淺埋濕陷性黃土隧道初支變形控制施工技術

黃鵬波

大梁山隧道最大埋深430米，長度為13395米，隧道進出口交通較為便利，隧道為單洞雙線隧道。大梁山隧道施工長度為5715米，其中隧道所經過地區地質條件比較復雜，隧道進口段上覆濕陷性黃土厚度0～30m，DK56+600～DK56+725段為泥巖夾砂巖，具有膨脹性，對隧道進口施工以及隧道基底有影響。大梁山隧道采用進口掘進及斜井輔助進入，施工組織難度大，隧道施工工期32個月，施工周期長，為本標段控制工程。

一、工程概況

大梁山隧道位于河北省張家口境內。主要工程有：路基及路基附屬工程1.194km；橋梁總計8184.46延米，其中跨京新高速特大橋7399.36延長米/1座（其中單線為1709.33，雙線5690.03m），右線跨張呼正線特大橋1727.81m（單線），大橋785.1延長米/3座（耙齒溝1號大橋、耙齒溝2號大橋、朱家窯大橋）；隧道1座，長5.715km（大梁山隧道進口至省界）；無砟道床11.38鋪軌公里。

二、濕陷性黃土隧道問題分析

1.安全方面

在濕陷性黃土隧道開挖施工中，隧道頂部的土體會在自重的作用下發生沉降，如果所發生的沉降比較嚴重，就會導致兩側巖體受力發生變形問題。在黃土隧道開挖施工中，如果發生的變形比較嚴重，就可能導致隧道發生塌陷，導致安全事故的發生，不利于黃土隧道開挖施工的順利進行。

2.質量方面

在大梁山隧道施工中，由于隧道進口1500米范圍之內為濕陷性黃土，所以在進行開挖中，隧道會受黃土自重和含水率影響，導致隧道初支體系發生變形。另外在隧道施工中，地表會發生不均勻沉降導致地表開裂，裂隙會跟隨掌子面縱向延伸；雨季施工會加速地表沉降，進一步加劇洞內支護體系的塑變。若加之黃土段出現滲水則更增加了隧道施工的難度，由此決定了濕陷性黃土大斷面隧道在施工過程中會遇到大量的困難和問題。

三、濕陷性黃土隧道初期支護存在的問題分析

1.淺埋濕陷性黃土隧道施工風險高

淺埋濕陷性黃土隧道施工風險高，合理編制施工方案，嚴格按照圖紙規范進行施工，發現變形超標應立即停止開挖，啟動應急預案。

2.洞內用水控制不嚴格

初支噴錨施工后濕噴機的清洗不能在開挖支護段直接清洗，以免施工用水對黃土圍巖造成浸泡濕陷。

3.工人培訓不到位

在濕陷性黃土隧道施工中，由于工人培訓較少、技術交底不到位直接影響到開挖支護的施工質量和設備使用的安全，現場調查表明，熟悉技術交底的工人數少，必須對新上崗的工人進行強化培訓，提高技術水平。

4.工序銜接需合理優化

在濕陷性黃土隧道施工中，各工序銜接及時，安排合理，開挖后及時支護，減少圍巖暴露時間，降低變形風險。

四、淺埋濕陷性黃土隧道初支變形控制技術

1.在濕陷性黃土隧道初支施工中，需要根據淺埋濕陷性黃土的特點，然后制定合理的施工方案。在濕陷性黃土隧道開挖中，需要應用短臺階預留核心土進行開挖，然后進行隨挖隨支方案，盡量減少圍巖暴露時間，降低對土體的破壞程度，保證淺埋濕陷性黃土隧道初支工作的順利進行。

2.在濕陷性黃土隧道初支施工中，為了更好的對隧道初支護變形進行控制，需要嚴格按照圖紙進行施工。在具體施工中，在鋼拱架初噴混凝土以后，需要及時的進行架設施工，而且需要拱架的間距進行嚴格控制，避免發生圍巖變形問題發生。在初支結構施工中，為了保證受力穩定性，需要增加排水設施。在施工中，通過增加排水設施，可以保證初支結構在施工中受力穩定，可以很好的保證工字鋼在受側向力的時候不會發生位移變形問題，可以更好的保障隧道工程的順利進行。

3.在施工中，施工人員專業技能對隧道工程施工質量有直接影響，所以需要加強對工人的培訓工作。針對工人培訓少的情況，項目部相關部室組織技術人員、現場作業人員等進行了多次技能培訓和崗前培訓 ，經考試合格后方可上崗；根據圖紙及規范科學編制技術交底，對工人進行技術培訓，針對主控項目施工人員進行詳細的技術及安全質量培訓；定期進行施工質量檢查，確認責任人；對新上崗的工人進行強化培訓，提高技術水平。通過培訓使工人能夠理論聯系實際，對工作有了一定深度的認識，保證施工質量。通過理論培訓和現場指導，極大的增強了技術人員及現場施工人員對濕陷性黃土開挖支護的重要性，提高了生產質量與安全意識。

4.在濕陷性黃土隧道初支施工中，為了更好的保證隧道工程施工質量，需要加強對各個施工環節和工序有效控制。另外在施工中，為了避免發生變形的問題，需要對圍巖自穩能力進行充分利用，對圍巖變形進行有效控制，降低施工風險，保證濕陷性黃土隧道初支施工順利進行。

五、安全保證措施

1.在濕陷性黃土隧道初支施工中，施工安全是非常重要一部分。在具體施工中，相關施工人員進隧道施工之前，需要佩戴好安全帽和其他防護用品，而且在進入隧道之前需要進行登記，需要經過隧道值班人員檢測，嚴格按照進洞掛牌和出洞招牌制度進行執行。在進行施工中，如果發現隧道內有安全問題，需要相關工作人員在危險地段設置明顯標志，然后及時對相關安全問題進行處理。另外在隧道施工中，如果發生的安全問題比較嚴重，需要把全部工作人員撤離危險地段，避免發生人員傷亡，保證隧道初支施工的順利進行。

2.在黃土隧道洞口土石開挖施工中，為了保證坡面的穩定性，需要做好洞口的防排水設施，對洞口坡面零星石塊進行處理，然后在進行開挖施工。在進行開挖施工中，需要對洞門段及時襯砌，從而更好的保證施工安全，保證隧道開挖工作的順利進行。在洞口開挖施工中，如果遇到不良地質的時候，需要及時對邊仰坡采取穩定措施，然后再進行下一步土方的開挖施工。另外在隧道洞口施工中，需要做好排水作業，保證開挖區排水系統通暢，可以更好的避免變形問題發生。

3.在隧道支護施工中，需要工作人員佩帶所規定的防護用品，避免發生安全事故。另外在隧道支護施工中，需要把噴射機、注漿機等設備安置在安全地段，而且需要對相關施工設備定期進行耐壓實驗，保證相關施工設備的使用性能。

4.在隧道施工中，需要對用電安全進行嚴格控制。一是在隧道施工中，需要相關的電工工作人員熟悉用電安全規范，然后進行嚴格執行。在用電管理中，需要做好臨電檔案工作，做好相關記錄。二是在用電管理中，需要對線路開關和相關設備進行定期檢查，保證設備的安全使用。

六、實施效果

在淺埋濕陷性黃土隧道施工過程中，把累計沉降變形量控制在50mm以內，在建設、監理等單位多次對淺埋濕陷性黃土隧道施工的安全與質量進行監督、抽查后，認為淺埋濕陷性黃土隧道施工符合設計要求。

1.社會效益：得到了業主和監理單位的充分肯定和贊揚，為今后的施工提供了較好的施工典范，為創省、創國“優質工程”奠定了良好基礎。因為有效的進行淺埋濕陷性黃土隧道初支變形控制，避免了誤工返工的現象，杜絕了安全隱患。同時也增加了施工班組對項目施工技術的信任。

2.經濟效益：通過對隧道初支變形控制的QC研究，使隧道初支后的沉降變形量控制在預控目標內，動態調整鋼拱架加工制作預留變形量，減少了拱架及混凝土的一次性浪費，及機械使用費。濕陷性黃土隧道長度為1500米，累計節約成本11318.5×1500=1697.77萬元。

3.技術效益：提高了濕陷性黃土隧道的施工安全與質量，為項目及公司積累了經驗，對以后的同類型隧道施工具有指導意義。