浅谈黄土隧道施工

张学卿，任子伟

（1.太原路桥建设有限公司第二工程公司，山西 太原 030006；2.阳五高速投资管理公司，山西 阳泉 045000）

隧道施工安全在我国铁路建设施工中极其重要，有效控制隧道施工安全对隧道风险评估和管理工作起着重要的作用。作者通过多年的隧道施工经验及郑西、武广高速铁路隧道施工成果，谈论了对黄土隧道施工的安全控制及隧道施工中的成果、创新。

1 大断面黄土隧道开挖工法

隧道开挖方法的选择在我国长期的工程实践中，已形成一套相当成熟的施工工法。对于软弱围岩隧道的开挖方法，设计院绝大多数从设计及安全角度出发均为CRD开挖工法。但由于CRD开挖工法在隧道施工中，可操作性较差、施工工艺复杂及施工周期长等，对于大断面黄土隧道施工安全具有极大的挑战性。结合作者长期隧道施工经验以及在单位的大力支持下，对大断面黄土隧道开挖试行三台阶七步开挖法。经过郑西高铁黄土隧道开挖试行，三台阶七步开挖法取得了不俗的成绩。与CRD开挖法相比，可操作性强、施工工艺相对简单、施工周期短且能够保证隧道施工安全。因此，铁道部在郑西线顺利峻工通车后，将三台阶七步开挖法列入了软弱围岩隧道部颁施工指南，为我国大断面黄土隧道施工开辟了先河。

2 大断面黄土隧道初期支护安全控制

（1）在多年来的隧道施工中，软弱围岩（V级）初期支护大多设计的系统锚杆（药卷式）起不到锚固作用。土质V级围岩整体性极差，施作垂直于岩面的系统锚杆不仅抗拔强度达不到要求，而且对整体围岩加固无任何作用。随着隧道施工工法的不断创新，软弱围岩设计的系统锚杆采用了中空注浆锚杆。但根据长期隧道施工总结得出：中空注浆锚杆在实际操作中发挥不出设计及理论上的作用，比起药卷式锚杆略有优势。

（2）大断面黄土隧道的施工，作者对土质V级围岩初期支护的系统锚杆采用超前小导管配合中空注浆锚杆代替。小导管代替锚杆有明显的优势：对整体岩面进行注浆加固，能够提高围岩的整体性，能够使中空锚杆达到设计抗拔强度；有效控制了不良地质情况下隧道的局部塌方现象，避免了在隧道开挖埋深厚度较小的情况下发生冒顶现象，从而保证了隧道施工安全。

（3）优化锁脚锚杆与钢架的连接方式。常规设计的锁脚锚杆与钢架的连接，要求尾部加设锚垫板并与钢架进行焊接。经长期隧道施工实践，作者对锁脚锚杆与钢架的连接采用除设计尾部加设锚垫板外，并对锁脚锚杆尾部做成180°弯钩，然后再与钢架进行焊接。与设计施工方法相比：常规设计的锁脚锚杆与钢架的连接方法，在实践施工中锁脚锚杆与钢架的焊接很难做到100%合格，无法保证隧道施工安全；而优化后的方案，在实践施工中明显提高了锁脚锚杆与钢架连接的牢固性，大大保证了隧道施工的安全性。

3 大断面黄土隧道防水施工安全控制

（1）隧道防水层的施工质量对于有水隧道起到致命性的作用，一旦防水层施工质量存在缺陷，将形成“洞外下大雨、洞内下小雨”的现象。尤其是到冬季来临时，隧道内拱顶受天气影响会形成达几米高的冰棱，并对行车安全存在重大安全隐患。黄土隧道在我国大部分为湿陷性黄土地质，隧道防水层施工质量的好坏直接影响隧道整体施工的成败。

（2）在大断面黄土隧道防水层施工时，首先对防水材料进行选定，尽量选择分离式防水卷材。分离式防水材料与传统的复合式防水材料相比，关键在于防水层铺设时分离式防水材料不易受损伤。其次是控制防水材料的下料尺寸，应根据断面尺寸计算出一环防水层的长度及松弛系数。在现场施工下料时，严格按计算长度下料，避免在防水层铺设时，出现防水层间环向的横接缝。在多年隧道施工实践中得出：在隧道二次衬砌施工结束后，隧道渗漏水往往是由于防水层间横接缝焊接质量存在缺陷而导致。

（3）应对隧道仰拱填充的防水按二次衬砌防水层施工工法进行处理。长期以来，多数有水隧道在后期运营时发现仰拱施工缝处发生渗漏水现象，主要原因在于，隧道在防水设计时防水层的铺设只到水沟底的位置，即使防水层的施工质量无任何缺陷，二次衬砌不存在渗漏水现象，但还是避免不了仰拱施工缝之间的渗漏水。

虽然近年来隧道设计在仰拱施工缝间加设了中埋式止水带及遇水膨胀止水条，但由于现场施工对止水带及止水条的定位操作性极差，及受混凝土浇注时冲击力的影响，在每环仰拱间加设的中埋式止水带及遇水膨胀止水条达不到预期的效果。因此，在黄土隧道防水处理时应将仰拱防水处理采用同二次衬砌的防水处理方案。即在仰拱填充之间铺设防水材料，在填充顶面拱墙位置预留与二次衬砌防水层的焊接长度，此方案可有效避免隧道抑拱施工缝间的渗漏水现象。

4 总结

文章简单介绍了大断面黄土隧道施工环节的开挖工法、初期支护及防水处理。通过对传统施工工艺的优化、创新，不但减少了隧道施工遗留的质量缺陷，而且大幅度提高了隧道施工的安全性。三台阶七步开挖法为我国湿陷性黄土隧道开挖填补了空白；软弱围岩系统锚杆的优化及创新，为隧道施工提高了安全性；隧道防水层的处理、仰拱位置的防水工艺，为隧道施工减少了种种安全隐患。

相信在以后的施工实践中，还会陆续有更加经济、可靠、安全的施工工法，只有不断地优化、不断地创新，才能提高我国软弱围岩隧道施工的安全，才能为国家建设谱写新的篇章。