黃土隧道施工技術(shù)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(zhì)，無(wú)論是其強(qiáng)度還是承載力都相對(duì)較低，一旦遇到水，就會(huì)出現(xiàn)濕陷或坍塌的問(wèn)題。而且黃土還會(huì)出現(xiàn)不可逆性的變形情況，給隧道工程施工帶來(lái)極大的難度，提高了工程施工的風(fēng)險(xiǎn)性。因此，為了保障公路隧道工程施工的安全性，確保人身財(cái)產(chǎn)安全，就要強(qiáng)化黃土隧道施工技術(shù)，加強(qiáng)安全防控措施，利于更好地促進(jìn)我國(guó)公路隧道工程長(zhǎng)遠(yuǎn)、健康的發(fā)展。

1 黃土隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

1.1 進(jìn)洞支護(hù)作業(yè)

（1）一般選擇在洞頂?shù)奈恢瞄_(kāi)展截排水溝的工作。在洞頂水系進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)找到水流的主要走向以及水流量的總數(shù)據(jù)。為了更好地對(duì)地表水聚集和滲入情況進(jìn)行控制，要合理布置截排水溝，同時(shí)還要對(duì)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(jìn)行回填。將陷穴采用石灰或水泥改良土填充陷穴，用小型機(jī)具層層夯實(shí)，同時(shí)填充石灰或水泥改良土應(yīng)略高于周圍土體，防止積水下滲。

（2）加強(qiáng)對(duì)坡面的防護(hù)。在開(kāi)展該項(xiàng)工作的過(guò)程中，仰坡完成開(kāi)挖之后，利用錨噴的方式對(duì)其加強(qiáng)防護(hù)，利于更好的保障施工方式的穩(wěn)定性和堅(jiān)實(shí)性。在開(kāi)展錨噴作業(yè)的過(guò)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(yè)需要3 次完成。選擇長(zhǎng)2.5m、直徑為22mm 的錨桿，按照1.0m×1.0m 的間距布置成一個(gè)梅花的形狀。鋼筋網(wǎng)的大小為20cm×20cm、直徑參數(shù)為8mm，每個(gè)相鄰之間的鋼筋網(wǎng)在搭接的過(guò)程中不可以超過(guò)10cm，采用焊接的方式將鋼筋網(wǎng)片固定在錨桿的最低端。

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

1.2 掘進(jìn)和支護(hù)施工

（1）V 級(jí)圍巖段上臺(tái)階作業(yè)。施工工作進(jìn)入到洞口之后，要嚴(yán)格按照短開(kāi)挖、少擾動(dòng)的原則，對(duì)施工過(guò)程中的各項(xiàng)程序進(jìn)行合理優(yōu)化，采用精細(xì)化的組織方法來(lái)配合隧道施工作業(yè)順利開(kāi)展。對(duì)于洞口的淺埋地段、偏壓地段，要對(duì)超前管棚進(jìn)行合理化的使用，不斷強(qiáng)化整個(gè)施工土體的強(qiáng)度，并在此基礎(chǔ)上對(duì)圍巖應(yīng)力的限制因素進(jìn)行重新分布。在開(kāi)展作業(yè)的過(guò)程中，相關(guān)施工人員要對(duì)鋼拱架支護(hù)進(jìn)行加密，確保每個(gè)環(huán)節(jié)上的循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺可以達(dá)到0.5m。在超前支護(hù)作業(yè)已經(jīng)逐漸完成預(yù)期的效果之后，隧道拱部要采用環(huán)形的開(kāi)挖方式進(jìn)行開(kāi)挖。對(duì)于隧道的掌子面在預(yù)留的核心土上，為了更好地保障開(kāi)挖作業(yè)的效果，將長(zhǎng)度控制在5m，與兩邊的開(kāi)挖輪廓要有一定的距離即2m，拱部設(shè)置為1.9m。穿越淺埋段后，要采用循環(huán)的方式進(jìn)行進(jìn)尺，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼拱架的間距情況進(jìn)行全面的把控，確保間距合理性。隧道開(kāi)挖作業(yè)完成之后，要積極組織相關(guān)的施工人員對(duì)鋼拱架進(jìn)行安裝，將支護(hù)體系的安裝工作及混凝土的封閉支護(hù)作業(yè)合理、順利完成。

（2）噴錨支護(hù)作業(yè)。在混凝土進(jìn)行噴射過(guò)程中，一定要確保水泥與材料之間的質(zhì)量，保障兩者之間的配比。在本次工作的過(guò)程中要選擇較為普通的硅酸鹽水泥、中粗砂，其中粗砂的細(xì)度模數(shù)一定在2.5mm 以上，另外還要對(duì)粗砂的材料進(jìn)行檢測(cè)，確保其含水量可以達(dá)到6%。料級(jí)配主要選擇的是連續(xù)性的級(jí)配，所采用的速凝劑，一般時(shí)間規(guī)定在5min 以內(nèi)，且終凝的時(shí)間要控制在10min，切記不可超出10min。合理配置施工過(guò)程中水泥和砂石的比例，最佳配比為1 ∶4。在開(kāi)展該項(xiàng)工作的過(guò)程中，如果一旦發(fā)現(xiàn)存在失穩(wěn)的現(xiàn)象，就要立即采用噴射混凝土封閉的方法進(jìn)行處理。研究表明，采用合理設(shè)置錨桿的方法進(jìn)行處理，其完成效果也非常顯著。

（3）初期支護(hù)作業(yè)。為了有效避免出現(xiàn)初期支護(hù)所產(chǎn)生出的下沉量超過(guò)實(shí)際預(yù)留的情況，要積極地做好相關(guān)的預(yù)防措施，具體措施如下：①在上半斷面初期支護(hù)較為穩(wěn)定的情況下，要對(duì)上臺(tái)階的鋼拱架、拱腳的位置上增加一個(gè)鎖腳錨桿，就可以在很大程度上避免拱架、圍巖出現(xiàn)任何變形的問(wèn)題，甚至還可以有效降低下沉現(xiàn)象的發(fā)生率。鉆進(jìn)工作開(kāi)展之后，要積極做好注漿作業(yè)，在兩側(cè)按照相等的距離加設(shè)5 根錨桿。②開(kāi)展上臺(tái)階開(kāi)挖工作之后，如果遇到坍塌的路段，需及時(shí)選擇附近的鋼拱架，在相應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生率。③V 級(jí)圍巖下臺(tái)階在實(shí)際執(zhí)行的過(guò)程中，一定要嚴(yán)格按照錯(cuò)開(kāi)的開(kāi)挖作業(yè)順序執(zhí)行，將間距控制在5m 以內(nèi)，在這個(gè)過(guò)程中一定要注意兩側(cè)的邊墻不可以采用對(duì)開(kāi)的方式進(jìn)行作業(yè)。④鋼拱架接腿這個(gè)環(huán)節(jié)在整個(gè)施工的過(guò)程中，一定要對(duì)正連接，這不僅能避免出現(xiàn)空隙的現(xiàn)象，而且能在很大程度上保障拱腳的穩(wěn)定和牢固性。

2 黃土隧道施工安全控制

2.1 質(zhì)量控制措施

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

（2）在施工的過(guò)程中要對(duì)錨桿的質(zhì)量進(jìn)行控制。鉆孔角度要與錨桿的長(zhǎng)度相吻合，鋼筋網(wǎng)和圍巖兩者之間要進(jìn)行緊密的貼合。在施工的過(guò)程中要將鋼筋網(wǎng)連接起來(lái)，達(dá)到牢固、嚴(yán)絲合縫的效果，以免影響到下一個(gè)工序的開(kāi)展，例如在噴射砼的時(shí)候會(huì)對(duì)鋼筋網(wǎng)產(chǎn)生震動(dòng)，進(jìn)而降低噴射砼的整體質(zhì)量。

（3）將拱腳的積水、淤泥等雜質(zhì)全部清除，通過(guò)打拱腳錨桿或者是擴(kuò)大拱腳可以對(duì)拱腳進(jìn)行加固，并加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行縱向的連接。

（4）對(duì)圍巖的測(cè)量工作進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，拱頂、拱腳的情況進(jìn)行全面的觀察。根據(jù)實(shí)際觀察情況對(duì)初期的支護(hù)以及施工過(guò)程中所依據(jù)的參數(shù)進(jìn)行合理化的調(diào)整，同時(shí)還要對(duì)反控圖的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

2.2 安全控制管理措施

為了更好地保障施工技術(shù)的應(yīng)用效果，降低安全事故發(fā)生的概率，要積極做好各項(xiàng)安全教育工作、檢查工作。在施工之前對(duì)施工人員的技術(shù)水平和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行培訓(xùn)和指導(dǎo)，同時(shí)還要加強(qiáng)安全防范措施和技術(shù)操作的實(shí)踐考核，構(gòu)建完善的安全管理體系。（1）構(gòu)建隧道人員定位系統(tǒng)。隧道人員定位系統(tǒng)是集隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)、施工人員考勤、區(qū)域定位、安全預(yù)警、災(zāi)后急救、日常管理等功能于一體，也是國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先、運(yùn)行穩(wěn)定、設(shè)計(jì)專業(yè)化的隧道施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其能使管理人員隨時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備的分布狀況和每個(gè)人員和設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡，便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理以及安全監(jiān)控管理，利于確保隧道作業(yè)順利的開(kāi)展。（2）完善隧道門禁系統(tǒng)。第一，人行通道門禁。在隧道口設(shè)置人行通道閘機(jī)，閘機(jī)的兩側(cè)設(shè)置兩臺(tái)人臉識(shí)別系統(tǒng)。當(dāng)施工人員需要進(jìn)洞時(shí)，首先需要進(jìn)行人臉識(shí)別成功后,方可刷卡進(jìn)入隧道。第二，車行通道門禁。在隧道安裝車行通道閘機(jī)，兩側(cè)安裝遠(yuǎn)程藍(lán)牙傳感器，當(dāng)車輛進(jìn)洞時(shí)藍(lán)牙傳感器掃描到安裝在車?yán)锏乃{(lán)牙卡，發(fā)出開(kāi)閘的指令，閘機(jī)就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，車輛順利通過(guò)后閘機(jī)就會(huì)自動(dòng)落下。系統(tǒng)自帶遙控控制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出了問(wèn)題后，可通過(guò)遙控控制進(jìn)行拾桿。

2.3 構(gòu)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(yè)的安全行。在開(kāi)展隧道作業(yè)的時(shí)候一定要對(duì)該工程的情況和性質(zhì)進(jìn)行深入行的調(diào)查，包括施工單位情況、安全監(jiān)理單位情況等。對(duì)各個(gè)管理單位的情況進(jìn)行分析和調(diào)查，并結(jié)合工程施工的情況，對(duì)所存在的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)，并制定相應(yīng)的防護(hù)措施，做到防患于未然。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近些年來(lái)，我國(guó)公路隧道工程行業(yè)的不斷發(fā)展促使我國(guó)公路隧道施工建設(shè)有了進(jìn)一步的推進(jìn)，其中黃土隧道施工技術(shù)在公路隧道工程整體建設(shè)進(jìn)程中取得了優(yōu)異的成績(jī)和突破性的進(jìn)展。公路隧道工程單位為了確保施工可以順利開(kāi)展，提高黃土隧道施工的質(zhì)量和安全性，不影響施工的進(jìn)度，施工人員就要對(duì)黃土隧道施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的把控，加強(qiáng)安全管理措施，嚴(yán)格按照工程的規(guī)章制度執(zhí)行，以有效提高黃土隧道的質(zhì)量和安全，推動(dòng)高速鐵路企業(yè)的發(fā)展。