大断面湿陷性黄土隧道施工关键技术分析

大断面湿陷性黄土隧道施工关键技术分析

李浩杰

中国葛洲坝集团第一工程有限公司  湖北省宜昌市  443000

摘要：大断面湿陷性黄土隧道施工过程中，施工单位应制定科学合理的施工方案，避免施工中发生安全事故，对各个施工环节质量严格把控。本文以某大断面湿陷性黄土隧道施工为例，讨论相关施工技术，以供参考。

关键词：隧道施工；湿陷性黄土；大断面

引言：隧道施工，受大断面湿陷性黄土影响，降低施工效率的同时，还会引发安全事故。为解决此种问题，施工单位应在具体施工中，重视施工安全。另外，由于隧道施工会影响周围山体平衡性，施工单位应根据地质情况，明确各个施工环节实际情况，对应制定完善的施工方案，为相关人员的生命安全提供保障。

1.工程概况

以某大断面湿陷性黄土隧道施工为例，隧道由南向北穿过，全长为1905m，属于V级基岩隧道。左线里程桩号为LZK5+170～LZK7+075，右线里程桩号为LYK5+140～LYK7+060，隧道属于分离式双洞长隧道，隧洞为削竹式洞门。该隧道施工主要包括不良地质施工、超前地质预报施工、监控量测施工、“掏心爆破+机械修边”施工、防水板施工、仰拱、二衬施工、二衬逐窗入模浇筑施工，取得良好的施工效果。

2.大断面湿陷性黄土隧道施工关键技术

2.1不良地质施工

案例工程中右线YK6+930～YK7+000区域，湿陷性黄土数量较多，受山体流水聚集的影响，此区域逐渐形成5—6个黄土陷穴，每个陷穴的大小为3—4m，深度为3m，黄土陷穴为串珠形状，陷穴底部相互连接。该案例隧道进出口位置黄土数量较少，湿陷性黄土主要集中在隧道洞口，若周围岩体遇到水，便会发生不同程度塌陷，严重影响隧道洞口。另外，该隧道LYK5+400～LYK5+500区域被水冲刷后，形成一道冲沟，受强风影响，周围岩体缺少稳定性。施工单位对黄土陷穴施工过程中，使用机械设备，对湿陷性黄土陷穴修复，先清理黄土陷穴表面植被，挖掘多个排水沟，为地表排水奠定基础。施工人员将湿陷性黄土陷穴，通过分层方式进行回填，回填完成后，将陷穴表面土质夯实，回填的厚度需要超过95%。再使用石灰土在地表以下50cm位置进行封顶，避免地表渗透。

隧道洞口湿陷性黄土施工过程中，主要涉及旋喷桩和钢管桩两个环节。第一，旋喷桩施工时，施工单位主要选择单管法，对旋喷桩进行固定，旋喷桩的直径为0.6m，整体长度为1.5m，外形呈现梅花形状，浆液按照1:1比例调配，搅拌的压力为20Mpa，钻头的旋转速度为25cm/min，确保旋喷桩符合施工质量。第二，针对钢管桩施工时，该隧道洞口主要使用钢管桩进行加固，钢管直径为50cm，钢管厚度为10mm，整体长度为3.9—4.5m，钢管桩的外形呈现梅花形状，施工单位为保证钢管桩之间距离适中，将钢管桩间距调整为200—200cm。

隧道进行冲沟施工过程中，施工单位在隧道冲沟区域安置急流槽，有助于施工单位将隧道施工污水排出，避免施工中受水量影响，提升冲沟施工质量，降低施工现场的安全事故发生的概率。浅埋施工过程中，隧道洞口的50m位置，施工单位规划为浅埋区域，按照隧道施工现场实际情况，利用单侧壁导坑的施工方式，将隧道分为4个导坑，施工人员在4个导坑中，交错施工，由于隧道两侧不可以同步开挖导坑，施工单位通过人机协作的方式，将导坑开挖进尺设置为0.5m，保证施工质量[1]。

2.2超前地质预报施工

隧道超前地质预报施工过程中，施工单位主要使用地质雷达和TSP，隧道洞口不良地质施工时，施工单位使用地质雷达，对地质近距离进行预报，针对隧道距离，施工单位使用地震雷达探测仪。该隧道超前地质预报施工，主要从以下几点进行：第一，针对隧道中普通区域，地质开挖后，地质表面之间的间距设置为10m，方便地质后续发生，可以减少地质之间间隔。第二，施工单位使用TSP探测隧道过程中，施工单位间隔200m，探测一次，探测长度为20m。为保证地质探测结果的精准性，施工单位在150m左右的位置，就开始地质探测，有助于施工单位全面掌握地质的实际情况。第三，地质雷达探测过程中，正常情况下，在30m位置开始探测，有助于施工单位全面掌握地面实际情况。若地质初步探测掌子面为不良地质，施工单位应再次向下挖掘10m，再次验证地质。

2.3监控量测施工

隧道洞口浅埋区域监控过程中，应在隧道洞口浅埋区域，设置对应的观测点，并且设置对应观测点，需要和内部沉降和沉降观测点保持一致，均处于同一个断面中，有助于察看观测点纵向布设的间距，详细如表1所示。观测点的横向间距设置为2—5m，越靠近隧道洞口中心的，观测点之间的距离越小，观测点中线的两侧为HO+B，若隧道观测点附近有建筑物，应根据建筑的实际情况，适当调整观测点的宽度。隧道洞口内部监测点位置，拱顶观测点，施工单位将观测点安置在拱顶中心位置，若跨度较大情况下，需要在拱顶周围位置多设置观测点。详细如表2所示。施工单位根据监控数据全面分析，并且根据相关的测量资料进行汇总，继而绘制出位移、速度过程的曲线，再统一分析，最终确定曲线方程，根据监测的相关数据，施工单位可以判断周围岩体是否具备稳定性。表1地表沉降纵向间距表。表2洞内沉降测点间距表。

表 1 地表沉降纵向间距表

表 2 洞内沉降测点间距表

2.4“掏心爆破+机械修边”施工

该隧道进洞过程中，传统的施工方式，主要使用机械设备开展施工，不仅施工效率低，施工的质量也无法得到保障。岩层面长时间暴露在外面，极容易受强风影响，导致岩体发生塌陷的情况，为后期岩体爆破增加难度，甚至造成大面积掉块。施工单位为解决这一问题，制定掏心爆破+机械修边的开挖方案，提升开挖的安全性，避免岩体受到影响。施工单位提前调整爆破参数，根据周围岩体的特点，保证常规爆破参数的基础上，再次进行参数调整。详细如图1所示。第一，针对最小抵抗线设置，根据周围岩体的实际情况，将参数调整为50—80cm，即使遇到滑层，仍然可以进一步放大。第二，2m以上岩体周边眼位置，不可以装药。第三，炸药量需要保持在0.4—0.5kg/t，避免周围岩体受到影响，保证岩体的稳定性。图1隧道炮眼布置图。

图 1 隧道炮眼布置图

机械修边环节，爆破结束后，应根据红外线，对机械周围红外线进行控制，按照周围土方开挖与修边的规范要求，提升施工效率，土方开挖过程中，需要将连接器和松土器连接，确保土方开挖短时间就可以完成。土方挖掘结束后，施工单位需要将超挖的深度控制在10cm以下，避免混凝土消耗过度。

2.5防水板施工

隧道防水施工过程中，主要使用激光布点仪，提升防水施工的美观性，还可以减少人工的工作量，通过电磁焊机的方式，对防火板进行焊接，降低焊穿发生的概率。该隧道防水板施工中，主要从以下几点进行：第一，针对岩层表面的钢筋和小导管等，需要全部清理干净，为防水板施工奠定基础。第二，提前在防水板中铺设土工布，为避免土工布发生位移的情况，施工单位使用热熔垫圈固定。第三，防水板和热熔垫圈固定后，需要使用焊接枪将热熔圈加热，满足防水板固定的规范要求。防水板施工，采用激光布点仪，不仅减少施工成本，还可以保证施工质量。而采用电焊机的方式，可以避免防水板出现焊穿的风险，为防水板施工质量提供保障[2]。

2.6仰拱、二衬施工

该隧道施工中，为保证仰拱、二衬的质量达到规定标准，施工单位采用新工艺，不仅能够降低施工难度，还可以保证外形的美观性。第一，测量人员提前确定施工线位置，并且画线做好标记，避免施工中出现疏漏的情况。第二，提前定位卡具，针对钢筋之间的距离，详细进行调整，避免仰拱、二衬连接处，钢筋之间的差距过大。第三，二衬施工过程中，采用压槽施工方式，就是使用橡胶皮带，将二衬的一端固定住，橡胶皮带的宽度为3cm，深度为2cm，二衬浇筑完成后，便可以使用橡胶皮带固定。第四，仰拱和二衬首端位置，使用钢模板，真正施工时，为避免止水带损坏，提前对止水带工具加固，制定合适的模型，促使止水带和台车紧密连接[3]。

2.7二衬逐窗入模浇筑施工

该隧道二衬混凝土浇筑施工中，施工单位打破传统的混凝土浇筑弊端，采用二衬逐窗入模浇筑施工方式，不仅提升浇筑施工质量，还可以保证施工在规定时间内完成。主要从以下几点进行：第一，提前将混凝土放在主料斗中，调整分流槽挡板，使混凝土充分流入分流串筒中，再进行下一步操作。混凝土浇筑过程中，浇筑物便会进入下一级窗口，然后再将上一级窗口关闭，流入二级窗口。第二，对分流槽板适当调整，促使混凝土顺利进入第三级窗口，拱顶浇筑时，需要提前更换泵管，确保混凝土浇筑符合拱顶要求。另外，混凝土浇筑过程中，施工人员应实时观察，并且做到边浇筑边振捣。

结束语：综上所述，大断面湿陷性黄土，隧道施工过程中，无论是地基处理还是隧道结构，都具有一定难度。施工单位应根据地质情况，选择对应的施工方案，并且按照拱顶周围岩体，调整拱顶沉降，促使隧道结构具备稳定性，避免施工人员安全受到威胁，为大断面湿陷性黄土顺利施工提供保障。

参考文献：

[1]黄鹏波. 浅埋湿陷性黄土隧道初支变形控制施工技术[J]. 中华建设,2022,(02):148-149.

[2]王志壮. 西安城市轨道交通湿陷性黄土评价方法研究[D].西安理工大学,2020.

[3]苏清浩. 湿陷性黄土隧道洞口开挖安全风险评价及对策研究[D].兰州交通大学,2020.