黄土隧道施工技术与安全控制研究

曹格涛

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

黄土具有特殊的性质，无论是其强度还是承载力都相对较低，一旦遇到水，就会出现湿陷或坍塌的问题。而且黄土还会出现不可逆性的变形情况，给隧道工程施工带来极大的难度，提高了工程施工的风险性。因此，为了保障公路隧道工程施工的安全性，确保人身财产安全，就要强化黄土隧道施工技术，加强安全防控措施，利于更好地促进我国公路隧道工程长远、健康的发展。

1 黄土隧道施工技术要点

1.1 进洞支护作业

（1）一般选择在洞顶的位置开展截排水沟的工作。在洞顶水系进行调查，根据分析结果及时找到水流的主要走向以及水流量的总数据。为了更好地对地表水聚集和渗入情况进行控制，要合理布置截排水沟，同时还要对山体地表中的冲沟、陷穴等情况按照合理、正确的比例用灰土进行回填。将陷穴采用石灰或水泥改良土填充陷穴，用小型机具层层夯实，同时填充石灰或水泥改良土应略高于周围土体，防止积水下渗。

（2）加强对坡面的防护。在开展该项工作的过程中，仰坡完成开挖之后，利用锚喷的方式对其加强防护，利于更好的保障施工方式的稳定性和坚实性。在开展锚喷作业的过程中，混凝土材料的厚度采用15cm，可以保障施工的安全性，锚喷作业需要3 次完成。选择长2.5m、直径为22mm 的锚杆，按照1.0m×1.0m 的间距布置成一个梅花的形状。钢筋网的大小为20cm×20cm、直径参数为8mm，每个相邻之间的钢筋网在搭接的过程中不可以超过10cm，采用焊接的方式将钢筋网片固定在锚杆的最低端。

（3）明挖段作业。为了减少明洞以及洞口在施工过程中对管棚作业造成的影响，需要在开工之前，将施工超前管棚的作业范围开挖出来。

1.2 掘进和支护施工

（1）V 级围岩段上台阶作业。施工工作进入到洞口之后，要严格按照短开挖、少扰动的原则，对施工过程中的各项程序进行合理优化，采用精细化的组织方法来配合隧道施工作业顺利开展。对于洞口的浅埋地段、偏压地段，要对超前管棚进行合理化的使用，不断强化整个施工土体的强度，并在此基础上对围岩应力的限制因素进行重新分布。在开展作业的过程中，相关施工人员要对钢拱架支护进行加密，确保每个环节上的循环开挖进尺可以达到0.5m。在超前支护作业已经逐渐完成预期的效果之后，隧道拱部要采用环形的开挖方式进行开挖。对于隧道的掌子面在预留的核心土上，为了更好地保障开挖作业的效果，将长度控制在5m，与两边的开挖轮廓要有一定的距离即2m，拱部设置为1.9m。穿越浅埋段后，要采用循环的方式进行进尺，严格按照设计的标准对钢拱架的间距情况进行全面的把控，确保间距合理性。隧道开挖作业完成之后，要积极组织相关的施工人员对钢拱架进行安装，将支护体系的安装工作及混凝土的封闭支护作业合理、顺利完成。

（2）喷锚支护作业。在混凝土进行喷射过程中，一定要确保水泥与材料之间的质量，保障两者之间的配比。在本次工作的过程中要选择较为普通的硅酸盐水泥、中粗砂，其中粗砂的细度模数一定在2.5mm 以上，另外还要对粗砂的材料进行检测，确保其含水量可以达到6%。料级配主要选择的是连续性的级配，所采用的速凝剂，一般时间规定在5min 以内，且终凝的时间要控制在10min，切记不可超出10min。合理配置施工过程中水泥和砂石的比例，最佳配比为1 ∶4。在开展该项工作的过程中，如果一旦发现存在失稳的现象，就要立即采用喷射混凝土封闭的方法进行处理。研究表明，采用合理设置锚杆的方法进行处理，其完成效果也非常显著。

（3）初期支护作业。为了有效避免出现初期支护所产生出的下沉量超过实际预留的情况，要积极地做好相关的预防措施，具体措施如下：①在上半断面初期支护较为稳定的情况下，要对上台阶的钢拱架、拱脚的位置上增加一个锁脚锚杆，就可以在很大程度上避免拱架、围岩出现任何变形的问题，甚至还可以有效降低下沉现象的发生率。钻进工作开展之后，要积极做好注浆作业，在两侧按照相等的距离加设5 根锚杆。②开展上台阶开挖工作之后，如果遇到坍塌的路段，需及时选择附近的钢拱架，在相应的部分增加纵向的连接托梁，3 道即可。这样可以在很大程度上确保榀架的承受程度及此工程施工的安全性，降低风险事件的发生率。③V 级围岩下台阶在实际执行的过程中，一定要严格按照错开的开挖作业顺序执行，将间距控制在5m 以内，在这个过程中一定要注意两侧的边墙不可以采用对开的方式进行作业。④钢拱架接腿这个环节在整个施工的过程中，一定要对正连接，这不仅能避免出现空隙的现象，而且能在很大程度上保障拱脚的稳定和牢固性。

2 黄土隧道施工安全控制

2.1 质量控制措施

（1）严格对管棚角度的质量进行控制。紧抓喷射砼工艺，对制作的砼料的配比进行严格的控制，唯有材料配比合理，才可以保障该项工程的安全性和稳定性；结合实际情况加入适量的外加剂，并正确采用分层喷射的方法进行作业，这种方法可以有效保障作业的质量。在安装拱架的时候一定要注意两个方面：①螺栓的松紧度；②焊接连接筋的质量。

（2）在施工的过程中要对锚杆的质量进行控制。钻孔角度要与锚杆的长度相吻合，钢筋网和围岩两者之间要进行紧密的贴合。在施工的过程中要将钢筋网连接起来，达到牢固、严丝合缝的效果，以免影响到下一个工序的开展，例如在喷射砼的时候会对钢筋网产生震动，进而降低喷射砼的整体质量。

（3）将拱脚的积水、淤泥等杂质全部清除，通过打拱脚锚杆或者是扩大拱脚可以对拱脚进行加固，并加强对其进行纵向的连接。

（4）对围岩的测量工作进行及时检测，拱顶、拱脚的情况进行全面的观察。根据实际观察情况对初期的支护以及施工过程中所依据的参数进行合理化的调整，同时还要对反控图的情况进行实时检测。

2.2 安全控制管理措施

为了更好地保障施工技术的应用效果，降低安全事故发生的概率，要积极做好各项安全教育工作、检查工作。在施工之前对施工人员的技术水平和专业知识进行培训和指导，同时还要加强安全防范措施和技术操作的实践考核，构建完善的安全管理体系。（1）构建隧道人员定位系统。隧道人员定位系统是集隧道视频监控系统、施工人员考勤、区域定位、安全预警、灾后急救、日常管理等功能于一体，也是国内技术领先、运行稳定、设计专业化的隧道施工现场监测系统。其能使管理人员随时掌握施工现场人员、设备的分布状况和每个人员和设备的运动轨迹，便于进行更加合理的调度管理以及安全监控管理，利于确保隧道作业顺利的开展。（2）完善隧道门禁系统。第一，人行通道门禁。在隧道口设置人行通道闸机，闸机的两侧设置两台人脸识别系统。当施工人员需要进洞时，首先需要进行人脸识别成功后,方可刷卡进入隧道。第二，车行通道门禁。在隧道安装车行通道闸机，两侧安装远程蓝牙传感器，当车辆进洞时蓝牙传感器扫描到安装在车里的蓝牙卡，发出开闸的指令，闸机就会自动开启，车辆顺利通过后闸机就会自动落下。系统自带遥控控制，当网络出了问题后，可通过遥控控制进行拾杆。

2.3 构建完善的安全管理体系

安全管理体系利于更好地保障隧道工程施工作业的安全行。在开展隧道作业的时候一定要对该工程的情况和性质进行深入行的调查，包括施工单位情况、安全监理单位情况等。对各个管理单位的情况进行分析和调查，并结合工程施工的情况，对所存在的安全隐患和风险性进行预测，并制定相应的防护措施，做到防患于未然。

3 结束语

综上所述，近些年来，我国公路隧道工程行业的不断发展促使我国公路隧道施工建设有了进一步的推进，其中黄土隧道施工技术在公路隧道工程整体建设进程中取得了优异的成绩和突破性的进展。公路隧道工程单位为了确保施工可以顺利开展，提高黄土隧道施工的质量和安全性，不影响施工的进度，施工人员就要对黄土隧道施工技术要点进行严格的把控，加强安全管理措施，严格按照工程的规章制度执行，以有效提高黄土隧道的质量和安全，推动高速铁路企业的发展。