黄土地区连拱隧道施工分析

缪学强

保利长大工程有限公司，广东 广州 511400

我国的高速公路不断向边远多山地区延展，复杂多变的地质地理环境促使隧道工程项目数量也随之大幅度增加。连拱隧道具有造价较低、工期短等特点，因此在隧道工程中应用率比较高。我国西北地区多属黄土高原，土质疏松并具有一定的特殊性，极易因遇到水流而剥落坍塌，这种地质状态会给隧道工程施工造成很大困难。因此，针对黄土地区连拱隧道施工进行研究分析，为该类工程提供一些参考，有助于该类工程施工的顺利推进。

1 黄土地区隧道施工的原则

黄土隧道施工应严格遵守以下四项基本原则：早封闭、勤测量、少打扰、短进尺。施工队伍应准确结合地质情况变化以及埋深程度变化及时有效地调整完善施工方案。黄土地区的隧道施工危险系数极高，可见安全是隧道施工的必要前提。黄土隧道围岩的自承能力强、直立性优良，强大的自承能力就可以将新奥法施工优势淋漓尽致地体现出来。

在黄土地区的隧道施工需要注意将隧道洞口、洞门、洞顶的排水系统完善到位，为了避免因地面积水侵蚀洞体而引起隧道塌方，需要及时处理隧道洞身的裂缝及险穴等小缺陷。首先，监管人员要注意时刻观测隧道施工中是否有变形现象出现，定期向上级部门反馈有效信息，监督并指导施工人员的施工，保障施工人员的安全。在施工时还需要特别做好监控量测工作，尤其是对隧道周边收敛、拱顶下沉、地表下沉、地表裂缝等项目的监控，如果沉降量过大，则需应用钢支撑，同时在隧道墙角处设置锁脚锚管等强支护，以实现对隧道的支撑保护。

其次，在隧道施工过程中，墙脚与拱脚处断面不得超挖过度，一旦超挖过度，应立即用浆砌片石等材料回填。如果隧道某处的土体承载力较低，应使用锚管予以加固。为了加强隧道基底的承载能力，可以采用压浆、换填、灰土挤密桩等方法处理基底。

最后，需要将施工缝处理到位。近期的旧隧道检测结果显示，隧道裂缝一般出现在施工缝和拱墙结合的位置，施工人员在施工过程中需要格外注意接缝的处理。如果遇到地下水含量丰富的土层，应将排水沟提前堆砌好，必要时可以与井点降水法相结合帮助水位下降至安全线内，以确保施工得以顺利开展。一旦在施工过程中发现危险因素，应立即停止施工并采取相应的应急措施，做好支护工作后才可开展施工。

2 连拱隧道技术在黄土地区隧道施工中的应用

2.1 工程概况

某段隧道属于V级围岩土质地段，主要采用机械设备进行施工，其局部会用到人工风镐进行破除，部分开挖难度大、范围小的地段可应用控制松动爆破法进行施工。在V级围岩土质地段应首先将中导坑挖出，再使用预留核心土两台阶法结合环形开挖方式挖主洞，左右线的隧道施工步骤虽相同，但务必错开施工，左右线隧道的纵向间距不得小于40mm。

2.2 黄土地区连拱隧道施工流程

由于此次工程的施工难度较大，必须在前期做好施工流程及工艺方案的审核与优化，最终确定该工程项目的施工流程如下：施工准备→初期支护→开挖施工→锚杆支护→钢筋网施工→钢网架施工→喷射混凝土施工。

（1）初期支护。在结束出渣后，需要及时检测断面，断面符合设计要求后再对其进行施工支护。该隧道V级围岩段的初期支护设备通常有混凝土、钢筋网、药卷锚杆、钢拱架等。因为V级围岩的稳定能力较弱，且主洞开挖断面面积大，所以需要使用支护效果较强、刚度大的工字钢进行支护工作。工字钢一般应用于自稳能力差、围岩松弛变形程度大的地段，对于稳定洞体有着明显效果。相邻的工字钢拱架一般通过Φ22钢筋进行连接。一般采用的喷射混凝土的种类为C25早强喷射混凝土。而且，为了确保喷射混凝土不受其他因素的影响，也为了保护施工人员的身体健康不受影响，一般会采用湿喷法进行混凝土喷射。

（2）锚杆施工。初期支护阶段通常会全部使用Φ22药卷锚杆，将Φ22药卷锚杆以梅花形结构布置好，依照设计间距施加径向锚杆。锚杆施工的一般顺序是钻孔眼→清理孔眼→装药包→插锚杆。

（3）钢筋网安设。当锚杆安装完成后可以进行钢筋网的安设工作，安设钢筋网之前仍需在钢筋网铺设处喷射混凝土。钢筋网应随着受喷面的起伏坡度铺设，并且钢筋网与受喷面的间隙必须保证在20～30mm。除此之外，施工人员需要使用细铁丝将相邻钢筋网点焊或绑扎到一起，以保证钢筋网的稳定性。不但如此，标准要求喷射混凝土的保护层厚度不得小于20cm。

（4）钢拱架安装。隧道主洞Ⅴ级围岩设计采用I20a及I20b拱架加强支护，拱架在钢筋加工场按设计加工成段，在洞内用螺栓连接成整体。洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位筋焊接。拱架（格栅钢架）与拱架（格栅钢架）之间用纵向连接钢筋连接。拱架（格栅钢架）拱脚安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当拱架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用混凝土喷填。拱架严格按设计架设，严格控制中线及标高，拱架安装允许偏差横向和高程均为±5cm，倾斜度控制在±2°。

（5）喷射混凝土施工。为了保证连拱隧道的整体稳定性，喷射混凝土施工需采用湿喷机进行操作。喷射施工前应首先对隧道结构断面进行全面检查，发现超欠挖以及有大量碎石、污泥等情况时，就要做好松动结构的处理及洞内杂物的清理，还要埋设钢筋材料，通过这些材料被喷射材料埋住的位置判断喷射材料的厚度，待混凝土凝固后，再用高压水进行喷面清理，而且要保证喷射混凝土施工与开挖操作紧密相连，并且在喷射施工之后保证至少4h内不可扰动岩土结构，因此要控制爆破时间。

3 黄土地区隧道施工质控要点

3.1 台阶法施工

（1）台阶长度不宜超过隧道开挖宽度的1.5倍，上台阶高度宜为2.5m。台阶不宜多分层。装渣机械紧跟开挖面，减少扒渣距离。（2）上台阶钢拱架施工时，采用加强锁脚锚杆控制其下沉和变形。（3）下台阶应在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后才开挖。

3.2 环形开挖留核心土法施工

（1）开挖进尺宜为0.6～1.2m，核心土面积不小于整个断面面积的50%。（2）开挖后喷锚、钢拱架支撑及时紧跟，相邻钢拱架用连接钢筋连接，并按设计要求施工锁脚锚杆。（3）核心土与下台阶开挖在上台阶支护完成、混凝土强度达到设计强度的70%后才施工。

3.3 仰拱部分开挖施工

（1）底面圆顺且无浮渣。（2）做好排水设施，清除积水。（3）隧道底两隅与侧墙连接处要圆顺。（4）仰拱开挖长度一般一次不超过3m。施工单位需要控制施工质量，不要出现欠挖的情况，同时要控制超挖值，保证各项施工都符合规范。如果有超挖的部分，一定要及时使用混凝土进行回填。工作人员要注意预留变形量，保证隧道开挖轮廓与设计相对照。

3.4 钻爆

（1）施工人员需要按照设计要求进行钻眼、装药、接线引爆工作。这个过程中一定要保证工作人员有绝对的专业技能水平，持证上岗，同时要保证使用的爆破器材以及其他的相关设备都符合应用要求，如有合格证、说明书等。正式开始使用之前，要先进行现场测试和检验，保证爆破器材在实际应用中能够发挥对应的作用。

（2）施工单位要安排专人指挥，保证所有的外插角、轮廓线、倾斜角等都符合设计要求；还要注意做好岩石凹凸程度的设计，结合实际情况调整炮眼深度；注意保证炮眼底端是在一个垂直面上。

（3）要使用红油漆来进行眼孔的描绘。

（4）要调整炮眼的角度、密度等各项参数，在最大程度上保证质量符合预期；要做好精度的控制，保证挖槽眼的眼口间距误差小于5cm，底部的误差也需要小于5cm。在辅助眼和周边眼的规划上也要限制误差，要控制内圈炮眼到周边眼之间的排距误差，让炮眼深度符合工程规范。

3.5 钢拱架安装

施工人员要保证钢架拼装的尺寸都符合设计应用的要求，保证弧形足够圆顺，周边轮廓误差小于3cm。做好螺栓的连接工作，保证孔眼中心误差小于0.5mm。将钢架平放时，要保证翘曲程度小于2cm。施工单位要检测钢架的编号，观察有没有出现变形等质量问题，只有符合要求的材料才能投入实际使用。要注意钢拱架初喷之后的安装工作，结合实际情况进行深入的检查，保证轮廓、中线、高程等数据都符合要求。在施工过程中，要让钢架安装尽可能地贴近初喷面。同时，要在足够牢固的基础上安放拱脚，做好钢拱架的分节段安装，做好连接工作。

4 结束语

在不断的实践过程中，我国连拱隧道施工技术与水平有了很大程度的提升，但是，为了进一步提高黄土地区连拱隧道施工的高效性，仍需对连拱隧道施工进行深入探索，对施工流程进行合理规划，全面分析各施工环节的注意事项，并且在施工过程中对施工安全和工程质量进行严格管控，确保黄土地区连拱隧道施工的完善性，借此提升隧道工程的经济效益与社会效益。