黃土隧道施工技術與安全控制研究

曹格濤

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

黃土具有特殊的性質，無論是其強度還是承載力都相對較低，一旦遇到水，就會出現濕陷或坍塌的問題。而且黃土還會出現不可逆性的變形情況，給隧道工程施工帶來極大的難度，提高了工程施工的風險性。因此，為了保障公路隧道工程施工的安全性，確保人身財產安全，就要強化黃土隧道施工技術，加強安全防控措施，利于更好地促進我國公路隧道工程長遠、健康的發展。

1 黃土隧道施工技術要點

1.1 進洞支護作業

（1）一般選擇在洞頂的位置開展截排水溝的工作。在洞頂水系進行調查，根據分析結果及時找到水流的主要走向以及水流量的總數據。為了更好地對地表水聚集和滲入情況進行控制，要合理布置截排水溝，同時還要對山體地表中的沖溝、陷穴等情況按照合理、正確的比例用灰土進行回填。將陷穴采用石灰或水泥改良土填充陷穴，用小型機具層層夯實，同時填充石灰或水泥改良土應略高于周圍土體，防止積水下滲。

（2）加強對坡面的防護。在開展該項工作的過程中，仰坡完成開挖之后，利用錨噴的方式對其加強防護，利于更好的保障施工方式的穩定性和堅實性。在開展錨噴作業的過程中，混凝土材料的厚度采用15cm，可以保障施工的安全性，錨噴作業需要3 次完成。選擇長2.5m、直徑為22mm 的錨桿，按照1.0m×1.0m 的間距布置成一個梅花的形狀。鋼筋網的大小為20cm×20cm、直徑參數為8mm，每個相鄰之間的鋼筋網在搭接的過程中不可以超過10cm，采用焊接的方式將鋼筋網片固定在錨桿的最低端。

（3）明挖段作業。為了減少明洞以及洞口在施工過程中對管棚作業造成的影響，需要在開工之前，將施工超前管棚的作業范圍開挖出來。

1.2 掘進和支護施工

（1）V 級圍巖段上臺階作業。施工工作進入到洞口之后，要嚴格按照短開挖、少擾動的原則，對施工過程中的各項程序進行合理優化，采用精細化的組織方法來配合隧道施工作業順利開展。對于洞口的淺埋地段、偏壓地段，要對超前管棚進行合理化的使用，不斷強化整個施工土體的強度，并在此基礎上對圍巖應力的限制因素進行重新分布。在開展作業的過程中，相關施工人員要對鋼拱架支護進行加密，確保每個環節上的循環開挖進尺可以達到0.5m。在超前支護作業已經逐漸完成預期的效果之后，隧道拱部要采用環形的開挖方式進行開挖。對于隧道的掌子面在預留的核心土上，為了更好地保障開挖作業的效果，將長度控制在5m，與兩邊的開挖輪廓要有一定的距離即2m，拱部設置為1.9m。穿越淺埋段后，要采用循環的方式進行進尺，嚴格按照設計的標準對鋼拱架的間距情況進行全面的把控，確保間距合理性。隧道開挖作業完成之后，要積極組織相關的施工人員對鋼拱架進行安裝，將支護體系的安裝工作及混凝土的封閉支護作業合理、順利完成。

（2）噴錨支護作業。在混凝土進行噴射過程中，一定要確保水泥與材料之間的質量，保障兩者之間的配比。在本次工作的過程中要選擇較為普通的硅酸鹽水泥、中粗砂，其中粗砂的細度模數一定在2.5mm 以上，另外還要對粗砂的材料進行檢測，確保其含水量可以達到6%。料級配主要選擇的是連續性的級配，所采用的速凝劑，一般時間規定在5min 以內，且終凝的時間要控制在10min，切記不可超出10min。合理配置施工過程中水泥和砂石的比例，最佳配比為1 ∶4。在開展該項工作的過程中，如果一旦發現存在失穩的現象，就要立即采用噴射混凝土封閉的方法進行處理。研究表明，采用合理設置錨桿的方法進行處理，其完成效果也非常顯著。

（3）初期支護作業。為了有效避免出現初期支護所產生出的下沉量超過實際預留的情況，要積極地做好相關的預防措施，具體措施如下：①在上半斷面初期支護較為穩定的情況下，要對上臺階的鋼拱架、拱腳的位置上增加一個鎖腳錨桿，就可以在很大程度上避免拱架、圍巖出現任何變形的問題，甚至還可以有效降低下沉現象的發生率。鉆進工作開展之后，要積極做好注漿作業，在兩側按照相等的距離加設5 根錨桿。②開展上臺階開挖工作之后，如果遇到坍塌的路段，需及時選擇附近的鋼拱架，在相應的部分增加縱向的連接托梁，3 道即可。這樣可以在很大程度上確保榀架的承受程度及此工程施工的安全性，降低風險事件的發生率。③V 級圍巖下臺階在實際執行的過程中，一定要嚴格按照錯開的開挖作業順序執行，將間距控制在5m 以內，在這個過程中一定要注意兩側的邊墻不可以采用對開的方式進行作業。④鋼拱架接腿這個環節在整個施工的過程中，一定要對正連接，這不僅能避免出現空隙的現象，而且能在很大程度上保障拱腳的穩定和牢固性。

2 黃土隧道施工安全控制

2.1 質量控制措施

（1）嚴格對管棚角度的質量進行控制。緊抓噴射砼工藝，對制作的砼料的配比進行嚴格的控制，唯有材料配比合理，才可以保障該項工程的安全性和穩定性；結合實際情況加入適量的外加劑，并正確采用分層噴射的方法進行作業，這種方法可以有效保障作業的質量。在安裝拱架的時候一定要注意兩個方面：①螺栓的松緊度；②焊接連接筋的質量。

（2）在施工的過程中要對錨桿的質量進行控制。鉆孔角度要與錨桿的長度相吻合，鋼筋網和圍巖兩者之間要進行緊密的貼合。在施工的過程中要將鋼筋網連接起來，達到牢固、嚴絲合縫的效果，以免影響到下一個工序的開展，例如在噴射砼的時候會對鋼筋網產生震動，進而降低噴射砼的整體質量。

（3）將拱腳的積水、淤泥等雜質全部清除，通過打拱腳錨桿或者是擴大拱腳可以對拱腳進行加固，并加強對其進行縱向的連接。

（4）對圍巖的測量工作進行及時檢測，拱頂、拱腳的情況進行全面的觀察。根據實際觀察情況對初期的支護以及施工過程中所依據的參數進行合理化的調整，同時還要對反控圖的情況進行實時檢測。

2.2 安全控制管理措施

為了更好地保障施工技術的應用效果，降低安全事故發生的概率，要積極做好各項安全教育工作、檢查工作。在施工之前對施工人員的技術水平和專業知識進行培訓和指導，同時還要加強安全防范措施和技術操作的實踐考核，構建完善的安全管理體系。（1）構建隧道人員定位系統。隧道人員定位系統是集隧道視頻監控系統、施工人員考勤、區域定位、安全預警、災后急救、日常管理等功能于一體，也是國內技術領先、運行穩定、設計專業化的隧道施工現場監測系統。其能使管理人員隨時掌握施工現場人員、設備的分布狀況和每個人員和設備的運動軌跡，便于進行更加合理的調度管理以及安全監控管理，利于確保隧道作業順利的開展。（2）完善隧道門禁系統。第一，人行通道門禁。在隧道口設置人行通道閘機，閘機的兩側設置兩臺人臉識別系統。當施工人員需要進洞時，首先需要進行人臉識別成功后,方可刷卡進入隧道。第二，車行通道門禁。在隧道安裝車行通道閘機，兩側安裝遠程藍牙傳感器，當車輛進洞時藍牙傳感器掃描到安裝在車里的藍牙卡，發出開閘的指令，閘機就會自動開啟，車輛順利通過后閘機就會自動落下。系統自帶遙控控制，當網絡出了問題后，可通過遙控控制進行拾桿。

2.3 構建完善的安全管理體系

安全管理體系利于更好地保障隧道工程施工作業的安全行。在開展隧道作業的時候一定要對該工程的情況和性質進行深入行的調查，包括施工單位情況、安全監理單位情況等。對各個管理單位的情況進行分析和調查，并結合工程施工的情況，對所存在的安全隱患和風險性進行預測，并制定相應的防護措施，做到防患于未然。

3 結束語

綜上所述，近些年來，我國公路隧道工程行業的不斷發展促使我國公路隧道施工建設有了進一步的推進，其中黃土隧道施工技術在公路隧道工程整體建設進程中取得了優異的成績和突破性的進展。公路隧道工程單位為了確保施工可以順利開展，提高黃土隧道施工的質量和安全性，不影響施工的進度，施工人員就要對黃土隧道施工技術要點進行嚴格的把控，加強安全管理措施，嚴格按照工程的規章制度執行，以有效提高黃土隧道的質量和安全，推動高速鐵路企業的發展。