大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工要点

吕 涛

（中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116000）

0 引言

黄土沉积覆盖区主要存于我国北方地区，为特定气候条件下以风力搬运形成的黄色粉土沉积物，相关学者将时代先后作为根据，将其划分为老黄土与新黄土两类，前者垂直节理发育且相对直立性较强，而后者的显著特征是湿陷性。这种地质类型在沉积密度及含水量不同的情况下，稳定性与承载力间的差异也比较大，在突然垮塌可能性较大的基础上，隧道施工的难度也会显著增加。实践证明，若无法确保隧道施工技术及安全管理措施的有效性，不仅会影响施工效率与质量，甚至会对施工人员的生命安全造成严重威胁。因此，结合实际情况，对大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工技术及其安全管理要点进行分析势在必行。

1 湿陷性黄土地质的主要特征

（1）湿陷性黄土的强度。强度的特殊性必须得到足够重视，因为这通常是导致施工塌方事故的关键。具体来讲，隧道开挖之前范围内土体的应力是天然平衡的，受到机器作用后其自然应力会随之变化。除此之外，受到黄土强度相对较低的影响，径向塑性位移问题出现的机率会随着围岩应力增大而增加，如此一来就会形成塑性松动区，导致周边持续出现塑性变形，松动区面积一旦扩大，对隧道施工非常不利。这样还会造成围岩土体内部空洞增多，极易导致局部坍塌，土压力快速提升的同时整体稳定性下降，这种情况下大面积塌方的严重事故很难规避。

（2）大跨度浅埋湿陷性黄土隧道工程最显著的特性就是湿陷性、裂隙性以及崩解性。黄土垂直节理发育且垂直方向具备极强的渗透性，这也是地表水向地下渗透速度快的主要原因。在深部黄土为饱水状态的情况下会完全丧失原有结构，进一步降低其实际承载力，若此时隧道施工已达到黄土区域的饱水层，就会有很大的机率引发围岩塌方事故。因为黄土垂直节理发育，隧道施工中疏松石质隧道的普氏理论能够发挥更好的效果。干燥环境中的黄土具备很高的强度与承载力，衬砌受力也不高，遇水后颗粒联结力会出现一定程度的下降，黄土强度也成正比下降，同时衬砌受力不均问题出现的机率会增大，并且因为隧道表层黄土厚度分布不均，导致形成偏压隧道，进而引发塌方等地质灾害[1]。

（3）振动液化。傍山隧道工程在施工区域土质为低液限粉土、砂类土或者粉类土的情况下，一旦受到地震力的作用，水压力就会异常且快速地提高，但此时土颗粒间的有效应力呈降低趋势，实际水压力和总压力之间若无显著差异，黄土承载力会急速下降，同时还会伴随施工地面沉陷，使施工人员安全与企业效益受到损害。

2 大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工技术

2.1 工程地质超前预报与超前支护

工程地质超前预报简单来讲，即为运用相应的技术手段，收集地下工程所在岩体或土体信息，同时发挥相关理论与规律的重要作用，分析已获取的资料、信息，合理准确的预测及预报岩（土）体的具体情况、不良地质体的工程部位以及成灾的可能性，以增强地下工程施工的针对性。在隧道施工过程中，相关人员应注重将地质情况及特性与设计图相对照并标注，确保施工中不会混淆，这也是预防隧道塌方的重中之重。隧道开挖时若出现较严重的涌水、断层或破碎带，施工方法就必须结合实际情况及时调整，同时合理增大支护参数及其他技术手段，降低塌方出现的概率。塌方预防技术在施工组织设计中就需明确，超前支护、初期支护、二次衬砌时间与监控量测等都需得到足够重视。

2.2 施工技术

（1）如果隧道开挖断面比较大，在隧道施工过程中，施工人员需充分考虑实际情况，确保明挖法、CRD 法、CD 法以及弧形分部开挖法等有效手段应用的灵活性，同时根据设计文件严格执行。

（2）需将结构防排水与控制施工排水的重点与难点为基础，采取防水混凝土技术展开施工。另外，施工人员必须熟练掌握防水层、施工缝及二次衬砌拱背后注浆等要求，按照施工工艺标准严格把控每道工序，为施工质量提供最高保证；在条件允许的情况下，可以创建专业的排水班组，实现对洞内排水的统一管理。一些排水沟也要注重临时硬化处理，确保洞内不存在积淤与倒灌的状况。

（3）施工人员初期支护的重点在于分布且快速，如此能有效减少开挖面暴露时长。施作仰拱必须及时进行，促进全断面初期支护尽早封闭成环，形成完整有效的受力结构[2]。

（4）基底需尽早封闭，封闭前洞内各类施工用水需得到妥善管理，施作仰拱铺底也绝不能拖延，只有如此才能预防地下水、施工用水向基底黄土入侵等问题。

（5）防治湿陷性塌方，洞内地下水与施工用水处理是关键。施工人员需在施工过程中注重隧道防排水工程，设置环向、纵向盲沟或泄水软管，引出地下水。

2.3 确保监控量测工作的有效落实

因为黄土塑性变形相对而言较大，变形周期也比较长，因此，监控量测对于黄土隧道塌方事故预防而言非常关键，尤其是在隧道开挖之后施工人员需及时封闭围岩，所以站在本类隧道工程的角度上来看，监控量测支护意义非凡。监控量测工作一般情况下包括以下几部分，分别是观测洞口与浅埋地段的地面沉降以及量测拱顶下沉、周边收敛、仰拱隆起以及开挖断面的地质素描。在进行黄土隧道收敛量测工作的时候，施工人员必须要明确增强对柔性支护薄弱点针对性的重要意义，直到量测结束必须持续展开布线监控；对洞口及浅埋区域而言，施工人员需适当对量测断面进行加密[3]。

2.4 人员管理与培训

在大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工过程中，施工质量管理处于核心地位，隧道开挖、支护以及衬砌等各个环节，都必须以设计文件、施工规范以及验收标准为根据严格执行。目前我国部分隧道的开挖阶段，民工甚至要承担支护部分，这也是导致塌方事故的关键因素。基于此，施工团队在施工过程中必须重视以下关键点：①必须遵守相关政策、规范、标准、要求、文件中的要求；②若工程需要调整开挖或支护方式，必须经上级技术部门同意；③支护作业需认真进行，同时锚杆长度、喷射混凝土厚度、间距以及格栅拱架间距等必须得到保证；④监控量测工作必须坚持定期展开，并有效收集量测资料及其他信息反馈[4]。

3 大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工安全管理要点

（1）施工人员需选择稳定的黄土地层展开隧道施工，充分发挥黄土自稳能力的重要作用，除此之外，开挖部分也应尽可能减少，可根据实际情况应用环形开挖留核心土法施工。必须根据有关要求决定核心土大小与长度，施工人员可以采取打拱脚锚管的方式，实践证明其能够确保加固的有效性，此外纵向连接也需加强。创建完整健全的体系，初期支护与周岩是关键构成。最大程度减少上半断面两侧拱脚同时悬空状况出现的频率。落底长度需合理掌控，通常情况下以1～3 m 为宜，最长不能超过6 m。

（2）在地质条件不同的情况下，及时落实相应的超前支护及施工支护措施。就浅埋黄土隧道施工来讲，施工人员可通过采取超前小导管，配合大管棚达成超前预支护的目的，这样就能在探明目标范围内地质情况的同时，为大管棚以下部分土体塌落事故的预防提供保障，避免隧道施工安全事故。

（3）机械设备保养管理。由于隧道工程的施工特点比较特殊，其工期长、施工条件复杂恶劣，因此，设备的定期维护保养非常重要，完善机械设备保养的管理非常重要。第一，要保证全公司员工都有设备保养意识和常识；第二，配备经验丰富的维修保养人员，在设备日常使用过程中按照相关规定进行科学保养；第三，建立健全维护保养制度，必要时强制执行[5]。

（4）提高施工人员的安全意识。除施工技术需要深入研究外，施工人员的安全意识、施工现场的安全管理制度等，也都必须得到相应的重视，这是保证黄土隧道工程施工安全性的重中之重。只有这样，才能在确保施工效率与安全的基础上，避免企业与施工人员的综合利益受到损害。

4 结束语

隧道施工作为一种循环施工，实际难度并不大，但若工程属于大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工，就必须充分考虑其在干燥时土体稳定的强度，以及其实际承载力等诸多因素，施工难度与危险性也必然会随之增加。基于此，相关人员在密切掌握围岩施工动态的同时，也必须明确掌握施工重点的重要性，这不仅是促进施工整体质量提升的重点，更是为大跨度浅埋湿陷性黄土隧道施工安全提供保障的关键。