大跨度黃土隧道施工技術探討

摘 要：在大跨度隧道的建設項目中，如果隧道的地基部分是黃土土質(zhì)，由于受到黃土土質(zhì)物理特性、構造以及水作用的相互影響與制約，很容易致使土體自承能力出現(xiàn)不足的問題。因此，對于大跨度的黃土隧道建設工程項目，做好施工技術的質(zhì)量控制工作十分重要。文章主要探討了大跨度黃土隧道工程項目的主要施工技術，以期提高黃土隧道工程的質(zhì)量水平，促進國家基礎建設工程的穩(wěn)定發(fā)展。

關鍵詞：大跨度；黃土隧道；施工技術

前言

隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，國家加大了各種基礎性設施的建設力度，隧道工程建設項目也隨之增加。隧道施工屬于地下建設工程中的一種，施工單位需要嚴格按照隧道施工的相關規(guī)范及技術要求進行施工。對于隧道施工過程中出現(xiàn)的問題須立即整改，以避免或者減少隧道質(zhì)量問題的產(chǎn)生。同時，為保證隧道工程的質(zhì)量水平，建設、設計和監(jiān)理等參建單位應做好對隧道施工單位施工技術的管控工作，最終實現(xiàn)隧道工程的經(jīng)濟和社會效益。

1 影響大跨度黃土隧道工程施工質(zhì)量的因素

在隧道工程的施工過程中，很容易出現(xiàn)坍方的問題。其產(chǎn)生原因主要包括以下幾點：（1）自然因素的影響：主要是指隧道工程建設區(qū)域的地質(zhì)狀態(tài)、受力情況和地下水的變化情況等。（2）人為因素的影響：具體包括隧道施工之前對建設區(qū)域的地質(zhì)水文勘探工作的準備不夠；設計存在不合理之處；施工時存在施工方法不當或者未按照要求實現(xiàn)支護強度等。（3）黃土地質(zhì)強度的影響：隧道開挖前，在天然的應力作用下隧道內(nèi)的土體會處于較為平衡的狀態(tài)。開挖隧道時會破壞土體原本的平衡狀態(tài)，由于黃土土質(zhì)的強度較低，如果應力超過黃土自身的強度，土體則會形成一定程度的松動，最終導致塌方問題。因此，在處理坍方的問題時，應對小坍方的部分進行“先支后清”、對大坍方的部分進行“先棚后穿”以及“治坍需先治水”的基本原則。施工人員應采用注漿的方法對圍巖進行加固，在隧道進出口的地段，則可使用超前小鋼軌和小鋼管實現(xiàn)加固坍體的效果。同時，一定切忌盲目清方，一旦破壞了隧道內(nèi)巖石的暫時穩(wěn)定性，很有可能出現(xiàn)更為嚴重的坍方事故。

2 黃土的特性

黃土的特性主要分為老黃土特性和新黃土特性兩種，具體表現(xiàn)如下：（1）老黃土由于受到地質(zhì)的嚴密積壓，致使顆粒之間較大的孔隙不存在濕陷性，因而提高了老黃土的承載力；同時，由于埋藏較深，使得老黃土的含水率較高，通常可以實現(xiàn)15～40%。但是，其與隧道原始的地應力比較強度仍然偏低。因此，會出現(xiàn)塑性變形的情況。（2）新黃土通常覆蓋于老黃土上層，厚度約為30-50m，同時具有質(zhì)地均勻、低含水率（5-15%）、多孔、結構松散和容易形成軟弱層等特性。致使在受到隧道開挖的影響時，很容易導致塌方的問題[1]。

3 大跨度黃土隧道工程的施工技術

3.1 準備工作

為了保質(zhì)保量的完成隧道施工工藝，一般情況下，在施工前相關單位應該仔細的勘察施工區(qū)域的自然條件、地質(zhì)情況等。并進行詳細記錄和研究，在討論后選擇最優(yōu)化的設計方案。如果隧道的施工風險比較高，則需要對其風險進行科學的評估。為保證隧道實現(xiàn)安全施工，需要編制相應的安全施工方案和風險防范方法，并在隧道開始施工前，完成安全施工的技術交底工作。

3.2 洞口的施工技術

隧道建設工程的洞口，通常在新黃土范圍內(nèi)。在天氣干燥時，其強度比較高；在受到降水等影響下新黃土的土體會趨向飽和，致使塑形變形逐漸增大。尤其是經(jīng)過多次干濕膨脹及收縮以后，新黃土的土體很容易產(chǎn)生裂隙，致使土體的強度明顯降低，在受到大氣降水的催化時，洞口部位就會出現(xiàn)塌陷或者滑坡等問題。因此，在進行進洞作業(yè)之前，應該先核對隧道洞口部位的淺埋、偏壓及滑坡體的范圍等情況。如果隧道處于新黃土的特軟弱的圍巖范圍，且埋藏比較淺時，則需重新慎重的考慮進洞位置，以免造成不必要的安全事故。

3.3 隧道開挖的施工技術

在進行隧道開挖的施工環(huán)節(jié)，應重點注意以下幾個方面：（1）在進行隧道開挖的環(huán)節(jié)，應使用二臺階法及三臺階的七步流程法進行開挖，通常需設置臨時仰拱以對V級和V級加強的地段實現(xiàn)相應處理。隧道開挖方法主要使用的是短臺階法，為保證施工的安全性，對同一臺階兩側的施工應至少錯開3-4m，且不允許對同一臺階的相同斷面進行同時開挖。（2）在隧道開挖時，一定要做好各臺階循環(huán)進尺的控制工作。在進行單次開挖的循環(huán)進尺時，上臺階應該控制為1-2榀拱架，中臺階和下臺階應控制為2榀拱架。對臺階的施工長度，如果采用三臺階法應控制為5m，二臺階法則控制為10m，仰拱一次的開挖長度需控制在3m內(nèi)。仰拱和二襯的步距均應嚴格按統(tǒng)一標準進行控制。此外，下臺階完成開挖后要立即進行仰拱混凝土的施工工序，再根據(jù)圍巖的量測結果，進行二次襯砌[2]。（3）在完成黃土隧道開挖后，應該全面實施人機結合的開挖方式，嚴禁完全使用機械設備開挖[3]。在開挖的過程中，通常需預留出一定程度的開挖斷面，然后再通過人工方式準確的開挖至標準斷面。在開挖中，避免或者減少超挖的現(xiàn)象，應注意結合新、老黃土的特性進行施工，一旦超挖，應使用噴射砼填平。開挖完掌子面以后，應該預留核心土，以對掌子面及臺階底部出現(xiàn)的變形進行合理的約束。如果黃土隧道的底部為巖石，必須進行弱爆破，并及時封閉掌子面。

3.4 初期支護的施工技術

在隧道的初期支護環(huán)節(jié)，應嚴格按照設計要求進行初期支護，具體施工要求如下：在完成隧道的開挖后，應立即開展初期支護并封閉成環(huán)；對于邊墻部分，隧道開挖完成后應立即落底接長鋼架的處理工作并封閉成環(huán)。同時，一定要控制好鋼拱架的加工質(zhì)量和連接工作；在對隧道圍巖的分級出現(xiàn)爭議時，通常按提高一級等級的方法進行處理，對于圍巖的分級變化較頻繁的情況，通常將圍巖較差地段向圍巖情況較好地段方向延伸5-10m。在隧道內(nèi)施工時，如果斷面出現(xiàn)突變，比如向正洞進行斜井開挖、設置通風機段或者隧道內(nèi)開挖避車洞等情況下，通常需提高一個等級的圍巖，同時設計單位應對支護參數(shù)進行相應調(diào)整。

3.5 隧道二襯的施工技術

在隧道施工中的偏壓、淺埋、黃土隧道以及軟弱圍巖地段，二襯工作需要及時跟進，應盡量的縮短開挖與二襯工作的距離，才能有效縮短暴露時間。對特殊段落則應進行單工序施工，以保證施工質(zhì)量達標。對于圍巖較差的地段，在進行襯砌工作時應逐漸向圍巖情況較好的地段延伸，延伸長度應控制在5-10m之間。

3.6 附屬洞室和下錨段的施工技術

在進行隧道的附屬洞室施工時，具體要求包括附屬洞室的拱架須和其他部位一致；應該實現(xiàn)一次性完成安裝并且落到底部；在進行混凝土噴射時，可采用隔離或者預留洞口位置的方式；小避車洞可在二襯施工完成時進行鋼架割除做好防水工作，與二襯作業(yè)同時進行。此外，對于隧道施工中下錨段襯砌環(huán)節(jié)，應提前分析襯砌臺車的適應性，使其正常運作以盡早完成襯砌。

4 結束語

綜上所述，做好大跨度黃土隧道工程的質(zhì)量管控工作十分必要。隧道工程施工質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關系著人民的生命及財產(chǎn)安全。因此，做好大跨度黃土隧道工程的施工工藝十分關鍵。施工單位應該保證隧道施工過程中每一道施工工序的質(zhì)量，盡量避免或者減少安全隱患問題的發(fā)生。同時，施工單位應注意不斷提高隧道施工人員的技術水平，采用新技術、新設備和新工藝確保隧道工程可以保質(zhì)保量地完成，進而促進隧道建設工程的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]孟兆偉.大跨度黃土隧道安全施工應對措施[J].價值工程，2014，1（13）：116.

[2]樊東.大跨度黃土隧道施工技術探討[J].科技資訊，2013，1（5）：53.

[3]楊巨武.大跨度黃土隧道施工技術[J].城市建設理論研究（電子版），2013，1（9）：2.