黄土隧道浅埋段施工技术探究

王锡亮

引言

随着我国隧道浅埋施工的不断发展，其在施工过程中稳定性较差，由其是在黄土隧道浅埋段施工存在容易坍塌冒顶的安全隐患，为了确保隧道浅埋段的施工安全，需要加强黄土隧道施工技术、施工质量管理，本文中，结合某工程展开对黄土隧道浅埋段施工技术的研究。

1 工程概况

某双线隧道，全长共（2359）m，隧道洞身处于直线位置上，以黄土做为洞身建造材料，洞身纵坡为3‰的单面上坡。该隧道在衬砌之后，截断面的宽度为12.81m，高8.68m。

该隧道所处的地理位置为黄土高原沟壑，与地面之间存在约11～60m高度差，在该区域内沟壑相互交错，沟壑间存在约为20～60°的自然坡度，若对隧道的顶谷进行深切，会发现其大多数呈现“V”字型，地表山坡被黄土均匀的覆盖，并且在梁顶处，植被的覆盖率较低。

2 施工方案

施工过程中必须严格遵守“管超前、短进尺、强支护、勤量测、早成环”的施工原则，这是因为黄土基底将为松散、承载力很较低、侧应力很大、容易湿陷及埋深浅。对于黄土隧道最终整体的施工方案主要运用三台阶临时仰拱法及横撑法，具体为将整个洞身总共分成上、中、下三个台阶，其中对于上导坑，采用环形预留核心土开挖初期支护紧跟；对于中、下导坑采用两侧边墙间隔开挖支护，下导施作后紧跟仰拱，对于二次衬砌期间采取自动计量集中拌和混凝土，并且采用自行液压式衬砌台车泵运送混凝土进行施工。

增加地质检测和预报的次数是施工过程中非常必要的，另外，对于初期支护应该尽可能早进行成环封闭，后期必须持续的不断的进行监控和量测，并且将产生的数据及时的进行分析从而以便于高效的指导施工。

3 隧道初期支护施工

不同的土质的洞身，其初期支护的方法也不尽相同。根据上面例子中隧道洞身的黄土材质，可以采取锚喷支护。这是因为锚喷支护不仅拥有良好的紧贴性和密闭性还具有一定的延展性，这使得它可以阻止土体发生一定的变形，并且一旦发生形变后其有一定的弹性，即使同被加固土体一起发生移动也不会失效。

3.1 初喷混凝土

对于开挖修砌完毕的隧道，为了封闭开挖面并且进行找平，必须立刻喷涂3～5cm厚的混凝土，这可以有效防止由于围岩应力过于集中以及土体变形而致使的隧道坍塌现象的发生。

3.2 锚杆施工

对于砂浆锚杆的施工，其具体的工艺顺序为施工准备阶段、布孔、钻孔、清孔、注入砂浆、插入杆体、安装锚杆垫板和复喷混凝土覆盖垫板。其中对于钻孔阶段不可以采用水钻的方法，要采用电煤钻打锚杆孔；对于锚杆的安设必须首先进行注浆而后进行插入，锚杆孔钻取成功后要进行对孔的清洁，主要是用高压风的方法，然后注入水泥砂浆，注入体积约为孔体积的2/3，然后将规格为φ22、L=3.5m锚杆体插入后安装锚杆垫板，需要注意的是锚杆的杆体插入孔内的长度不可太短，必须大于所设计长度的95%，除此之外，垫板螺母必须待砂浆强度一定时才能上紧。

3.3 铺设钢筋网

一般情况下，钢筋网在锚杆施作后在进行安设，但若围岩松散，拱部不牢固易坍塌等情况，钢筋网可先行实施。其中钢筋网的规格为20cm×20cm网格以及φ6.5的钢筋。网片与网片之间的搭接必须保证是一个网格。

对于钢筋网铺设的厚度必须不能小于3cm，且紧贴岩面。保证将各个连接处均进行点焊，保证钢筋网的安全稳固性且在喷射时不会收到影响而产生晃动。

3.4 型钢拱架施工

若是新黄土作为洞口处及洞身的土质时，必须采用纵向间距为60cm型号为I25a工字钢拱架进行加强支护；若是稳定性好的老黄土作为洞身土质时，采用纵向间距为80cm型号为I20a工字钢拱架进行加强支护。

在洞内，钢架的安装时间主要在初喷混凝土和铺设钢筋网之后，采用锁脚锚杆进行钢架两侧墙脚和拱脚的固定工作，并且在钢架之间设立纵向的连接筋。

3.5 喷射混凝土施工

采用湿喷法对混凝土进行喷射，喷厚控制标志钉的设立可以有效控制喷射厚度。另外，对于所选喷射原材料要进行试验以保证原材料的质量。并且各原料的配比要严格按施工要求。

4 隧道防排水系统施工

4.1 纵、横向排水盲管施工

排水盲管由纵向盲管、环向盲管和连接盲管组成。其中是HDPE80双壁打孔波纹管作为纵向排水盲管并且沿纵向设置于左、右两侧距离侧沟地板20cm处，间距为10m；HDPE50打孔波纹管作为环向排水盲管设置于隧洞周边，间隔为10m。另外，隧道侧沟均直接与环向盲管和纵向盲管相通。在施工期间，对于洞内排水设施必须定时并且彻底的进行清洗以保证管道的畅通。

4.2 横向排水管施工

横向排水管分为两种，一种是横向排水管（φ100PVC），主要作用是将侧沟堆积的污水输导至预埋钢筋混凝土排水管的中心处，每30m布设一处。另一种是横向排水管（φ80PVC），主要作用是将道床面的积水输导至预埋钢筋混凝土管的中心处，每30m布设一处。这两种方式均在仰拱混凝土施工时进行预埋。

4.3 中心排水管

中心排水管是一种孔径60cm和壁厚6cm的混凝土管，其布设位置为仰拱填充内，其主要作用是将侧沟处及道床面的积水输导至管线之外。另外，以30m为间隔来设置检查井，具体尺寸为（长×宽×深）1m×1m×1.26m，检查和疏通管道就可以通过这个检查井来进行以确保排水的畅通。

4.4 防水层施工

防水层的施工时间为初期支护稳定后和二次初砌施工前。其选用土工布（土工布：400g/m2）和EVA防水板（厚1.5mm）为材料，并且按照工艺要求进行，铺设工艺要求如下：

（1）对于锚杆、钢筋网等这些凸出部分，应先将其切断，然后用平抹砂浆素灰；当存在凹凸不平的混凝土时，应及时对其进行混凝土的补喷以使其表面能够平整圆顺，要注意的是凹凸程度不能不能超过±5cm。

（2）将土工布铺在初喷的混凝土表面部分，用射钉锚钉固定，其中水泥钉的长度必须大于50mm，平均拱顶点3～4个/m2，边墙点2～3个/m2；将土工布固定于拱顶中心并且逐渐向两边拱脚和边墙对称处进行固定，控制搭接长度大于5cm。

（3）土工布施工后，紧接着就是防水板的施工，在铺设前对隧道中线进行测画也是必要的，防水板的铺设方式是由拱顶中心开始向两侧进行，连接方式是通过采用自动爬行手动热焊器将防水板焊在衬垫上，同时使用该仪器将将防水板焊成一个整体，防水板之间采用边墙压拱部，下部压上部的搭接原则。

5 隧道二次衬砌

5.1 施工方法

为了提升衬砌的工作速率并保障洞身的安全，长液压钢模板衬砌台车必须配备。使用HBT60C型混凝土输送泵进行混凝土灌注，采用插入式振捣器振捣，长液压钢模板衬砌台车本身的附着式振捣器也可以配合振捣施工。

5.2 拆模和养护

对于二衬拆模不可以太早进行，因为混凝土的结构安全及质量必须得到保障，又要配合台车的周转，混凝土强度达到8.0MPa以上的承重结构最为标准；而对于那些围岩压力较大的必须等到混凝土100%达到设计强度后才可以进行拆除。高压水喷雾可以用于隧道衬砌混凝土的养护，这可以有效防止围岩被隧道的积水所浸泡后的不稳固。

6 结束语

隧道浅埋段施工安全风险高，尤其是黄土隧道浅埋段施工风险更高。施工队伍可通过加强施工前的超前地质预报和施工过程的监控量测，严格隧道施工过程控制，以此来确保黄土隧道浅埋段的施工安全。