衛(wèi) 石 磊

(山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)咨詢有限公司，山西 太原 030006)

眾所周知，在干旱條件下形成的黃土結(jié)構(gòu)比較松散，通常呈垂直節(jié)理發(fā)育狀態(tài)，具有結(jié)構(gòu)層次不明顯、透水性強(qiáng)、沉陷性的特點(diǎn)。在這種地質(zhì)條件環(huán)境下進(jìn)行隧道項(xiàng)目的建設(shè)施工，對(duì)施工技術(shù)和組織實(shí)施就提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，必須要有針對(duì)性地規(guī)劃和設(shè)計(jì)好我國(guó)黃土區(qū)域的高速公路隧道建設(shè)施工的技術(shù)創(chuàng)新和工藝提升工作。

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)施工帶來了很大難度。從施工過程來看，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，隧道的開挖、支護(hù)和排水施工均應(yīng)采取連續(xù)作業(yè)形式開展，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[1]。在隧道的建設(shè)施工過程中，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[2]。

2 高速公路黃土隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 前期開挖施工

鑒于黃土地質(zhì)自身的特殊性，建設(shè)施工前應(yīng)提前做好開挖施工技術(shù)方案的選定工作。其中，短臺(tái)階法是黃土隧道開挖施工的常用方法，該方法能有效促使支護(hù)閉合的時(shí)間加快，達(dá)到增加圍巖的穩(wěn)定性，能夠滿足黃土隧道開挖施工的條件，但也需要注意臺(tái)階的縮短會(huì)導(dǎo)致下臺(tái)階施工受到干擾。

具體來說，短臺(tái)階施工法是在完成項(xiàng)目勘察后，按照上下臺(tái)階及仰拱同步開挖的方式進(jìn)行，根據(jù)上臺(tái)階出渣、斷面檢查、清理虛渣、上臺(tái)階支護(hù)、下臺(tái)階和仰拱斷面檢查及虛渣清理、下臺(tái)階和仰拱同步支護(hù)及噴漿的施工流程開展。在建設(shè)施工中應(yīng)注意以下幾個(gè)事項(xiàng)：一是采用短臺(tái)階法擴(kuò)挖下半截面時(shí)，容易出現(xiàn)開挖面控制不精準(zhǔn)，超挖、欠挖的問題；二是在開挖施工中應(yīng)做好土層含水量的控制，一方面應(yīng)通過擊實(shí)曲線的應(yīng)用確定達(dá)到某一壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)干容重相應(yīng)的含水量范圍；另一方面，應(yīng)通過支護(hù)與排水措施的應(yīng)用確保開挖隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免濕陷問題的發(fā)生；三是在短臺(tái)階法建設(shè)施工中，當(dāng)圍巖的等級(jí)為Ⅳ級(jí)時(shí)，則單次開挖進(jìn)尺應(yīng)保持在2 m以內(nèi)。

2.2 隧道支護(hù)施工

做好開挖支護(hù)的前期工作能更加保證隧道施工的穩(wěn)定性和安全性。其中，進(jìn)洞支護(hù)和掘進(jìn)過程支護(hù)是黃土隧道支護(hù)的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，需要引起高度重視。

2.2.1 進(jìn)洞支護(hù)

黃土隧道進(jìn)洞支護(hù)中需要在洞頂位置開挖排水溝工作，以水流走向和水流量作為建設(shè)施工的支持條件，穩(wěn)妥解決地表水聚集和下滲問題。一是當(dāng)山體存在沖溝、陷穴等問題時(shí)，應(yīng)該采取適當(dāng)配比灰土、石灰或水泥改良土予以填充塌陷處，利用機(jī)械進(jìn)行逐層逐面的基礎(chǔ)夯實(shí)，避免開挖施工中出現(xiàn)滲水及濕陷等問題；二是做好坡面的防護(hù)措施，在完成仰坡開挖后要用錨噴方式進(jìn)行加固處理，有效保證仰坡的穩(wěn)定性。在仰坡噴錨施工中，應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)[3](見表1)，還要做好明挖段作業(yè)的支護(hù)管理工作，在開挖前要將施工作業(yè)范圍開挖并平整，并對(duì)其進(jìn)行支護(hù)加固，確保下一階段建設(shè)施工的安全。

表1 隧道仰坡噴錨施工技術(shù)指標(biāo)

2.2.2 掘進(jìn)過程支護(hù)

掘進(jìn)過程支護(hù)的建設(shè)施工要點(diǎn)包括：1)Ⅴ級(jí)圍巖段上臺(tái)階作業(yè)中，針對(duì)洞口淺埋地點(diǎn)的支護(hù)，應(yīng)通過超前管棚支護(hù)的方式進(jìn)行處理。在鋼拱架支護(hù)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鋼拱架密度的管理，每個(gè)環(huán)節(jié)上的循環(huán)開挖進(jìn)尺都要嚴(yán)格達(dá)到0.5 m，在經(jīng)過淺埋段后，按照循環(huán)的方式進(jìn)行隧道的開挖施工；2)掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)中，噴錨支護(hù)一般采用濕噴工藝，噴錨材料配置工作中，應(yīng)提前做好水泥及其他材料的選定和配比。噴錨施工中為確保材料使用的連續(xù)性和穩(wěn)定性，應(yīng)選擇使用速凝劑，在噴錨支護(hù)中如果出現(xiàn)失穩(wěn)狀況應(yīng)立刻使用噴射混凝土封閉的方法進(jìn)行處理；3)在黃土隧道掘進(jìn)中應(yīng)做好初期的支護(hù)工作，上臺(tái)階開挖施工如果遇到坍塌應(yīng)選擇鋼拱架支撐，設(shè)置縱向的連接托梁以此減少榀架的承受壓力，切實(shí)保障拱腳的穩(wěn)定性和牢固性。

2.3 隧道防、排水施工

黃土隧道建設(shè)施工過程中應(yīng)切實(shí)做好隧道內(nèi)部的防水和排水工作。隧道防水工作中要切實(shí)保證防水卷材的質(zhì)量，充分利用臺(tái)車做好防水板的鋪設(shè)工作。在防水卷材鋪設(shè)中應(yīng)將臺(tái)車停放在待鋪設(shè)位置，通過電壓熱焊黏結(jié)方式從頂部向兩側(cè)及邊墻進(jìn)行敷設(shè)，在拼幅接縫中應(yīng)注重?zé)岷戏ǖ挠行?yīng)用[4]。在基礎(chǔ)的排水施工過程中，需要按照防、排、堵、截相結(jié)合的方式進(jìn)行地表水的系統(tǒng)處理，在暗洞墻角處應(yīng)注意安裝縱向水管，在三通設(shè)備作用下將橫向水管與引水管連接并穩(wěn)固，隨時(shí)能將隧道內(nèi)的漏水及時(shí)排出，具體在拱腳處橫向水管上要保持在10 m左右的距離，著力提高隧道排水施工的工程效率[5]。

3 高速公路黃土隧道施工控制重點(diǎn)

3.1 深化施工技術(shù)的研究分析

黃土隧道工程項(xiàng)目建設(shè)受環(huán)境影響比較大，在項(xiàng)目建設(shè)初期應(yīng)做好區(qū)域地質(zhì)環(huán)境狀況的勘查和分析工作，科學(xué)選定具體的隧道施工技術(shù)。一是施工人員應(yīng)提前勘查研判，提前準(zhǔn)確掌握施工區(qū)域黃土地質(zhì)缺陷的分布范圍和地質(zhì)狀況；二是鑒于黃土隧道施工區(qū)域本身具有的圍巖整體性差、裂縫較多、土體強(qiáng)度低等特點(diǎn)，要求在開挖過程中更要注重快速高效的推進(jìn)開挖工作進(jìn)展和施工效率，切實(shí)保障施工時(shí)間進(jìn)展。

3.2 加強(qiáng)隧道開挖施工的質(zhì)量管控

黃土隧道開挖施工具有較大難度，這是因?yàn)辄S土開挖不僅受滲水影響，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題。在開挖施工中不僅要考慮隧道出口試驗(yàn)段開挖的技術(shù)工藝，還要注意隧道開挖中變形問題的科學(xué)分析和及時(shí)處理[6]。以短臺(tái)階法為例，在開挖質(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)估過程中切實(shí)做好隨帶上方?jīng)_溝、陷穴、落水洞、地裂縫等問題的處理預(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5 m。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30 m以內(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10 mm/d或累計(jì)變形值大于10 cm時(shí)，必須按照既定的應(yīng)急處置預(yù)案及時(shí)處理。

3.3 切實(shí)做好隧道內(nèi)部的防水防漏工作

做好黃土區(qū)域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)過程中應(yīng)確保防水卷材的黏結(jié)度和搭接度，其應(yīng)分別保持在15 cm和10 cm以上，避免因卷材過松、過緊而導(dǎo)致滲水漏水的問題發(fā)生。

4 項(xiàng)目建設(shè)中特殊路段施工重點(diǎn)(進(jìn)出洞口、淺埋段、沖溝、偏壓)

4.1 進(jìn)出洞口施工

1)盡量結(jié)合實(shí)際地形施工，避免對(duì)仰坡進(jìn)行大開挖，特別是不能挖除洞口兩翼的山體。

2)加強(qiáng)對(duì)洞口段地表沉降和拱頂下沉的監(jiān)控量測(cè)，頻率可適當(dāng)增加。

3)當(dāng)洞口前路基需要特殊處治時(shí)，如強(qiáng)夯，應(yīng)先將路基段處理完畢，避免隧道先施工，路基處治時(shí)對(duì)隧道洞口土體的擾動(dòng)而誘發(fā)坡體失穩(wěn)。

4)洞門一般應(yīng)盡早施作，明洞或洞門在進(jìn)洞達(dá)15 m～20 m后施作，以保證洞口的安全。

4.2 偏壓淺埋段施工

1)在隧道穿越偏壓、淺埋段時(shí)，應(yīng)采取卸載，反壓回填，抗滑樁，砌筑工程或地表預(yù)加固等綜合處治措施。

2)進(jìn)洞時(shí)宜采用管棚進(jìn)洞，當(dāng)隧道洞口圍巖差而導(dǎo)致進(jìn)洞困難時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況妥善制定進(jìn)洞方案。

3)對(duì)于進(jìn)出口段、沖溝段等事故易發(fā)地段要采取加固措施，二襯及時(shí)施作。

4.3 地質(zhì)不良段施工

1)濕陷性黃土隧道施工時(shí)需進(jìn)行地基處理，消除黃土的濕陷性，提高地基的整體承載力。

2)對(duì)土質(zhì)松散的圍巖、含水量較大的圍巖或嚴(yán)格控制地表沉降的地段應(yīng)分部開挖、分部支護(hù)，嚴(yán)禁各臺(tái)階都進(jìn)行開挖后再一起錨噴支護(hù)。

5 結(jié)語

針對(duì)高速公路黃土區(qū)域隧道建設(shè)施工進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范的管理，能有效提升工程建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量，具有非常重要的意義。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)范隧道開挖、支護(hù)、防排水的各項(xiàng)施工工藝，加強(qiáng)施工過程的建設(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)。