高速公路黃土隧道施工技術及控制要點探討

吳日土

摘要：眾所周知，在干旱條件下形成的黃土結構比較松散，通常呈垂直節(jié)理發(fā)育狀態(tài)，具有結構層次不明顯、透水性強、沉陷性的特點。在這種地質(zhì)條件環(huán)境下進行隧道項目的建設施工，對施工技術和組織實施就提出了更高的標準和要求，必須要有針對性地規(guī)劃和設計好我國黃土區(qū)域的高速公路隧道建設施工的技術創(chuàng)新和工藝提升工作。

關鍵詞：高速公路;黃土隧道;施工技術;要點

黃土地區(qū)的高速公路隧道施工近些年來體量、規(guī)模有所增長，在信息化時代，結合黃土地區(qū)的特點，在高速公路的隧道施工中要加強信息化建設，實現(xiàn)信息化的管理，提高黃土地區(qū)高速公路隧道施工的信息化、現(xiàn)代化水平。分析高速公路的特點，通過對黃土地區(qū)特征的分析，編制切實可行的施工管理計劃，提高施工管理的有效性，避免發(fā)生施工災害問題，提高高速公路隧道施工的信息化管理水平。

1黃土地區(qū)高速公路隧道施工的特點

現(xiàn)代化社會發(fā)展進程逐步推進，在我國的黃土高原地貌地區(qū)中，地形地貌獨特，有大量的盤山道路，對現(xiàn)代社會發(fā)展造成了限制，因此需要加快公路建設的進程。在黃土地區(qū)修建高速公路要避免破壞原有地表植被，以免發(fā)生高開挖路枕邊坡問題，加強對當?shù)厝宋木坝^資源和黃土地區(qū)自然環(huán)境的保護，是修建隧道時必須考慮的問題。在隧址區(qū)地層研究中，要結合黃土地層的特點和復雜的地質(zhì)情況，對高速公路隧道施工的要點加強管控，由于施工難度大，并且參與高速公路隧道施工的單位水平參差不齊，因此對黃土地區(qū)高速公路隧道施工管理工作提出了較高的要求。面臨巨大的管理風險，相關單位需要引進信息化技術，加強對黃土地區(qū)地礦特點的分析和研究，采取有效的施工管理措施，提高高速公路隧道的施工水平，強化施工管理的有效性，發(fā)揮出信息技術的優(yōu)勢，為高速公路隧道施工管理工作提供切實的依據(jù)和保障。

2高速公路黃土隧道施工技術要點

2.1前期開挖施工

鑒于黃土地質(zhì)自身的特殊性，建設施工前應提前做好開挖施工技術方案的選定工作。其中，短臺階法是黃土隧道開挖施工的常用方法，該方法能有效促使支護閉合的時間加快，達到增加圍巖的穩(wěn)定性，能夠滿足黃土隧道開挖施工的條件，但也需要注意臺階的縮短會導致下臺階施工受到干擾。

具體來說，短臺階施工法是在完成項目勘察后，按照上下臺階及仰拱同步開挖的方式進行，根據(jù)上臺階出渣、斷面檢查、清理虛渣、上臺階支護、下臺階和仰拱斷面檢查及虛渣清理、下臺階和仰拱同步支護及噴漿的施工流程開展。在建設施工中應注意以下幾個事項：一是采用短臺階法擴挖下半截面時，容易出現(xiàn)開挖面控制不精準，超挖、欠挖的問題;二是在開挖施工中應做好土層含水量的控制，一方面應通過擊實曲線的應用確定達到某一壓實標準干容重相應的含水量范圍;另一方面，應通過支護與排水措施的應用確保開挖隧道的結構穩(wěn)定，避免濕陷問題的發(fā)生;三是在短臺階法建設施工中，當圍巖的等級為Ⅳ級時，則單次開挖進尺應保持在2m以內(nèi)。

2.2隧道平、縱設計的注意事項

（1）隧道洞身應盡量避免下穿或靠近滑坡、崩塌體、陷穴等不良地質(zhì)體。（2）洞身應選擇在埋深較大、頂面平整的塬、梁等地形凸起地帶，應避免在山坡零亂，塬邊、塬頂有封閉洼地的地段通過。（3）若洞身位于黃土與基巖交界面附近，建議盡量降低設計標高，將隧道洞身基礎坐落于基巖范圍，減少后期地下水可能帶來的地基承載力下降問題。（4）黃土、軟巖隧道縱坡盡量采用“人”字形布置，坡率不能太低，否則排水效率低，排水時間過長，會提高地下水下滲地基的可能性。

2.3超前預報長隧道地質(zhì)狀況

隧道工程施工中要結合黃土地區(qū)高速公路隧道的施工目標，重視隧道工程的地質(zhì)情況，因為隧道工程是地下工程，在地質(zhì)勘測資料中，難以將隧址區(qū)的地質(zhì)情況完全、準確地描述出來。隧道設計人員通常會采取工程類比法進行隧道的設計工作，設計參數(shù)可能會與現(xiàn)場揭示的圍巖情況之間形成差異性，這就反映出地質(zhì)勘察工作存在不足。建設管理處部門應做好對長隧道的地質(zhì)超前預報工作，落實地質(zhì)超前預報的有效措施，對圍巖情況進行全面的探測工作，使用地質(zhì)雷達法確定圍巖級別勘測現(xiàn)場的地質(zhì)情況。當發(fā)現(xiàn)支護參數(shù)角落的斷面時，要現(xiàn)場召開會議共同商討對策，設計單位、施工單位、監(jiān)理單位、監(jiān)測單位等各個主體均需參與其中，防范可能出現(xiàn)的隧道工程風險問題，提高高速公路隧道施工的信息化管理水平。利用先進的隧道超前地質(zhì)預報技術，及時發(fā)現(xiàn)和預報不良地質(zhì)構造，例如前方存在斷層、溶洞、破碎帶等問題，要合理安排施工單位，調(diào)整掘進進度，對修正方案進行修正、改進和優(yōu)化，采取有效的防護措施，加強對險情的有力控制，避免出現(xiàn)黃土地區(qū)高速公路隧道施工的安全事故問題，提高隧道施工管理的信息化、現(xiàn)代化水平，發(fā)揮出先進技術的優(yōu)勢。

2.4掘進過程支護

掘進過程支護的建設施工要點包括：1）Ⅴ級圍巖段上臺階作業(yè)中，針對洞口淺埋地點的支護，應通過超前管棚支護的方式進行處理。在鋼拱架支護中，應加強對鋼拱架密度的管理，每個環(huán)節(jié)上的循環(huán)開挖進尺都要嚴格達到0.5m，在經(jīng)過淺埋段后，按照循環(huán)的方式進行隧道的開挖施工;2）掘進支護作業(yè)中，噴錨支護一般采用濕噴工藝，噴錨材料配置工作中，應提前做好水泥及其他材料的選定和配比。噴錨施工中為確保材料使用的連續(xù)性和穩(wěn)定性，應選擇使用速凝劑，在噴錨支護中如果出現(xiàn)失穩(wěn)狀況應立刻使用噴射混凝土封閉的方法進行處理;3）在黃土隧道掘進中應做好初期的支護工作，上臺階開挖施工如果遇到坍塌應選擇鋼拱架支撐，設置縱向的連接托梁以此減少榀架的承受壓力，切實保障拱腳的穩(wěn)定性和牢固性。

2.5防排水的注意事項

（1）對于老黃土（Q1）圍巖，建議將中央排水溝布置于仰拱以下最低位置，溝內(nèi)設置防滲漏措施，如鋪設防滲膜等。（2）對于老黃土（Q2）及新黃土（Q3、Q4）圍巖，建議設置兩套排水系統(tǒng)，即中心排水溝加基底滲水盲溝，結構形式均可采用圓形，中心排水溝可設置于填充層內(nèi)，滲水盲溝設置于仰拱基底，即可有效排出隧道洞身范圍內(nèi)滲水及基底滲水，確保隧道洞身上下排水通暢。

2.6偏壓淺埋段施工

1）在隧道穿越偏壓、淺埋段時，應采取卸載，反壓回填，抗滑樁，砌筑工程或地表預加固等綜合處治措施。

2）進洞時宜采用管棚進洞，當隧道洞口圍巖差而導致進洞困難時，可根據(jù)實際情況妥善制定進洞方案。

3）對于進出口段、沖溝段等事故易發(fā)地段要采取加固措施，二襯及時施作。

結論

總之，黃土隧道施工的關鍵難點在于水的處理。首先，應從設計階段出發(fā)，提供詳實準確的地勘資料，優(yōu)化防排水方案，充分考慮滲水對黃土隧道地基穩(wěn)定性的影響，加強仰拱基底加固。其次，在施工時要注意臨時排水工作，尤其要避免施工用水浸泡仰拱基底，對反坡開挖的隧道應設置必要的臨時集水井，收集地下滲水，并及時抽排。

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