淺談黃土隧道施工

張學卿，任子偉

（1.太原路橋建設(shè)有限公司第二工程公司，山西 太原 030006；2.陽五高速投資管理公司，山西 陽泉 045000）

隧道施工安全在我國鐵路建設(shè)施工中極其重要，有效控制隧道施工安全對隧道風險評估和管理工作起著重要的作用。作者通過多年的隧道施工經(jīng)驗及鄭西、武廣高速鐵路隧道施工成果，談?wù)摿藢S土隧道施工的安全控制及隧道施工中的成果、創(chuàng)新。

1 大斷面黃土隧道開挖工法

隧道開挖方法的選擇在我國長期的工程實踐中，已形成一套相當成熟的施工工法。對于軟弱圍巖隧道的開挖方法，設(shè)計院絕大多數(shù)從設(shè)計及安全角度出發(fā)均為CRD開挖工法。但由于CRD開挖工法在隧道施工中，可操作性較差、施工工藝復(fù)雜及施工周期長等，對于大斷面黃土隧道施工安全具有極大的挑戰(zhàn)性。結(jié)合作者長期隧道施工經(jīng)驗以及在單位的大力支持下，對大斷面黃土隧道開挖試行三臺階七步開挖法。經(jīng)過鄭西高鐵黃土隧道開挖試行，三臺階七步開挖法取得了不俗的成績。與CRD開挖法相比，可操作性強、施工工藝相對簡單、施工周期短且能夠保證隧道施工安全。因此，鐵道部在鄭西線順利峻工通車后，將三臺階七步開挖法列入了軟弱圍巖隧道部頒施工指南，為我國大斷面黃土隧道施工開辟了先河。

2 大斷面黃土隧道初期支護安全控制

（1）在多年來的隧道施工中，軟弱圍巖（V級）初期支護大多設(shè)計的系統(tǒng)錨桿（藥卷式）起不到錨固作用。土質(zhì)V級圍巖整體性極差，施作垂直于巖面的系統(tǒng)錨桿不僅抗拔強度達不到要求，而且對整體圍巖加固無任何作用。隨著隧道施工工法的不斷創(chuàng)新，軟弱圍巖設(shè)計的系統(tǒng)錨桿采用了中空注漿錨桿。但根據(jù)長期隧道施工總結(jié)得出：中空注漿錨桿在實際操作中發(fā)揮不出設(shè)計及理論上的作用，比起藥卷式錨桿略有優(yōu)勢。

（2）大斷面黃土隧道的施工，作者對土質(zhì)V級圍巖初期支護的系統(tǒng)錨桿采用超前小導管配合中空注漿錨桿代替。小導管代替錨桿有明顯的優(yōu)勢：對整體巖面進行注漿加固，能夠提高圍巖的整體性，能夠使中空錨桿達到設(shè)計抗拔強度；有效控制了不良地質(zhì)情況下隧道的局部塌方現(xiàn)象，避免了在隧道開挖埋深厚度較小的情況下發(fā)生冒頂現(xiàn)象，從而保證了隧道施工安全。

（3）優(yōu)化鎖腳錨桿與鋼架的連接方式。常規(guī)設(shè)計的鎖腳錨桿與鋼架的連接，要求尾部加設(shè)錨墊板并與鋼架進行焊接。經(jīng)長期隧道施工實踐，作者對鎖腳錨桿與鋼架的連接采用除設(shè)計尾部加設(shè)錨墊板外，并對鎖腳錨桿尾部做成180°彎鉤，然后再與鋼架進行焊接。與設(shè)計施工方法相比：常規(guī)設(shè)計的鎖腳錨桿與鋼架的連接方法，在實踐施工中鎖腳錨桿與鋼架的焊接很難做到100%合格，無法保證隧道施工安全；而優(yōu)化后的方案，在實踐施工中明顯提高了鎖腳錨桿與鋼架連接的牢固性，大大保證了隧道施工的安全性。

3 大斷面黃土隧道防水施工安全控制

（1）隧道防水層的施工質(zhì)量對于有水隧道起到致命性的作用，一旦防水層施工質(zhì)量存在缺陷，將形成“洞外下大雨、洞內(nèi)下小雨”的現(xiàn)象。尤其是到冬季來臨時，隧道內(nèi)拱頂受天氣影響會形成達幾米高的冰棱，并對行車安全存在重大安全隱患。黃土隧道在我國大部分為濕陷性黃土地質(zhì)，隧道防水層施工質(zhì)量的好壞直接影響隧道整體施工的成敗。

（2）在大斷面黃土隧道防水層施工時，首先對防水材料進行選定，盡量選擇分離式防水卷材。分離式防水材料與傳統(tǒng)的復(fù)合式防水材料相比，關(guān)鍵在于防水層鋪設(shè)時分離式防水材料不易受損傷。其次是控制防水材料的下料尺寸，應(yīng)根據(jù)斷面尺寸計算出一環(huán)防水層的長度及松弛系數(shù)。在現(xiàn)場施工下料時，嚴格按計算長度下料，避免在防水層鋪設(shè)時，出現(xiàn)防水層間環(huán)向的橫接縫。在多年隧道施工實踐中得出：在隧道二次襯砌施工結(jié)束后，隧道滲漏水往往是由于防水層間橫接縫焊接質(zhì)量存在缺陷而導致。

（3）應(yīng)對隧道仰拱填充的防水按二次襯砌防水層施工工法進行處理。長期以來，多數(shù)有水隧道在后期運營時發(fā)現(xiàn)仰拱施工縫處發(fā)生滲漏水現(xiàn)象，主要原因在于，隧道在防水設(shè)計時防水層的鋪設(shè)只到水溝底的位置，即使防水層的施工質(zhì)量無任何缺陷，二次襯砌不存在滲漏水現(xiàn)象，但還是避免不了仰拱施工縫之間的滲漏水。

雖然近年來隧道設(shè)計在仰拱施工縫間加設(shè)了中埋式止水帶及遇水膨脹止水條，但由于現(xiàn)場施工對止水帶及止水條的定位操作性極差，及受混凝土澆注時沖擊力的影響，在每環(huán)仰拱間加設(shè)的中埋式止水帶及遇水膨脹止水條達不到預(yù)期的效果。因此，在黃土隧道防水處理時應(yīng)將仰拱防水處理采用同二次襯砌的防水處理方案。即在仰拱填充之間鋪設(shè)防水材料，在填充頂面拱墻位置預(yù)留與二次襯砌防水層的焊接長度，此方案可有效避免隧道抑拱施工縫間的滲漏水現(xiàn)象。

4 總結(jié)

文章簡單介紹了大斷面黃土隧道施工環(huán)節(jié)的開挖工法、初期支護及防水處理。通過對傳統(tǒng)施工工藝的優(yōu)化、創(chuàng)新，不但減少了隧道施工遺留的質(zhì)量缺陷，而且大幅度提高了隧道施工的安全性。三臺階七步開挖法為我國濕陷性黃土隧道開挖填補了空白；軟弱圍巖系統(tǒng)錨桿的優(yōu)化及創(chuàng)新，為隧道施工提高了安全性；隧道防水層的處理、仰拱位置的防水工藝，為隧道施工減少了種種安全隱患。

相信在以后的施工實踐中，還會陸續(xù)有更加經(jīng)濟、可靠、安全的施工工法，只有不斷地優(yōu)化、不斷地創(chuàng)新，才能提高我國軟弱圍巖隧道施工的安全，才能為國家建設(shè)譜寫新的篇章。