摘要：黃土隧道施工，在技術與安全方面存在一定的不可預見性，特別是淺埋、富水、軟弱地段黃土隧道施工更是隧道施工中的一大技術難題。本文介紹了通過采用三臺階臨時仰拱法開挖，小導管、鋼拱架超前支護和加強監控量測等綜合措施成功通過了淺埋、富水、軟弱地段 , 確保了安全，加快了進度，為黃土淺埋隧道安全、快速施工提供了一定的參考依據 ,為今后類似工程施工提供了寶貴經驗。

　　關鍵詞：淺埋,富水,黃土隧道施工技術

　　1、工程概況

　　新建鐵路麟游礦區至寶雞二電廠鐵路專用線工程線路從寶中線鳳翔站場接軌，沿途經過鳳翔縣長青、尹家務、董家河、糜桿橋、姚家溝等鄉鎮，麟游縣招賢、兩亭、天堂等鄉鎮，終點至麟游礦區郭家河裝車站。線路全長87.11km。

　　土建工程TJ-F標段正線長12.15km，樁號DK75+570～DK87+720;裝車線長1.959km，樁號ZDK0+000～ZDK1+958.58。

　　主要工程內容有：路基全長6684km，挖方1746825 m³，填方1083912 m³，AB組填料62008 m³;橋梁1068.9延長米/3座;隧道4254延長米/3座，涵洞1829.3橫延米/31座等。

　　2、隧道出口淺埋地段設計概況

　　由我公司承建的寶麟鐵路運煤專線林家山3號隧道全長2518m ,開挖寬度10.2m ,開挖高度10.9m。其中富水黃土隧道長383m，其黃土含水率20%～30%。

　　淺埋黃土段采用初期支護采用噴錨支護，鋼架采用Ⅰ16a型鋼，間距為0.50m，拱部設置超前φ42小導管(L=4.0m)預支護，含水量超過23%地段采用Ⅰ16型鋼，鋼架之間環向設置φ22鋼筋連接拉桿(間距為1.0m，含水量大于23%時，間距為0.8m)，每分部鋼架腳板處采用2根φ42鎖腳錨桿(L=4.0m)固定剛拱架，C25混凝土噴護，二次襯砌采用模筑混凝土施工，混凝土采用C35防水混凝土。

　　3、施工技術

　　3.1開挖

　　黃土段隧道采用三臺階臨時仰拱法開挖。預留核心土，上臺階人工環形開挖，臺階的長度控制在1—2m，采用裝載機直接出碴。施工中圍巖發生變化即施工開挖方法需要變化時，應做好工藝轉變的嚴格控制，尤其做好掌子面的封閉施工工作。

　　開挖順序為：上臺階→中臺階左側→中臺階右側→核心土→仰拱，共五個步驟。周邊采用人工環形開挖，中間核心土及隧底采取挖掘機開挖，人工修整。見圖1。

　　3.2超前支護

　　穿越本地段，拱部采用超前小導管支護，并進行注漿，小導管采用3.5mφ42(壁厚3.5mm)無縫鋼管制作，環向間距0.3m，間隔一榀施作一環，縱向水平搭接不小于1m。

　　將要進行灌漿的小導管鉆眼做成花管，頂入端加工成圓錐形，然后將小導管穿越鋼架，用錘擊或鉆機頂入，頂入長度不小于鋼管長度的90%，往隧道輪廓線外側成5～10°外插角，尾端露出鋼架50mm，小導管與鋼架焊接連接，保證超前支護與初期支護鋼架連為整體。

　　3.3 鋼架制作及安裝

　　鋼架設計為I16型鋼制作，間距0.50m/榀，型鋼鋼架加工制作在洞外采用彎曲機胎模冷彎成型。每榀鋼架分5片組裝設計，其連接采用15mm厚的鋼板與I16端部焊接后，再用螺栓連接，焊縫高度不小于6mm。

　　鋼架安裝采取分片安裝，鋼架底部采取方木或混凝土預制塊支墊密實，防止鋼架下沉。鋼架每個分部單元采取鎖腳錨管固定，鎖腳錨管施作時往下呈30—45°，錨管與鋼架的連接要采取“U”形卡線焊連接，以保證錨管與工字鋼架整體受力。

　　鋼架的連接采用鋼筋拉桿縱向連接，內外交錯布置，并保證每個安裝單元的焊接要滿足焊縫長度要求。凡鋼架與錨桿結合部位，均采用焊接固定，提高整體穩定性。

　　3.4噴砼

　　開挖后先進行初噴封閉，初噴厚度控制在4cm以上，鋼架支立完成后隨即噴射混凝土至設計厚度，并在鋼架處加厚噴層以包裹鋼架，確保鋼架穩定。

　　考慮到黃土自穩時間短，要求開挖面盡早封閉，我們選用PZ-9C型大容量的噴砼機，每小時噴砼量可達9m³/h，如一次噴砼量為4.5 m³，采取1臺噴砼機，0.5h就可以噴完，提高了工作效率，縮短了圍巖的暴露時間。

　　噴砼用水采用從洞外水管供水。水管采用橡膠高壓水管，施工過程中要防止水管接頭漏水或水管破裂，浸泡隧底，造成安全隱患。

　　為了避免鋼架背后脫空現象，首先在噴砼時盡量采取小角度噴密實，另外在下一循環開挖后，觀察鋼架背后是否存在空洞，采取從前方往回補噴的方式，使鋼架背后噴砼充填密實，與圍巖形成整體有效的支撐體系，共同受力，防止造成隧道坍塌。

　　3.5 二襯及仰拱砼

　　二次襯砌臺車采用液壓砼襯砌臺車，長度9m，為了使二襯施工與出碴、噴砼等其它工序交通不受影響，臺車架采用“∏”型結構，用型鋼制作，襯砌所用的模板，應采用定型的金屬結構制作，每段模筑砼一次完成整體灌注，在灌注時預留和預埋照明、通風、消防等所需的洞室和線路管、孔、槽。臺車面板之間設置公母榫，長度6-10mm，防止模板絞接位置漏漿。臺車后端50cm范圍設計能自由調整，保證前后兩模混凝土不出現2mm以上的錯臺，整體拼裝在洞外按照設計圖紙進行，由專業技術人員檢查合格后方可進行使用。

　　仰拱采取9m長棧橋分段施工，棧橋采用型鋼制作，同樣不影響掌子面的機械設備交通，開挖后要及時進行仰拱混凝土襯砌，并且要控制仰拱距掌子面的距離不超過25m，二襯距掌子面的距離不超過70m，有效避免隧道坍塌。

　　3.6交通組織措施

　　由于單線鐵路隧道，斷面小，洞內交通組織困難，為了緩解交通壓力，我們在隧道內，每60—90m在隧道的同側設一調車洞，有的可以與設計上的大避車洞、變電洞室合建，這樣可以解決洞內出碴車、挖掘機等機械設備的調頭問題，而且大大地減小了機械設備從調車洞到掌子面這段距離倒車慢行的時間。每天按開挖3計算，經過現場統計比較，實踐證明每月可影響進尺達6.2m。

　　3.7監控量測措施

　　黃土隧道監控量測是確保安全的一個重點工作，在洞外要經常做地表觀察，注意沉降及開裂情況，洞內做好拱頂下沉及水平收斂等監控量測。監控量測工作必須緊接開挖、支護作業，監測斷面一般布置在開挖掌子面前約5m，量測斷面按5m間距布置，斷面垂直隧道軸線，所在監測點都必須在該監測斷面上，不得偏離，量測頻率根據量測斷面距掌子面的距離及日變化速率兩個指標來控制，一旦發現變化速率大于5mm/d，累計沉降大于10cm，要加強初期支護、增設臨時水平支撐或及時進行二襯施作，預防隧道坍塌。

　　3.8應急措施

　　為了預防黃土隧道坍塌，減少人員傷亡及機械設備損失，在施工過程中我們要儲備應急物資及采取相應應急措施。在掌子面附近備型鋼或鋼管在變形較大時做臨時水平支撐用，另外從掌子面到已施工二襯區備一根通長鋼管作為隧道萬一坍塌后，可以通過管道往里輸送食物、飲料及保持通信。應急物資隨著掌子面的掘進，同時往前跟進。應急設備采用隧道施工的挖掘機、裝載機等，設備狀態要保持正常。另外在施工時，每道工序都安排專人全過程盯班，特別注意觀察掌子面圍巖情況及初支裂縫或掉塊等變形，一旦發現問題，及時將人員和機械設備撤到安全區，避免發生不安全事故，造成損失。

　　4.取得的效果

　　通過采取以上措施，取得了一定的效果，安全上得到了保證，采取快挖快支，及時封閉成環，二襯仰拱通過采取措施，不影響掌子面正常作業，二襯每3天1個循環，每循環9m，每月進尺90m，能跟上掌子面開挖進尺及安全距離要求，至今隧道未出現坍塌事件，為隧道正常施工提供了有力的保障;另外開挖進度上得到加快，實踐證明黃土隧道開挖進尺得到了很大的提高。

　　5.結語

　　在林家山3號隧道進口黃土富水淺埋段的施工過程中，通過采取三臺階臨時仰拱法開挖開挖法，人工配合機械開挖及對開挖步距嚴格的控制，鋼架的精心制作與安裝時鎖腳錨桿的固定，縱向連接筋的合理連接，噴砼設備的選擇與型鋼鋼架背后的密實充填，二襯及仰拱的及時施作，供水方案的優化與合理組織洞內交通等措施，確保了安全，加快了進度，為黃土淺埋隧道安全快速施工提供了一定的參考依據。