高速公路黃土隧道施工技術(shù)及控制要點(diǎn)探討

張韓超

河北光太路橋工程集團(tuán)有限公司 河北邯鄲 056000

我國(guó)道路建設(shè)自改革開(kāi)放發(fā)展至今，其建設(shè)技術(shù)和建設(shè)規(guī)模，已經(jīng)遠(yuǎn)超其他發(fā)展中國(guó)家，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。近年來(lái)，隨著國(guó)家在高速公路項(xiàng)目中的建設(shè)投入日漸增加，我國(guó)的高速公路總里程數(shù)呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢(shì)，且位于世界前列。但高速公路工程的線路長(zhǎng)，跨越多個(gè)施工地區(qū)，部分地區(qū)受到地質(zhì)地形條件的限制，只能建設(shè)隧道，因此，黃土隧道施工是高速公路的施工重點(diǎn)和難點(diǎn)，如果遇到了黃土隧道施工的情況，都要積極加強(qiáng)隧道施工的技術(shù)管理。

1 高速公路黃土隧道施工建設(shè)特征

黃土地區(qū)的地理環(huán)境及地質(zhì)條件非常復(fù)雜而脆弱，給高速公路隧道建設(shè)施工帶來(lái)了很大難度。從施工過(guò)程來(lái)看，黃土地區(qū)的高速公路隧道建設(shè)具有以下特征∶一是隧道施工環(huán)境的復(fù)雜性。該特征與黃土自身結(jié)構(gòu)松散、透水性強(qiáng)、容易沉陷的特點(diǎn)有較大關(guān)系，在建設(shè)施工中如果控制不當(dāng)很容易引發(fā)局部地質(zhì)塌陷，會(huì)嚴(yán)重影響到工程建設(shè)安全；二是施工工序的緊密性。在黃土隧道建設(shè)中，隧道的開(kāi)挖、支護(hù)和排水施工均應(yīng)采取連續(xù)作業(yè)形式開(kāi)展，確保施工工序的緊密性和連續(xù)性，最大程度降低施工風(fēng)險(xiǎn)；三是施工方案的差異性。黃土區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件較為復(fù)雜，在考慮地質(zhì)環(huán)境差異性的同時(shí)，更應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)更符合本地條件的隧道建設(shè)施工方案，確保項(xiàng)目建設(shè)施工的安全和質(zhì)量。在隧道的建設(shè)施工過(guò)程中，不僅要堅(jiān)持重地質(zhì)、管超前、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)的基本原則，還要嚴(yán)格遵循勤量測(cè)、修設(shè)計(jì)、嚴(yán)治水、緊封閉的管理規(guī)范，確保高速公路黃土隧道建設(shè)項(xiàng)目的安全運(yùn)行[1]。

2 高速公路黃土隧道施工技術(shù)及控制要點(diǎn)

2.1 高速公路黃土隧道施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制措施

要想加強(qiáng)高速公路黃土隧道施工質(zhì)量控制，在施工準(zhǔn)備階段需要做好以下幾方面。首先，將施工單位與監(jiān)理單位的相關(guān)人員組織起來(lái)，進(jìn)行《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》等規(guī)章制度的學(xué)習(xí)，對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行熟悉，然后再安排行業(yè)專(zhuān)家召開(kāi)黃土隧道施工技術(shù)專(zhuān)題講座，確保施工單位和監(jiān)理單位的人員可以充分掌握黃土隧道施工特點(diǎn)，并具備符合黃土隧道施工需求的業(yè)務(wù)素質(zhì)。其次，做好技術(shù)交底工作和圖紙會(huì)診工作，加強(qiáng)施工單位對(duì)設(shè)計(jì)文件內(nèi)涵與精神的領(lǐng)悟。之后，施工單位再與設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)人員共同探討和分析設(shè)計(jì)圖紙中存在的問(wèn)題，確保設(shè)計(jì)圖紙與施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況相符。最后，加強(qiáng)施工單位控制測(cè)量資料的審核，確保這些資料經(jīng)過(guò)監(jiān)理單位的批準(zhǔn)，確保這些資料符合相關(guān)規(guī)范要求，確保這些施工組織設(shè)計(jì)科學(xué)合理，切實(shí)可行。同時(shí)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的布設(shè)進(jìn)行審核，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)品的采購(gòu)與存放科學(xué)合理；確保施工提供你現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)設(shè)施、設(shè)備配置以及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)符合相關(guān)要求。

2.2 強(qiáng)化施工圖紙審核工作

因?yàn)楦咚俟匪淼赖囊磺惺┕ば袨槎际且允┕D紙作為參考的，因此，在施工作業(yè)開(kāi)展的過(guò)程中，為了保障施工作業(yè)的規(guī)范進(jìn)行，施工前期需加強(qiáng)施工圖紙的審核，工程企業(yè)應(yīng)安排有關(guān)專(zhuān)家與設(shè)計(jì)部門(mén)、施工部門(mén)等就確定的施工圖紙開(kāi)展詳細(xì)的審核與討論，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果，分析施工圖紙中各個(gè)細(xì)節(jié)的可行性，確定該施工圖紙是否合理，如果存在不合理之處，多個(gè)工程部門(mén)應(yīng)給出統(tǒng)一的修改意見(jiàn)，對(duì)施工圖紙加以?xún)?yōu)化和調(diào)整。一旦施工圖紙中存在不合理的地方，且后續(xù)施工中按照該施工圖紙來(lái)組織施工作業(yè)，將會(huì)導(dǎo)致隧道施工的效果不理想，隧道結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定難以保持。因此，為了避免施工圖紙審核不到位所引起的工程問(wèn)題，工程企業(yè)在施工作業(yè)之前，應(yīng)安排專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員、隧道工程專(zhuān)家等對(duì)施工圖紙加以全面審核，針對(duì)施工圖紙中的有關(guān)細(xì)節(jié)展開(kāi)詳細(xì)的討論，在審核優(yōu)化的基礎(chǔ)上保障隧道施工圖紙的合理性[2]。

2.3 黃土隧道深淺埋界限劃分

①在理論研究與數(shù)值模擬方面，現(xiàn)有理論研究與數(shù)值模擬過(guò)程中對(duì)各參數(shù)的取值均是理想條件下的參數(shù)值，其對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果影響顯著，數(shù)值模擬能否真實(shí)表達(dá)實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)情況還需要進(jìn)一步研究。因此，考慮結(jié)合實(shí)際工程選用修正的圍巖參數(shù)，并在數(shù)值分析中選用修正參數(shù)的本構(gòu)模型進(jìn)行模擬，同時(shí)將理論研究與數(shù)值分析相結(jié)合是今后的發(fā)展方向。②在模型試驗(yàn)研究方面，模型試驗(yàn)主要有離心模型試驗(yàn)和重力相似試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，目前試?yàn)存在一定的局限性，用模型試驗(yàn)雖然能夠反應(yīng)隧道在實(shí)際工程中的受力狀態(tài)及變化規(guī)律，但對(duì)確定隧道深淺埋分界深度的意義需要進(jìn)一步探討。因此，在研究中應(yīng)將模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合進(jìn)行綜合的對(duì)比研究，減少模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬的缺點(diǎn)。③在濕陷性黃土地區(qū)，降雨等地下水的遷移具有時(shí)間的不連續(xù)性和空間的不均勻性，黃土參數(shù)具有水敏性的特點(diǎn)，考慮黃土濕陷性和黃土介質(zhì)參數(shù)的空間、時(shí)間變異性對(duì)隧道深淺埋界限劃分的影響需要進(jìn)一步深入研究，提出更適合濕陷性黃土隧道深淺埋界限判定的方法，并通過(guò)模型試驗(yàn)和工程實(shí)踐驗(yàn)證方法的正確性。

2.4 滲流作用下黃土含水率變化

①通過(guò)鉆孔取樣、掌子面取樣監(jiān)測(cè)，揭示了自然狀態(tài)、施工排水、施工降水、水位恢復(fù)等不同條件下隧道影響范圍內(nèi)黃土含水率演化規(guī)律，結(jié)果表明，地下水滲流作用是控制隧道洞身含水率變化的主要因素。②自然滲流狀態(tài)下隧道洞身黃土含水率平均為25.9%；施工排水階段受滲涌水影響，黃土含水率平均上升到31.3%；采取地表降水后，黃土含水率下降為25.4%；水位恢復(fù)后，黃土含水率平均上升到29.4%。不同工況條件下，隧道洞身拱頂、上拱腰、下拱腰含水率變化值為1.4%-13.1%，其中在水位恢復(fù)階段不同位置含水率變化值最大[3]。

2.5 注漿施工工藝

①確定位置。根據(jù)斷面尺寸標(biāo)記鉆孔位置、鉆孔角度。根據(jù)設(shè)計(jì)情況在斷面位置用紅油漆將鉆孔位置標(biāo)出，將鉆具位置擺放到相應(yīng)孔位，根據(jù)標(biāo)記的鉆孔方向?qū)@機(jī)調(diào)整到正確位置。②鉆孔。確定孔位，確定鉆孔的角度參數(shù)，確定后鉆機(jī)采用慢鉆速、低壓力，使用鉆進(jìn)至1.8m位置后，每個(gè)孔位安裝1.5m的空口管。③加工鋼管。在孔口管周邊用60-90cm長(zhǎng)的麻絲成紡錘形進(jìn)行纏繞，使用直徑108mm、厚度4mm無(wú)縫鋼管進(jìn)行加工，鋼管長(zhǎng)為1.5m，鋼管達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，使用化學(xué)錨固劑進(jìn)行錨固，保證在注漿過(guò)程中鋼管穩(wěn)定且不漏漿。④前進(jìn)式分段注漿。帷幕注漿施工過(guò)程中，每次鉆孔4-6m后即進(jìn)行注漿，待注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)后，繼續(xù)鉆進(jìn)4-6m，再重復(fù)上述過(guò)程，根據(jù)上述施工程序一直施工至設(shè)計(jì)深度。鉆注分段長(zhǎng)可以根據(jù)洞內(nèi)圍巖實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.6 加強(qiáng)隧道開(kāi)挖施工的質(zhì)量管控

黃土隧道開(kāi)挖施工具有較大難度，這是因?yàn)辄S土開(kāi)挖不僅受滲水影響，地質(zhì)層也具有一定的擾動(dòng)因素，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成不利影響，容易引起隧道陷落等施工問(wèn)題。在開(kāi)挖施工中不僅要考慮隧道出口試驗(yàn)段開(kāi)挖的技術(shù)工藝，還要注意隧道開(kāi)挖中變形問(wèn)題的科學(xué)分析和及時(shí)處理。以短臺(tái)階法為例，在開(kāi)挖質(zhì)量管理中應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)的控制：①在隧道開(kāi)挖前應(yīng)做好安全評(píng)估及施工技術(shù)的前期準(zhǔn)備工作，要求在評(píng)估過(guò)程中切實(shí)做好隨帶上方?jīng)_溝、陷穴、落水洞、地裂縫等問(wèn)題的處理預(yù)案及應(yīng)對(duì)措施。要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工步驟有序推進(jìn)，在淺埋、偏壓路段可增加選測(cè)項(xiàng)目的量測(cè)，量測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)做好回歸分析。②在開(kāi)挖中，應(yīng)做好每循環(huán)進(jìn)尺距離管理，在小凈距隧道建設(shè)施工時(shí)，應(yīng)確保左右洞掌子面距離大于3D，并做好未開(kāi)挖側(cè)保護(hù)土體的寬度控制工作。監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸和范圍進(jìn)行布設(shè)，特殊地段應(yīng)該做好加密處理，間距不大于5m。一旦圍巖變形較大，則可在上臺(tái)階加設(shè)臨時(shí)仰拱完成支護(hù)，要求仰拱與掌子面距離保持在30m以?xún)?nèi)。③項(xiàng)目施工中應(yīng)建立及時(shí)、有效、完善的監(jiān)控量測(cè)預(yù)警機(jī)制。當(dāng)圍巖變形速率大于10mm/d或累計(jì)變形值大于10cm時(shí)，必須按照既定的應(yīng)急處置預(yù)案及時(shí)處理[4-5]。

2.7 將施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理措施落到實(shí)處

為了保證高速公路黃土隧道施工的順利進(jìn)行，需要將施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理措施落到實(shí)處。施工單位必須要向施工現(xiàn)場(chǎng)的所有工作人員傳達(dá)安全管理要求，做實(shí)做細(xì)安全技術(shù)交底工作，確保所有的工作人員都了解施工現(xiàn)場(chǎng)安全隱患的具體所在，并發(fā)揮眾人所長(zhǎng)，制定有針對(duì)性的隱患消除措施。其次，加大安全生產(chǎn)投入，提前儲(chǔ)備充足的施工物資，例如隧道逃生管道、口罩、手電、消防設(shè)施以及照明設(shè)施等，并將這些施工物資的作用充分發(fā)揮出來(lái)。再次，加強(qiáng)施工人員的安全培訓(xùn)教育，通過(guò)班前教育、班后總結(jié)和過(guò)程演示等方式的綜合利用來(lái)提高施工人員的安全意識(shí)。最后，定期檢查并維修施工現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)設(shè)備、線路以及管道，確保設(shè)備、線路以及管道處于正常運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)模式進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)生產(chǎn)進(jìn)度與安全管理要求的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)，來(lái)降低各類(lèi)安全事故的發(fā)生率。

2.8 切實(shí)做好隧道內(nèi)部的防水防漏工作

做好高速公路黃土隧道的防水防漏工作，對(duì)于提升隧道施工進(jìn)程和整體工程質(zhì)量具有非常重要的意義，黃土隧道防水施工的關(guān)鍵在于防水卷材的科學(xué)合理敷設(shè)。具體在敷設(shè)防水卷材時(shí)，順邊墻鋪設(shè)、順拱部環(huán)向鋪設(shè)是兩種主要的方式，在敷設(shè)過(guò)程中應(yīng)確保防水卷材的粘結(jié)度和搭接度，其應(yīng)分別保持在15cm和10cm以上，避免因卷材過(guò)松、過(guò)緊而導(dǎo)致滲水漏水的問(wèn)題發(fā)生[6]。

2.9 實(shí)施全程施工監(jiān)督機(jī)制

高速公路黃土隧道施工中的質(zhì)量、安全等問(wèn)題可能出現(xiàn)在施工各個(gè)環(huán)節(jié)中，因此，為促進(jìn)施工作業(yè)的高效開(kāi)展，高速公路黃土隧道施工作業(yè)中，施工企業(yè)應(yīng)不斷完善施工監(jiān)督機(jī)制，在完善的監(jiān)督制度指導(dǎo)下開(kāi)展規(guī)范化的施工作業(yè)，發(fā)揮施工監(jiān)督機(jī)制的指導(dǎo)與約束作用，避免施工人員在隧道施工中的一切不規(guī)范施工行為。通過(guò)全過(guò)程的施工監(jiān)督，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量和安全問(wèn)題，保障相應(yīng)施工問(wèn)題的早發(fā)現(xiàn)和早處理。施工監(jiān)督工作開(kāi)展的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照監(jiān)督機(jī)制中所規(guī)定的監(jiān)督內(nèi)容、范圍和流程來(lái)實(shí)施，一旦發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量安全問(wèn)題，應(yīng)立即向有關(guān)部門(mén)反饋，并由多個(gè)部門(mén)的協(xié)商來(lái)制定有效的問(wèn)題處理對(duì)策，最大程度上保障施工問(wèn)題的及早處理[7-8]。

3 結(jié)語(yǔ)

新時(shí)期，隨著我國(guó)黃土地區(qū)高速公路隧道項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量的逐漸增多，建設(shè)施工者必須提前對(duì)施工區(qū)域開(kāi)展系統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境勘察，在施工環(huán)節(jié)中規(guī)范隧道開(kāi)挖、支護(hù)、防排水的各項(xiàng)施工工藝，加強(qiáng)施工過(guò)程的建設(shè)質(zhì)量管控，切實(shí)有效地提升高速公路黃土隧道建設(shè)施工質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)在黃土區(qū)域建設(shè)高速公路隧道工程的發(fā)展積累更多富有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。