顺序：先行导坑上部开挖（1）→先行导坑上部初期支护（2）→设置先行导坑中壁墙上部临时支撑（3）→先行导坑下部开挖（4）→先行导坑下部初期支护（5）→设置先行导坑中壁墙下部
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