周昆

摘 要：黃土隧道施工難點多，風險大、難度大。該文通過結合黃土山嶺隧道工程實例，分析了該工程地質特點及其工程難點，結合黃土隧道特點提出隧道開挖及其爆破時的技術措施，嚴格貫徹“弱爆破”的原則，有效確保該類型土質隧道的施工安全性，為同類工程提供參考借鑒。

關鍵詞：黃土山嶺隧道 隧道開挖 洞身開挖

中圖分類號：U457 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0094-02

BLTJ-14標段全長15.897 km，起訖里程DK1 012+435.5～DK1 028+332。包括隧道2座、斜井5座、橫洞2座、橋梁1座、無砟軌道31.8 km。正線隧道：共有2座，均為單洞雙線隧道，總長15 817.4 m，其中特長隧道1座為古城嶺隧道，長度為10

364.6 m，長隧道1座為蘭山隧道，長度為5 452.8 m。

1 工程地質特點

該工程地處隴西黃土高原西北部，地面高程1 704～1 897 m，沿線地形起伏較大，位于黃土高原梁峁，溝壑縱橫區(qū)。黃土梁峁區(qū)頂部及山坡上為第四系上更新統(tǒng)風積砂質黃土覆蓋，溝谷中分布有第四系全新統(tǒng)沖積黃土、洪積圓礫土和上更新統(tǒng)沖、洪積砂質黃土及粗圓礫土，溝心多為第四系碎石類土層，局部第三系底層出露，洞身主要為沖積砂質黃土及第三系泥巖夾砂巖及礫巖，局部為碎石類土。地處隴西系內旋褶帶，構造相對簡單。晚第三紀以來，區(qū)內新構造運動較為活躍，表現(xiàn)為河谷階地上升顯著，現(xiàn)代河流侵蝕、下切明顯，河谷兩岸階地發(fā)育，構成頗為典型的河谷階地地貌，新構造運動在區(qū)內表現(xiàn)為差異性整體抬升運動，山地斷塊強烈隆升，盆地相對下沉，形成現(xiàn)今的地貌形態(tài)和格局。

2 工程難點分析

古城嶺隧道出口及蘭山隧道進口無進洞條件，同時還需要采取橫洞進洞通過。同時大坪溝中橋兩側存在高差達到140 m的陡崖，這加大了臨建規(guī)劃難度，尤其是加大了場地布置以及施工便道難度。另外，該隧道還存在較多地質災害風險，如自重濕陷性黃土、黃土陷穴等地質類型以及正線隧道多個工作面為反坡施工，主要的施工難點及重點如下。

（1）古城嶺隧道洞身主要為濕陷性黃土不良地質，其Ⅴ級圍巖3 434.6 m占33.1%，Ⅳ級圍巖6 530 m占63.0%，造成隧道開挖難度大、風險高。在不良地質段進行隧道開挖施工是隧道施工難點。

（2）古城嶺隧道出口瀕臨陡崖，場地布置以及臨建規(guī)劃難度較大，同時存在滑坡風險高，橫洞進洞與洞口穩(wěn)定的確保是該隧道工程施工的難點。

（3）環(huán)境保護要求高。工程處于黃土高原丘壑區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，為省級重點環(huán)境治理區(qū)及保護區(qū)，工程實施期間，環(huán)境保護與建設協(xié)調要求高，工程實施期間如何確保環(huán)境及生態(tài)安全是該隧道工程施工的重點和難點。

3 工程難點處理方案提出

結合上述所總結的該隧道施工難點可以表明，該隧道工程風險大、難度大?；谏鲜鏊岢龅碾y點，該工程古城嶺隧道出口無進洞條件，通過橫洞進洞。正線隧道均為單洞雙線斷面，輔助坑道除古城嶺隧道4#斜井為雙車道斷面外，其余橫洞均為單車道+錯車道斷面。隧道的正線洞口均位于Ⅳ級自重濕陷性風積砂質黃土地層，需先進行洞頂黃土陷穴填筑、柱錘沖孔樁基底加固，三七灰土基礎換填、明洞及管棚施工，以及橋隧相連的古城嶺隧道出口洞頂抗滑樁施作，待上述工序施工完成后方可暗挖進洞。

鑒于輔助坑道及正線隧道均為黃土及軟巖隧道，4#斜井及古城嶺隧道出口橫洞、古城嶺后半座正線隧道為軟巖隧道，穿越地層主要為泥巖，局部為泥巖夾砂巖、泥巖夾礫巖、礫巖，隧道采用松動爆破開挖。輔助坑道采用上、下臺階法開挖，同時鑒于正線隧道屬于Ⅳ級圍巖，經(jīng)考慮隧道開挖施工選取三臺階法（圖1），對于黃土隧道屬于Ⅳ級圍巖，隧道開挖施工選取三臺階七步法，針對于一般地段的Ⅴ級圍巖隧道開挖，則開挖方法選取三臺階設臨時橫撐法。

4 處理技術實施

針對該工程隧道屬于黃土山嶺隧道，因此在整個隧道開挖施工過程中，應當對其采取超前探測，可通過采取物探技術方式實施。開挖施工方法主要采取機械開挖為主，人工開挖為輔。

4.1 隧道洞口開挖施工

針對于整個隧道洞口開挖，為了有效確保山坡的穩(wěn)定性，應當避免雨季實施施工，同時在開挖施工前首先檢查邊、仰坡以上的山坡穩(wěn)定，尤其是針對邊、仰坡及早做好坡面防護，盡可能地減少破壞山體，另外在開挖施工全過程采取實施監(jiān)測。

該隧道工程在進行開挖明洞、洞門施工前，為了能有效防止邊坡落石等情況，先設置好洞口邊、仰坡外的截、排水溝。開挖施工時裝碴由裝載機或挖掘機實施，運碴則由自卸汽車實施。開挖施工時嚴格按照設計圖紙要求進行，對于開挖接近超前支護相應標高時，必須先采取超前支護處理。為了能有效保證邊坡的穩(wěn)定性，結合邊坡地形穩(wěn)定程度，坡面用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土作為臨時防護。邊仰坡刷坡開挖采取自上而下進行，控制各層開挖高度為2～3 m范圍內，各分層均采取錨桿網(wǎng)噴支護處理。

4.2 洞身工程施工

洞身開挖方法：Ⅳ級巖石地段采用三臺階法；Ⅴ級圍巖采用三臺階并設臨時橫撐。隧道Ⅴ級圍巖段采用三臺階法臨時橫撐法開挖，首先進行超前支護，進行上臺階開挖→初期支護及橫向支撐施工→中臺階開挖→中臺階支護及橫向支撐施工→下臺階開挖→邊墻及底部支護→仰拱澆注→臨時橫向支撐拆除→拱墻二襯。三臺階臨時仰拱開挖法施工工序圖如圖2所示。開挖過程采用弱爆破或松動爆破時，嚴格按照爆破設計進行，并不斷進行優(yōu)化。特別要注意斷面交界處的超欠挖和成形控制是重點。量測必須及時緊跟，及時分析反饋，指導安全施工。

三臺階法開挖工序為：第1步：開挖①部臺階，同時每循環(huán)進尺一次，均應做好超前支護。做好上臺階洞身結構初期支護；第2步：上臺階施工適當距離后，開挖②部臺階，并進行中臺階初期支護；第3步：中臺階施工適當距離后，開挖③部臺階，并進行中臺階初期支護；第4步：開挖④步臺階，及時封閉初期支護，及時施作仰拱混凝土、填充混凝土，及早封閉成環(huán)。 臺階法開挖順序圖如圖3所示。

4.3 爆破處理時注意事項

鉆爆擬用松動爆破、機械配合、人工休整方式進行開挖。作業(yè)隊根據(jù)每次爆破后的爆破效果，分析原因并及時修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術經(jīng)濟指標。根據(jù)圍巖地質情況及開挖斷面尺寸，采用復式楔形掏槽。爆破器材選用乳化炸藥，規(guī)格為Ф32藥卷，雷管采用1～7段塑料導爆管非電毫秒雷管，電容式非電毫秒雷管激發(fā)器起爆。炮眼直徑選用42 mm鉆孔直徑，采用電鉆鉆孔。炮眼深度根據(jù)有關設計資料及相關標準，上臺階進尺不超過1榀鋼架間距（0.6 m），除掏槽眼外，其余眼均采用0.7 m深鉆孔，掏槽眼為0.8 m；上斷面炮眼布置采用掏槽眼+底板眼+周邊眼的松動爆破方式。另外，采用復式楔形掏槽，設置3+2對掏槽眼，掏槽眼間距100 cm；周邊眼距離開挖輪廓線10 cm，周邊眼間距采用45 cm。

5 結語

文章結合黃土地質隧道施工實例，了解到該隧道施工過程中嚴格貫徹“弱爆破”的原則，同時施工中加強地質鉆探，采用弱爆破開挖，減少對應力集中區(qū)的擾動，以及采用超前小導管預支護、支護及襯砌早成型，最終確保了該黃土隧道安全施工，為同類工程提供參考借鑒。

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