沖溝地形淺埋黃土隧道施工技術(shù)分析

中圖分類號：U455 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）19-0156-04

Abstract：Inviewoftheconstructionof shalow-buriedloesstunnelsingullies，basedontheconstructionofChuankou Tunnel ontheLian-Huo-Hu-BeiExpresswayLinkLine，theconstructionofshallow-buriedloesstunnelsingullesisanalyzedfrom aspectsschasoverallconstructionplan，mainconstructiontechology，monitoringandmeasurement，etc.technology.Theresearch resultscanprovidecertainreferencefortheconstructionandqualitycontrolofshallow-buriedtunnelsinsimilarlossareas.

Keywords： gully terrain; shalow burial; loess tunnel; construction technology; construction plan

黃土屬于特殊地質(zhì)。黃土獨特的物理力學性質(zhì)給隧道施工造成了潛在不利影響，在隧道開挖施工初期，易出現(xiàn)初期支護變形、隧道坍塌等問題，嚴重影響隧道施工安全。此外，黃土地區(qū)存在著豐富的溝谷和褶皺構(gòu)造，地下水體較發(fā)達，地下脈絡(luò)復(fù)雜，溝谷和丘陵地形會對隧道線路布置和縱斷面設(shè)計產(chǎn)生影響，從而增加隧道施工的復(fù)雜性和難度。黃土隧道屬于土質(zhì)隧道，其隧道結(jié)構(gòu)的受力與巖質(zhì)隧道相比基本相似，但施工過程中土體變形、支護結(jié)構(gòu)等都存在一定差異3。黃土隧道通常埋深較淺，其施工開挖較為復(fù)雜，會經(jīng)常遇到局部變形問題，加大黃土隧道的施工難度4。眾多黃土隧道施工經(jīng)驗表明，隧道施工期間減小開挖對圍巖的擾動，可在一定程度上控制圍巖的變形5。選擇合適的開挖方式及施工工藝，是確保黃土地區(qū)淺埋隧道施工安全和質(zhì)量的重要手段。

連霍呼北高速聯(lián)絡(luò)線川口隧道區(qū)屬沖溝地形地貌，屬于淺埋隧道，結(jié)合該工程實例，分析沖溝地形淺埋黃土隧道的施工技術(shù)，以期為類似隧道施工提供有益的參考。

1 工程概況

連霍呼北高速聯(lián)絡(luò)線川口隧道進口位于靈寶市川口鄉(xiāng)唐窯村南，出口位于上趙吾村北，黃土地貌，溝谷縱橫，進口處前方為一深溝，洞口山坡陡峭，自然坡度約 60^° ，出口位于峭壁上，自然坡度 80^° ，隧道進口有土路通往洞口。隧道左幅起訖樁號： LK25+254～LK26+ 215，全長 961m ，最大埋深 88m ；右幅起訖樁號 K25+ 284～K26+219 ，全長 935m ，最大埋深 86m 。隧道屬于中隧道，隧址區(qū)高程介于 432.5～596.6m ，相對高差164.1m 。隧道（左線）地質(zhì)縱斷面如圖1所示。

川口隧道為分離式隧道，隧道進口左、右線間距為 26.6m ，中間段與出口段左、右線間距為 32m ，隧道設(shè)置人行橫通道2處。隧道左線設(shè)置為 R=1700m 的圓曲線接 A=583.1m 的緩和曲線接直線，小里程至大里程為 1.5% 的下坡；隧道右線設(shè)置為 R=1800m 的圓曲線接 A=600m 的緩和曲線接直線，小里程至大里程為 1.5% 的下坡。

隧址區(qū)地層主要為第四系上更新統(tǒng)（Q3）黃土狀粉土、粉土、卵石，第三系泥巖等。上部黃土狀粉土為黃土狀土，具濕陷性，下部泥巖，弱膠結(jié)，工程性質(zhì)較好。隧道區(qū)域內(nèi)為松散巖類孔隙水，埋藏較深，隧址區(qū)一般地下水深度大于 40m ，主要由大氣降水和地表水體滲入補給，其自然動態(tài)為滲入一徑流一蒸發(fā)型。含水層主要為粉質(zhì)黏土土層，由于補給條件的差異，沿線靜水位有一定的起伏，地下水埋深深淺不一。

2 總體施工方案

隧道按照新奧法原理，采用信息化進行施工，隧道施工遵循\"短開挖、強支護、早閉合、勤量測、襯砌緊跟\"的原則，結(jié)合反饋信息及時優(yōu)化調(diào)整設(shè)計參數(shù)，防止隧道坍塌。

隧道安排1個施工隊進場施工，從隧道出口左、右線同時施工，采用挖掘機、混凝土濕噴機等機械化作業(yè)進行施工。隧道洞口段為淺埋地形，初期支護采用大管棚施工，隧道V級圍巖洞口段、淺埋段、深埋段采用單層超前小導管施工。隧道洞身段根據(jù)圍巖級別、隧道埋深、地形條件分別采用交叉中隔壁法、中隔壁法、環(huán)形開挖預(yù)留核心土法進行施工。

混凝土由洞外混凝土拌合站集中生產(chǎn)，采用混凝土攪拌車運輸，泵送入模。仰拱超前，拱墻襯砌適時緊跟，仰拱施工時采用防干擾移動式棧橋。

3主要施工工藝

3.1 洞口段施工

隧道洞口開挖前，首先進行洞頂截水溝施工，以截斷地表水流，截水溝基坑采用機械配合人工開挖。邊、仰坡施工時先清除上部危石，采用挖掘機從上往下分層刷坡。土石方開挖采用明挖法施工，采用逐段向暗洞方向自上而下橫向分層、縱向分段的方法。邊、仰坡開挖后及時施做錨噴掛網(wǎng)支護。

3.2 套拱施工

套拱采用C25混凝土，厚 60cm ，長 2m ，采用C20混凝土基礎(chǔ)，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。環(huán)向開挖至套拱基地，然后清底、立模、澆筑基礎(chǔ)混凝土，并埋設(shè)定位型鋼及導向管后澆注套拱混凝土。

3.3 大管棚施工

大管棚由熱軋無縫鋼管制成，分段安裝。編號為奇數(shù)的第一節(jié)采用 3m 鋼管，編號為偶數(shù)的第一節(jié)采用6m 鋼管，其余每節(jié)均采用 6m 鋼管，保證同一斷面接頭數(shù)量不大于 50% ，且相鄰鋼管的接頭錯開大于 1m 。

在鋼管周壁鉆注漿孔，注漿材料采用水泥漿，配比根據(jù)試驗室試驗確定，注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。

3.4超前小導管施工

超前小導管采用 Φ42mm 厚 4mm 的熱軋無縫鋼管，每根長度為 450cm 。鋼管四周鉆 Φ8mm 出漿孔，前端 10cm 管頭焊成圓錐形，便于人孔，后端 30cm 不鉆孔，作為預(yù)留正漿段，尾部焊上加勁筋。超前小導管環(huán)向間距為 30cm ，搭接水平長度不小于 200cm 。C1型外插角為 5^°～10^° ，C2型外插角為 10^°～15^° 。

3.5 洞身段施工

隧道洞身段施工按照新奧法組織實施，隧道出渣采用自卸汽車運輸，二次襯砌澆筑采用模板臺車。暗洞開挖在明洞施做完成后進行，以確保邊、仰坡穩(wěn)定，為保障進洞安全，開挖以機械或人工開挖為主，嚴禁采用爆破開挖。

隧道 125+400-1525+500 段洞身上方存在幾處民房， ×25+540 處下穿一處鄉(xiāng)村公路，施工中按照設(shè)計要求和施工工序進行開挖，嚴格遵守“管超前、短進尺、強支護、勤量測、早成環(huán)\"的施工原則，并加強監(jiān)控量測，增加地表下沉監(jiān)控量測，及時反饋監(jiān)控量測結(jié)果，以確保居民生命財產(chǎn)及道路安全。

隧道V級圍巖洞口段和沖溝段采用交叉中隔壁法進行施工，施工段落分別為左線 LK25+259～LK25+ 289，LK26+171～LK26+210 段、右線 K25+289～K25+ 319，K26+184～K26+214 段，共計 129m 。交叉中隔壁法又稱CRD法，施工時將隧道斷面劃分為4個部位分別進行開挖支護。先行導坑下臺階每次開挖長度為2＼～3榀鋼架間距，最長不得大于 2.0m 。后行導坑開挖在先行導坑上臺階掌子面超前 10～15m 后開始，除臨近中隔壁一側(cè)不進行開挖外，其余與先行導坑相同。交叉中隔壁法開挖示意圖如圖2所示。

交叉中隔壁法的具體施工工序及施工內(nèi)容見表1。隧道V級圍巖淺埋段采用中隔壁法進行施工，施工段落分別為左線 LK25+289～LK25+351，LK25+539～ LK25+850 段、右線 K25+319-K25+364，K25+545～ K25+886、K26+070-K26+184 段，共計 894m 。中隔壁法又稱CD法，施工時將隧道斷面分為左右2部分分別進行開挖支護，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開挖，施作初期支護和中隔墻臨時支護后，再分臺階開挖隧道另一側(cè)，并進行相應(yīng)的初期支護施工。中隔壁法開挖示意圖如圖3所示。

中隔壁法的具體施工工序及施工內(nèi)容見表2。

川口隧道V級圍巖淺埋段左線 LK25+289～ LK25+351 、右線 ^{K25+319-K25+364} 采用中隔壁法現(xiàn)場開挖如圖4所示。

隧道V級圍巖深埋段采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法進行施工，每環(huán)進尺控制在1榀鋼拱架間距長度，下臺階長度控制在 10m 以內(nèi)，施工時采用機械或人工方式開挖，嚴禁采用爆破開挖。

4監(jiān)控測量

4.1 監(jiān)控量測項目

黃土隧道主要受黃土本身垂直節(jié)理發(fā)育的特點以及濕陷性特質(zhì)的影響，拱頂下沉和周邊位移控制是確保隧道施工安全及質(zhì)量的關(guān)鍵節(jié)點，通過監(jiān)控量測，對隧道拱頂下沉和周邊位移數(shù)據(jù)進行動態(tài)監(jiān)控，作為指導施工及調(diào)整設(shè)計的依據(jù)。川口隧道主要監(jiān)控量測項目見表3。

川口隧道V級圍巖淺埋段采用中隔壁法進行開挖，施工時左、右導坑監(jiān)控量測斷面采用五點式布置，分別形成相應(yīng)的拱頂下沉測線和周邊位移測線，監(jiān)控量測斷面布置示意圖如圖5所示。

4.2 隧道變形管控

川口隧道圍巖穩(wěn)定性的綜合判別應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果按表4進行管控，根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果及時優(yōu)化調(diào)整設(shè)計參數(shù)，并指導施工。

4.3監(jiān)控量測結(jié)果分析

獲得隧道的現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)后，采用自主研發(fā)的隧道智能監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進行回歸分析，以確定圍巖變形隨時間的變化情況，并對圍巖的最終位移及變形速率進行預(yù)測，及時調(diào)整設(shè)計參數(shù)，指導實際施工。隧道某斷面的拱頂下沉回歸分析曲線和周邊位移回歸分析曲線分別如圖6和圖7所示。由圖6和圖7可以看出，該斷面圍巖的拱頂下沉和周邊位移都已趨于基本穩(wěn)定狀態(tài)，可以正常施工。

5結(jié)束語

結(jié)合工程實例，分析了沖溝地形淺埋黃土隧道的開挖方式、施工工藝及監(jiān)控量測。黃土隧道施工應(yīng)根據(jù)圍巖級別、隧道埋深、地形條件等選擇交叉中隔壁法、中隔壁法、環(huán)形開挖預(yù)留核心土法等開挖方式，在施工過程中應(yīng)嚴格遵循設(shè)計要求和施工工序，堅持“管超前、短進尺、強支護、早封閉、勤測量\"的原則，并結(jié)合監(jiān)控量測反饋信息及時優(yōu)化調(diào)整設(shè)計參數(shù)，指導實際施工，確保隧道施工安全和施工質(zhì)量。

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