馮大財(cái)

四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路二分公司 四川 成都 610200

在隧道工程領(lǐng)域，大斷面隧道的建設(shè)是一個(gè)重要且具有挑戰(zhàn)性的課題。隨著交通需求的增加和城市化的發(fā)展，大斷面隧道作為承載大規(guī)模交通和基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，受到了廣泛的關(guān)注。然而，在濕陷性黃土地區(qū)建設(shè)大斷面隧道會(huì)因濕陷性黃土的特性而面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)，會(huì)對(duì)隧道的施工和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，研究大斷面濕陷性黃土隧道施工技術(shù)的應(yīng)用具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。

1 濕陷性黃土的特性及其對(duì)隧道施工的影響

1.1 濕陷性黃土的特性

濕陷性黃土是一種特殊的土壤類型，具有一系列獨(dú)特的特性，這些特性對(duì)于隧道施工具有重要的影響。首先，其含水量較高，通常處于飽和狀態(tài)或高度飽和狀態(tài)。這導(dǎo)致其居較高的液態(tài)指數(shù)和較低的固態(tài)指數(shù)，使得黃土具有較低的強(qiáng)度和剛度。其次，它的脹縮性較強(qiáng)，這是其最顯著的特點(diǎn)之一。在干燥條件下，黃土?xí)l(fā)生干縮現(xiàn)象，導(dǎo)致體積減小。相反，在含水量增加時(shí)，黃土?xí)l(fā)生脹土現(xiàn)象，導(dǎo)致體積膨脹[1]。這種脹縮性使得濕陷性黃土在水分條件改變時(shí)發(fā)生體積變化，從而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的影響。這種變化可能引起隧道結(jié)構(gòu)的變形、沉降和開(kāi)裂，甚至對(duì)隧道的穩(wěn)定性產(chǎn)生潛在威脅。

此外，濕陷性黃土還具有較低的抗剪強(qiáng)度和較大的變形能力。其內(nèi)部顆粒間的結(jié)構(gòu)較松散，因此容易發(fā)生剪切破壞。同時(shí)，黃土的變形性能較高，其剪切變形和壓縮變形較為顯著。這使得濕陷性黃土在受到外界荷載時(shí)容易發(fā)生較大的變形和沉降。

總之，濕陷性黃土的高含水量、強(qiáng)烈的脹縮性、較低的強(qiáng)度和較大的變形能力是其特性的主要體現(xiàn)。對(duì)于隧道施工而言，這些特性需要被充分考慮和處理，以確保隧道結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。深入了解濕陷性黃土的特性，對(duì)于制定合適的施工技術(shù)和工程措施具有重要意義。

1.2 濕陷性黃土對(duì)隧道施工的影響

濕陷性黃土在隧道施工中對(duì)隧道的安全性和工程質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。其特性使得隧道結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中面臨穩(wěn)定性和變形風(fēng)險(xiǎn)的挑戰(zhàn)。土體的流變性增加和體積變化可能導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)的沉降、變形甚至破壞。

首先濕陷性黃土的不均勻性和變異性使得土體的性質(zhì)在空間上存在較大的差異，這增加了隧道施工過(guò)程中的不確定性。不同區(qū)域的土體特性差異可能導(dǎo)致施工條件的不一致性，需要針對(duì)不同地段采取適當(dāng)?shù)氖┕ご胧Ｆ浯螡裣菪渣S土的特點(diǎn)要求在隧道的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)和支護(hù)系統(tǒng)中考慮其影響。需要采用合適的支護(hù)措施和施工方法，以確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。此外，土體特性的變化還可能要求對(duì)隧道的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)濕陷性黃土的特殊條件。

總體來(lái)說(shuō)，濕陷性黃土對(duì)大斷面隧道施工帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)，包括降低穩(wěn)定性、增加變形風(fēng)險(xiǎn)、不確定性以及對(duì)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)和支護(hù)系統(tǒng)的影響。

針對(duì)濕陷性黃土對(duì)大斷面隧道施工的影響，需要采取一系列應(yīng)對(duì)措施。在設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行詳盡的地質(zhì)勘察和工程地質(zhì)分析，以了解濕陷性黃土的分布、特性和變異性。這為隧道設(shè)計(jì)提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并幫助確定適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)參數(shù)和施工方案[2]。在施工過(guò)程中，針對(duì)濕陷性黃土的高含水量問(wèn)題，采取有效的排水措施。通過(guò)合理的排水系統(tǒng)，如排水井、水平排水帶等，可以有效降低土體的含水量，減少土體的流變性，提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

此外，針對(duì)濕陷性黃土的不均勻性和變異性，采取合適的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。例如，選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如鋼筋混凝土襯砌、錨桿錨網(wǎng)等，以增加隧道的穩(wěn)定性和承載能力。同時(shí)，采用合理的施工方法，如分段開(kāi)挖、先進(jìn)支護(hù)等，以逐步控制土體的變形和沉降。例如，某西北濕陷性黃土地區(qū)的一座大斷面隧道工程，在應(yīng)用上述措施后，成功地克服了濕陷性黃土帶來(lái)的挑戰(zhàn)。通過(guò)排水措施，土體的含水量得到有效降低，土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性得到提高。合理的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工方法確保了隧道結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。在工程驗(yàn)收中，該隧道工程達(dá)到了預(yù)期的要求，未出現(xiàn)明顯的地質(zhì)災(zāi)害和結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

雖然濕陷性黃土對(duì)大斷面隧道施工帶來(lái)了一系列挑戰(zhàn)，包括高含水量、體積變化和較低的強(qiáng)度特性。但是，通過(guò)詳細(xì)的地質(zhì)勘察、有效的排水措施和合適的支護(hù)設(shè)計(jì)與施工方法，這些挑戰(zhàn)可以得到有效應(yīng)對(duì)。實(shí)際案例的成功應(yīng)用證明了這些措施的可行性和有效性，為今后在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行大斷面隧道施工提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

2 大斷面濕陷性黃土隧道的施工挑戰(zhàn)

2.1 大斷面隧道的定義

大斷面隧道是指橫截面面積較大的隧道工程，其橫截面面積通常超過(guò)一定的標(biāo)準(zhǔn)值。具體的定義可能會(huì)因地區(qū)、工程標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求的不同而有所差異。大斷面隧道的特點(diǎn)是其橫截面面積相對(duì)較大，可以容納更大尺寸的交通工具或提供更寬敞的通行空間。

在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行大斷面隧道的施工面臨著一系列特殊挑戰(zhàn)。首先，濕陷性黃土的高含水量和強(qiáng)脹縮性會(huì)增加施工過(guò)程中土體的不穩(wěn)定性和變形風(fēng)險(xiǎn)。濕陷性黃土的流變特性使其容易發(fā)生流動(dòng)和沉降，需要采取有效的排水和地下水位控制措施，以減少土體變形對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響。

其次，濕陷性黃土的低強(qiáng)度和較大的變形能力對(duì)大斷面隧道的支護(hù)和穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)。在施工過(guò)程中，對(duì)濕陷性黃土進(jìn)行有效的支護(hù)和加固措施是確保隧道結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵[3]。這可能涉及到采用合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)、土工合成材料和加固技術(shù)，以增加土體的強(qiáng)度和剛度，防止隧道結(jié)構(gòu)的破壞和沉降。

此外，大斷面隧道的施工還需要考慮濕陷性黃土的不均勻性和空間變異性。濕陷性黃土地層的分布和性質(zhì)在空間上存在差異，這對(duì)隧道施工的設(shè)計(jì)和施工方案提出了要求。在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行大斷面隧道施工時(shí)，需要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察和工程地質(zhì)分析，充分了解黃土的分布特征和工程性質(zhì)，以制定相應(yīng)的施工策略和支護(hù)方案。

2.2 克服挑戰(zhàn)的策略和技術(shù)

首先是詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和工程地質(zhì)分析，在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行大斷面隧道施工前，進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和工程地質(zhì)分析特別重要。通過(guò)收集和分析地質(zhì)數(shù)據(jù)，包括其分布、特性和變異性，可以更好地了解地質(zhì)條件，并為隧道設(shè)計(jì)和施工提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)綜合分析，可以確定潛在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，并采取相應(yīng)的對(duì)策。

其次是有效的排水措施以降低含水量，濕陷性黃土的高含水量是施工中的一個(gè)主要挑戰(zhàn)。因此，采取有效的排水措施是克服這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵策略之一。通過(guò)合理設(shè)計(jì)和實(shí)施排水系統(tǒng)，如排水井、水平排水帶等，可以降低土體的含水量，減少土體的流變性，從而提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。排水措施的選擇應(yīng)基于具體的工程條件和地質(zhì)特征，以確保有效的水分管理和土體穩(wěn)定。

再次是合理的支護(hù)系統(tǒng)，在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行大斷面隧道施工時(shí)，設(shè)計(jì)和實(shí)施適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)系統(tǒng)至關(guān)重要。支護(hù)系統(tǒng)的目標(biāo)是提供足夠的支撐和保護(hù)，以確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。在選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮土體的特性和工程要求。常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)包括鋼筋混凝土襯砌、錨桿錨網(wǎng)等。同時(shí)，采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒ê拖冗M(jìn)支護(hù)技術(shù)，可以控制土體的變形和沉降，減少對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的不利影響。

最后是監(jiān)測(cè)和控制土壤變形和沉降，在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行大斷面隧道施工時(shí)，監(jiān)測(cè)和控制土壤的變形和沉降是必要的。通過(guò)使用高精度的測(cè)量設(shè)備和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)獲取土體變形和沉降數(shù)據(jù)，并進(jìn)行有效的分析和評(píng)估。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，采取必要的措施來(lái)控制土體的變形，以保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)反饋和分析對(duì)于隧道施工至關(guān)重要，因?yàn)樗梢蕴峁?zhǔn)確的工程性能信息，幫助技術(shù)人員及時(shí)做出調(diào)整和決策。

總而言之，克服濕陷性黃土地區(qū)大斷面隧道施工中的挑戰(zhàn)需要采取綜合的策略和技術(shù)。詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和工程地質(zhì)分析可以提供準(zhǔn)確的地質(zhì)信息，幫助確定潛在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)并采取相應(yīng)對(duì)策。有效的排水措施可以降低土體的含水量，提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。合理的支護(hù)系統(tǒng)可以確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。監(jiān)測(cè)和控制土壤變形和沉降可以及時(shí)獲取土體的變形數(shù)據(jù)，并采取必要的措施來(lái)保證隧道的穩(wěn)定性。

3 在濕陷性黃土地區(qū)成功應(yīng)用施工技術(shù)的大斷面隧道

3.1 濕陷性黃土地區(qū)大斷面隧道工程概況

某濕陷性黃土地區(qū)大斷面隧道工程位于山區(qū)，公路特長(zhǎng)隧道，橫斷面較大。施工過(guò)程中面臨著濕陷性黃土的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。該大斷面隧道的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供通行大型交通工具的通道，以滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。隧道的設(shè)計(jì)橫截面面積較大，考慮了車輛的通行要求和乘客的舒適度[4]。工程地處濕陷性黃土地區(qū)，該地區(qū)的黃土具有高含水量、強(qiáng)脹縮性和不均勻性等特點(diǎn)，給施工帶來(lái)了嚴(yán)重的影響和挑戰(zhàn)。

在進(jìn)行工程施工前，對(duì)該濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察和工程地質(zhì)分析。通過(guò)采集樣本和實(shí)地測(cè)試，獲取了黃土的物理、力學(xué)性質(zhì)和水文特性等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。根據(jù)勘察結(jié)果，確定了隧道施工中需要面對(duì)的地層特點(diǎn)和工程難點(diǎn)，為施工方案的制定和支護(hù)設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。

3.2 濕陷性黃土隧道施工的措施

首先根據(jù)各方資料，找準(zhǔn)該項(xiàng)目位于濕陷性黃土地區(qū)的特定地理位置，具體的地理信息包括項(xiàng)目的地理坐標(biāo)、地形地貌特征以及相關(guān)的氣候條件。通過(guò)準(zhǔn)確描述項(xiàng)目的地理位置細(xì)節(jié)，為后續(xù)的分析、論證以及采取對(duì)應(yīng)的施工措施提供基礎(chǔ)。

其次是特定施工技術(shù)的實(shí)施，該案例中，針對(duì)濕陷性黃土地區(qū)的特點(diǎn)和挑戰(zhàn)，采用了特定的施工技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)問(wèn)題。這些技術(shù)可能包括詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和工程地質(zhì)分析，以了解黃土的分布、特性和變異性。此外，針對(duì)高含水量問(wèn)題，采取了有效的排水措施，以降低土體的含水量并提高土體的強(qiáng)度。此外，合理的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工方法也被采用，以確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。具體實(shí)施的技術(shù)措施應(yīng)在該部分進(jìn)行詳細(xì)描述。

再次是根據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、施工安全性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目的成功程度，針對(duì)該項(xiàng)目，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、施工安全性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面來(lái)評(píng)估其成功程度。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面的評(píng)估可以包括對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力性能進(jìn)行分析，以確保其滿足設(shè)計(jì)要求和使用標(biāo)準(zhǔn)。施工安全性方面的評(píng)估可以考慮施工期間的安全管理措施、事故預(yù)防措施以及應(yīng)急響應(yīng)能力等方面的表現(xiàn)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面的評(píng)估可以通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中的質(zhì)量控制和質(zhì)量檢測(cè)進(jìn)行檢查，確保施工質(zhì)量符合規(guī)范要求。根據(jù)這些評(píng)估指標(biāo)，可以對(duì)項(xiàng)目的成功程度進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。

最后是數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測(cè)結(jié)果，為了評(píng)估項(xiàng)目的成功程度，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析和監(jiān)測(cè)結(jié)果的研究是必要的。數(shù)據(jù)分析可以包括對(duì)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)、土體力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等的統(tǒng)計(jì)和分析。這些數(shù)據(jù)的分析可以提供關(guān)于隧道施工過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題和挑戰(zhàn)的重要信息。地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)的分析可以揭示濕陷性黃土地區(qū)的地質(zhì)特征、黃土層的厚度、分布和變異性等方面的信息。通過(guò)分析地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，可以更好地理解黃土地區(qū)的地質(zhì)條件，為隧道的設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。土體力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)的分析是評(píng)估濕陷性黃土地區(qū)隧道施工成功程度的關(guān)鍵步驟之一。這些數(shù)據(jù)可以包括黃土的含水量、黏聚力、內(nèi)摩擦角等土體力學(xué)參數(shù)。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，可以評(píng)估黃土的工程性質(zhì)和變形特性，為隧道的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工提供準(zhǔn)確的參數(shù)。

3.3 濕陷性黃土隧道施工措施的應(yīng)用效果

通過(guò)應(yīng)用特定的施工技術(shù)，該濕陷性黃土地區(qū)的大斷面隧道工程取得了顯著的效果。在工程驗(yàn)收過(guò)程中，結(jié)合理論支持和實(shí)際數(shù)據(jù)分析，可以深入探討該案例的效果。

首先，通過(guò)有效的排水措施，成功降低了土體的含水量，從而改善了濕陷性黃土的流變性，提高了土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。通過(guò)合理設(shè)置的排水井和抽水系統(tǒng)，成功降低了隧道周圍地下水位，減少了土體的飽和度。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在排水措施實(shí)施后，土體的液化風(fēng)險(xiǎn)得到了明顯降低，土體的變形和沉降也得到了有效控制。

其次，合理的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工方法確保了隧道結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。通過(guò)采用鋼筋混凝土襯砌、錨桿支護(hù)、噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)等技術(shù)，成功增強(qiáng)了隧道的整體剛度和抗變形能力[5]。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在施工過(guò)程中，土體的變形和沉降受到了有效控制，隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了顯著提升。

針對(duì)該案例，實(shí)際的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與理論模擬結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)和分析。通過(guò)對(duì)土體的應(yīng)力、變形和沉降等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，驗(yàn)證了采用的施工技術(shù)的有效性。實(shí)例中的數(shù)據(jù)表明，在施工過(guò)程中，隧道結(jié)構(gòu)的變形控制在合理范圍內(nèi)，土體的沉降量符合設(shè)計(jì)要求。這些數(shù)據(jù)為所采用的應(yīng)用路徑提供了直接的實(shí)證支持，并證明了其對(duì)濕陷性黃土隧道施工的成功應(yīng)用。

總之，該濕陷性黃土隧道工程的施工效果良好，通過(guò)理論支持和實(shí)際案例分析，充分證明了采用的措施在處理濕陷性黃土施工問(wèn)題上的可行性和有效性。該案例為類似地區(qū)的大斷面隧道工程提供了有價(jià)值的參考和指導(dǎo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)應(yīng)用特定的施工技術(shù)，成功地克服了濕陷性黃土帶來(lái)的困難，并取得了良好的施工效果。在未來(lái)的研究和隧道施工實(shí)踐中，需要加強(qiáng)對(duì)濕陷性黃土地區(qū)的地質(zhì)特征和土體力學(xué)性質(zhì)的研究，以提高對(duì)土壤特性的進(jìn)一步理解?？梢赃M(jìn)一步優(yōu)化排水措施和支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高施工的效率和質(zhì)量。這將有助于提高在濕陷性黃土地區(qū)建設(shè)大斷面隧道的效率、安全性和質(zhì)量，推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。