摘要 近年來隨著我國西部大開發(fā)工作的穩(wěn)步推進，公路交通網(wǎng)絡(luò)逐步完善、加密，我國西部黃土地區(qū)長大隧道逐年增多，針對我國西部地區(qū)黃土地質(zhì)公路隧道的施工，從黃土隧道特征、隧道的開挖、襯砌、防排水等方面結(jié)合自身理論知識及實踐經(jīng)驗，對主要的施工技術(shù)要點，過程控制要點進行分析。

關(guān)鍵詞 公路;黃土隧道;施工技術(shù);控制要點

中圖分類號 U455.1 文獻標(biāo)志碼 A

0引言

隧道工程施工因其隱蔽性強、作業(yè)空間狹小、受地質(zhì)水文不可預(yù)見因素影響較大、施工環(huán)境惡劣、工期長，常作為公路項目建設(shè)中的控制性工程，施工技術(shù)、安全、質(zhì)量、進度及造價控制要求高，施工過程繁雜，黃土隧道因穩(wěn)定性差、風(fēng)險高，施工過程控制尤為重要，作為施工管理人員在施工過程組織中必須明確施工技術(shù)及控制要點，從而保證隧道建設(shè)的整體目標(biāo)順利實現(xiàn)。

1黃土隧道概況

1.1氣候特征

我國的黃土和黃土狀土主要分布在昆侖山、秦嶺、泰山、魯山連線以北的干旱、半干旱地區(qū)。原生黃土以黃河中游發(fā)育最好，主要是山西、陜西、甘肅東南部和河南西部［1］。黃土分布范圍大致在年平均降雨量300～700mm線，降雨量小于蒸發(fā)量，即主要分布在溫帶地區(qū)。一般雨量偏小，氣候干旱，四季分明，春季氣溫回升快，降水量少，干旱多風(fēng)；夏季氣候炎熱，降雨集中，多雷陣雨；秋季氣溫迅速降低，多陰雨天氣；冬季氣候寒冷干燥，少雨雪。

1.2水文、地質(zhì)特征

黃土是以粉土為主，并含一定比例的細沙、極細砂和黏粒的沉積物。包括碎屑礦物和黏土礦物，前者占70%以上。在碎屑礦物中，主要是指相對密度小于2.90的輕礦物，占90%以上，石英最多，長石其次，還有一些碳酸鹽礦物（方解石、白云石等）。黃土中黏土礦物成分主要為水云母、高嶺石及蒙脫石。這些礦物的存在，使黃土具有吸附、膨脹、收縮等特性，影響到黃土的工程性質(zhì)。碳酸鹽類礦物往往起膠結(jié)作用，使黃土在天然結(jié)構(gòu)情況下，顆粒經(jīng)常呈團聚體存在。遇水后，由于可溶鹽膠結(jié)的團聚體被破壞，往往使黃土的濕陷性增強。黃土中碳酸鹽類的存在可能增強黃土濕陷性。隧道布置一般處于為以梁峁為主體的丘陵溝壑地形，自然條件對大氣降水補給地下水不利，地表水與地下水均有利于排泄。不良地質(zhì)主要為濕陷性黃土、濕軟黃土、素填土等。

1.3施工原理及特點

目前我國公路隧道施工主要依據(jù)“新奧法”原理組織，即以充分維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要技術(shù)手段，及時進行支護，通過控制圍巖的變形和松弛，減小圍巖應(yīng)力，使圍巖成為支護體系的主要組成部分［2］。黃土隧道主要受黃土本身垂直節(jié)理發(fā)育的特點以及濕陷性特質(zhì)影響，拱頂下沉的控制是隧道施工安全及質(zhì)量的關(guān)鍵節(jié)點，隧道施工中必須將“短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的方針落實到位，減少圍巖裸露面積及裸露時間，通過過程監(jiān)控量測，對拱頂下沉及周邊收斂數(shù)據(jù)進行動態(tài)監(jiān)控，作為指導(dǎo)施工及調(diào)整設(shè)計的依據(jù)。

2主要施工方法

目前我國公路黃土隧道施工中洞口工程主要采用明挖法施工，運用管棚工藝的輔助施工措施確保安全進洞，洞身開挖方式主要有：全斷面法、臺階法、CD法等，根據(jù)洞身斷面尺寸大小及地質(zhì)條件的不同臺階法施工中靈活運用兩臺階、三臺階及三臺階七步開挖法等多種形式相結(jié)合，本著短開挖、緊封閉的原則，減少一次開挖量及圍巖一次裸露時間，二次襯砌采用全斷面液壓臺車混凝土整體澆筑成型技術(shù)，確保了支護的整體性、安全性和美觀效果。

3黃土隧道施工技術(shù)要點

3.1洞口工程

良好的洞口選址和施工質(zhì)量是保證隧道整體后期安全運營的核心，洞口工程的施工組織尤為重要，安全進洞和順利出洞是隧道施工組織的核心，是保證施工安全、進度、質(zhì)量等目標(biāo)順利實現(xiàn)的前提，因此洞口工程的施工必須引起高度重視，公路黃土隧道洞口施工主要存在技術(shù)要點：

（1）邊仰坡開挖前必須做好截排水溝施工，開挖本著少擾動的原則，邊坡及時完成防護措施，減少雨水沖刷和下滲對圍巖的擾動。

（2）洞身施工后加強邊仰坡及洞口襯砌的監(jiān)控量測，早日完成洞門及翼墻施工，保證洞口段圍巖穩(wěn)定，為洞內(nèi)施工的安全組織奠定基礎(chǔ)。

3.2洞身開挖工程

洞身開挖的施工工藝、施工組織是整體施工進度的關(guān)鍵，黃土地區(qū)隧道施工受地質(zhì)水文影響較大，項目前期必須根據(jù)地勘資料及現(xiàn)場調(diào)查做好工藝選擇和比對，目前公路黃土隧道主要運用臺階法，洞口偏壓地段采用CD法施工工藝，采用人工配合挖掘機方法組織開挖，裝載機配合自卸汽車出渣，施工中必須堅持“短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的原則，做好幾點：

（1）因黃土濕陷性的特點，黃土地質(zhì)地層的圍巖穩(wěn)定性受水影響較大，開挖過程中必須隨時檢測掌子面土質(zhì)含水率變化，如果含水率變化較大必須立即反饋，調(diào)整開挖工藝、支護措施、施工組織等。

（2）因黃土地質(zhì)層狀結(jié)構(gòu)、垂直節(jié)理發(fā)育的特點，洞身開挖后拱頂下沉和周邊收斂監(jiān)控量測中拱頂下沉明顯，適當(dāng)?shù)拈_挖外輪廓線放大是保證隧道凈空的關(guān)鍵，必須將監(jiān)控量測數(shù)據(jù)作為施工組織的依據(jù)。

3.3洞身襯砌工程

洞身襯砌分初期支護和二次襯砌，初期支護一般采用“錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼架相結(jié)合”的手段，與圍巖緊密銜接，共同形成柔性支護體系，充分發(fā)揮圍巖自承能力，保證圍巖應(yīng)力釋放后的二次穩(wěn)定。二次襯砌施工是在初期支護內(nèi)側(cè)的模筑混凝土或鋼筋混凝土襯砌，與初期支護共同組成復(fù)合式襯砌，一般在圍巖和初期支護變形趨于穩(wěn)定后進行［3］，進一步保證隧道運營的整體安全和美觀。

初期支護施工中必須注意幾點：

（1）保證噴射混凝土與圍巖，噴射混凝土與鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼支撐的緊密結(jié)合，杜絕襯砌背后空洞。

（2）加強錨桿，特別是鎖腳錨桿的施工質(zhì)量，安裝角度控制，防止下臺階開挖后，拱架懸空鎖腳錨桿未發(fā)揮作用而發(fā)生掉拱現(xiàn)象［4］。

（3）工序銜接必須緊密，保證仰拱及時跟進，襯砌早日成環(huán)形封閉，便于圍巖內(nèi)應(yīng)力二次分布后支護體系盡早穩(wěn)定。

二次襯砌作為隧道初期支護基本穩(wěn)定后的內(nèi)層襯砌，是加固支護、美化外觀、用于設(shè)置通信、照明燈設(shè)施的安裝，必須注意保證結(jié)構(gòu)澆筑的整體性和隧道運營的凈空符合要求。

3.4防排水工程

黃土隧道施工中必須做好結(jié)構(gòu)內(nèi)部的防水和排水施工質(zhì)量，按照新奧法施工原則，洞內(nèi)防排水的原則是：宜排不宜堵，防、排、截、堵相結(jié)合，從而降低圍巖內(nèi)水壓力對隧道襯砌的作用，具體施工中需注意幾點：

（1）加強防水卷材鋪設(shè)質(zhì)量，防水卷材接縫熱熔焊接必須經(jīng)檢測合格方可進入下道工序，初期支護表面平整，防水卷材固定牢靠，保證二次襯砌澆筑后防水卷材背部無空洞，卷材不破損。

（2）加強縱橫向排水管的安裝質(zhì)量，保證三通連接牢固、管道坡度合適，排水暢通。

4黃土隧道施工控制要點

4.1增強技術(shù)管理在施工中的指導(dǎo)地位

公路隧道施工中多數(shù)因工期緊，項目管理注重工序銜接的緊迫性，將進度管理放在第一位，而忽略技術(shù)管理的重要性，易出現(xiàn)各種難以處理的繼發(fā)問題導(dǎo)致停工處理耽誤工期，如初期支護侵限、二次襯砌厚度不足后對初期支護進行換拱處理、施工縫滲水后進行防水堵漏處理、安全質(zhì)量事故后的停工整改等自身原因造成大量工期浪費。公路黃土隧道施工中因土質(zhì)垂直節(jié)理發(fā)育、受地下水影響較大，一般開挖后呈現(xiàn)出拱頂下沉明顯，開挖過程中易掉塊、坍塌等現(xiàn)象，施工中必須加強技術(shù)管理的重要性，總結(jié)經(jīng)驗，采用科學(xué)方法指導(dǎo)施工，從而方可實現(xiàn)施工進度的穩(wěn)步有序推進。

具體體現(xiàn)在工作中主要有：

（1）科學(xué)有序施工，本著全員參與的原則，加強施工方案審批及技術(shù)交底制度，保證全員交底教育規(guī)范，全員明確施工注意事項及操作要點。

（2）加強過程監(jiān)控量測管理，利用監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的變形量及變化趨勢指導(dǎo)開挖過程中的輪廓線控制，利用監(jiān)控量測的變形量指導(dǎo)支護成環(huán)及二次襯砌施工時間，如變形超限必須立即停止掌子面施工，采取措施降低風(fēng)險擴大。

（3）加強掌子面的地質(zhì)素描和含水率試驗檢測工作，在圍巖節(jié)理變化和含水率變化后立即縮短循環(huán)進尺，加強超前支護措施，保證開挖安全，利用技術(shù)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工組織。

（4）嚴(yán)格采用同條件試塊強度指導(dǎo)襯砌臺車脫模時間，保證襯砌強度及施工安全；在技術(shù)工作的肯定與指導(dǎo)下穩(wěn)步推進施工組織才是項目得以順利實現(xiàn)各個目標(biāo)的前提。

4.2加強施工過程中的質(zhì)量、安全控制

隧道施工由于工期緊、任務(wù)重，一般采用晝夜循環(huán)施工，工作循環(huán)重復(fù)量大，隱蔽性強，必須加強過程控制，保證工序施工質(zhì)量，主要有幾方面：

（1）加強過程原材、半成品、成品檢測工作，保證噴射混凝土的強度及凝結(jié)時間符合規(guī)范要求，施工中常出現(xiàn)因噴射混凝土拌和過程配合比控制不嚴(yán)，外加劑不匹配，養(yǎng)護不到位等原因?qū)е鲁跗谥ёo強度不足引起變形開裂。

（2）加強襯砌厚度、防水板焊接質(zhì)量等檢查，防水板的熱熔焊接必須專人施工、每批材料進行試焊驗證，保證結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求。

（3）加強超前地質(zhì)預(yù)報工作，作到動態(tài)設(shè)計、科學(xué)施工、信息化管理，利用先進科學(xué)的新技術(shù)、新工藝變未知為已知，降低不可預(yù)見風(fēng)險發(fā)生的概率。

4.3特殊地段施工控制重點

黃土隧道施工風(fēng)險性大，特別是一些特殊地段：

（1）進出洞口地段，由于洞口段地質(zhì)含水率高、埋深較淺，主要為新黃土，遇水濕陷性強，常發(fā)生洞口施工塌陷事件，因此進出洞口地段設(shè)計常采用超前輔助措施進行支護加強，必須嚴(yán)密監(jiān)測，控制減少一次開挖量。

（2）黃土隧道施工中常發(fā)生土石交界面施工問題，即上部土質(zhì)采用機械開挖，下部石方爆破施工，爆破振動后存在吊拱風(fēng)險，必須嚴(yán)格控制一次爆破量，必要時修正拱架加工尺寸，盡可能爆破前拱腳處于石質(zhì)界面。

（3）對于偏壓地段，因圍巖受力不均易發(fā)生拱架位移，變形侵限等問題，必要時需采用簡易CD方式，輔以臨時支撐穩(wěn)定前期開挖斷面，及早閉合成環(huán)。

5總結(jié)

通過對公路黃土隧道施工技術(shù)及控制要點分析，黃土隧道施工隱蔽性強、作業(yè)面小、受地質(zhì)水文不可預(yù)見因素影響較大、施工風(fēng)險大、過程施工組織及技術(shù)管理難度大，為提升公路黃土隧道施工質(zhì)量及安全管理，保證項目建成后的良好社會效益，必須在項目建設(shè)中加強技術(shù)管理工作，明確施工控制要點，科學(xué)合理組織才能更好地實現(xiàn)黃土隧道施工的各項目標(biāo)，從而為我國交通建設(shè)作出貢獻。

參考文獻

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