隧道施工难度大，安全及工期风险大，特别是遇到不良地质地段，如何快速安全施工是大家讨论的热点。例如黄土浅埋隧道安全压力大，隧道经常由于支护或封闭不及时等原因造成坍塌，且处理坍塌时间较长，工程进展缓慢，目前国内黄土浅埋隧道在无水的情况下月进度指标为60—70m/月，但如果采取有效的技术措施，黄土浅埋隧道快速施工的难题是可以解决的，通过实践表明，月进度指标可达到100—120m/月。
　

　　1.工程概况
　　六狼山隧道是新建铁路准朔线的控制工程，位于山西省朔州地区，为单线隧道，起讫里程为改DK20 575—改DK35 750，全长15175m。隧道穿越涔山脉低中山，地形起伏较大，冲沟发育，进出口均为黄土覆盖，山坡坡度较缓，隧道最大埋深约为443米。隧道穿越新黄土、黄土共计4068m，还有局部断层及接触带、岩溶突泥、涌水、缓倾岩层、岩爆、煤层等不良地质，其中黄土浅埋段进出口共有1076m，进口段有726m，黄土含水量为10%。
　

　　2.施工技术措施
　　2.1超前支护
　　拱部120度范围设长3mφ42无缝钢管，环向间距0.3m的超前小导管支护，黄土地段小导管不注浆，间隔一榀施作一环，纵向水平搭接不小于1m。
　　将小导管钢管顶入端加工成圆锥形，因为不注浆，不需要制作成钢花管，沿钢架外侧直接人工锤入黄土中，往隧道轮廓线外侧成10—15°外插角，尾端露出钢架50mm，小导管与钢架焊接连接，保证超前支护与初期支护钢架连为整体。
　　2.2开挖
　　采取三台阶法，预留核心土，上台阶人工环形开挖，台阶的长度控制在3—5m，为短台阶，采用挖掘机装碴，自卸汽车出碴。
　　开挖步骤见图一，开挖顺序为：上台阶、中台阶左侧和下台阶右侧、中台阶右侧和下台阶左侧、核心土、隧底。共五个步骤，人工环形开挖，中间核心土及隧底采取挖掘机开挖，人工修整，提高工作效率。
　　资源配置：作业人员6—8人、挖掘机1台、出碴车3—4台。
　　开挖过程特别要注意避免台阶中部拉槽开挖，开挖中下台阶时，左右边墙应错开同时开挖，避免同榀钢架两侧同时悬空，各台阶开挖进尺控制在上台阶1榀、中下台阶2榀。
　　2.3 钢架制作及安装
　　设计为I16型钢钢架，间距0.75m/榀，型钢钢架加工制作在洞外采用胎模弯曲机冷弯成型，分8个单元制作，拱部设3个单元，中台阶2个单元，下台阶2个单元，仰拱1个单元，节点板为12mmA3钢板。单元之间采用螺栓连接。节点板与I字钢端头采用焊接，焊缝高度不小于6mm。
　　钢架安装采取分部安装，钢架底采取枕木或砼预制块支垫密实，防止钢架下沉。钢架每个分部单元采取锁脚锚管固定，锁脚锚管施作时往下呈30—45°，锚管与钢架的连接要采取“U”形卡线焊连接，不能采取点焊，确保锚管与工字钢架整体受力。
　　钢架的连接采用钢筋纵向连接，在进行钢架连接时，关键要注意，纵向连接筋必须保证每个安装单元的焊接要满足焊缝长度要求，另外纵向连接筋按内外交错布置，提高整体稳定性。
　　2.4 喷砼
　　开挖后先进行初喷封闭，初喷厚度控制在3mm左右，待钢架全部支立完成后进行喷砼作业。
　　喷砼机的选择，目前常用的有PZ-3C型、PZ-5C型、PZ-9C型等，考虑到黄土自稳时间短，要求开挖面尽早封闭，我们可选用大容量的喷砼机，例如PZ-9C型喷砼机，每小时喷砼量可达9m3/h，假设一次喷砼量为4.5 m3，采取1台计算，0.5h就可以喷完，提高了工作效率。
　　喷砼用水不宜采用从洞外水管供水，而采取在洞内设12 m3的储水箱，从洞内拉水，有两个优点：一是防止水管接头漏水或水管破裂，浸泡隧底，造成安全隐患；二是随着掌子面的掘进，水管跟进所需要的时间没有直接移动水箱短，影响工序循环时间。
　　型钢钢架背后经常会出现喷砼不到位，存在空洞的现象。钢架背后脱空，与围岩不能形成共同受力，没有形成有效的支撑体系，很容易造成隧道坍塌，为了避免钢架背后脱空现象，首先在喷砼时尽量采取小角度喷密实，另外在下一循环开挖后，观察钢架背后是否存在空洞，采取从前方往回补喷的方式，使钢架背后喷砼充填密实。
　　2.5 二衬及仰拱
　　二衬台车采用液压整体式模板台车，长度的选择宜12m左右，不宜过短，否则施工效率低；太长，每施工一循环二衬时间太长，部分影响开挖或出碴。为了使二衬施工与出碴或喷砼等其他工序交通不受影响，在施工两侧小边墙时应预埋直径不小于Φ20、纵向间距不大于1.2m的钢筋，在模板台车就位后，采取钢筋与模板台车焊接作为拉筋加固，改变台车中间采取横向对撑加固台车的方式，有效地解决了二衬砼浇注时影响掌子面交通的问题。www.tmgc8.com
　　仰拱采取9m长栈桥分段施工，同样不影响掌子面的机械设备交通，开挖后要及时进行封闭，并且要控制仰拱距掌子面的距离不超过40m，二衬距掌子面的距离不超过90m，如果黄土富水，仰拱距掌子面的距离不超过25m，二衬距掌子面的距离不超过70m，可以有效地避免隧道坍塌。
　　2.6供水及交通组织措施
　　考虑到黄土隧道施工过程中用水量小，在进行风水管布置时，我们不采取从洞外水管供水，而是采取在掌子面设水箱，水箱容积8—12 m3，从洞外运水，满足洞内局部钻眼及其他用水，首先可以通过简单移动水箱来跟进掌子面进尺，节省了接水管时间，同时避免了水管出现漏水，对黄土进行浸泡的安全隐患。
　　由于单线铁路隧道，断面小，洞内交通组织困难，为了缓解交通压力，我们在黄土隧道，每90—100m在隧道的同侧设一调车洞，有的可以与设计上的大避车洞、变电洞室合建，这样可以解决洞内出碴车、挖掘机等机械设备的调头问题，而且大大地减小了机械设备从调车洞到掌子面这段距离倒车慢行的时间。经过实际对比，每150m设一调车洞与每90m设一调车洞，每天按开挖3m计算，经过现场统计比较，实践证明每月可影响进尺达6.2m。
　　2.7监控量测措施
　　黄土隧道监控量测是确保安全的一个重点工作，洞外要经常做地表观察，沉降及开裂情况，洞内做好拱顶下沉及水平收敛等监控量测，监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，监测断面一般布置在开挖面前约5m，量测断面按5m间距布置，断面一定要垂直线路中线，所在监测点都必须在该监测断面上，不得偏离，量测频率根据量测断面距掌子面的距离及日变化速率两个指标来控制，一旦发现变化速率大于5mm/d，累计沉降大于10cm，要加强初期支护、增设临时水平支撑或及时进行二衬施作，预防隧道坍塌。
　　2.8应急措施
　　为了预防黄土隧道坍塌，减少人员伤亡及机械设备损失，在施工过程中我们要储备应急物资及采取相应应急措施。应急物资一般在掌子面附近备型钢或钢管在变形较大时做临时水平支撑用，另外从掌子面到已施工二衬区备一根通长钢管作为隧道万一坍塌后，可以通过管道往里输送食物、饮料及保持通信。应急物资随着掌子面的掘进，同时往前跟进。应急设备可以采用隧道施工的挖掘机、装载机等，设备状态要保持正常。另外，在施工时，每道工序要安排专人全过程盯班，特别要观察掌子面围岩情况及初支裂缝或掉块等变形，一旦发现问题，及时将人员和机械设备撤到安全区，减少损失。
　

　　3.取得的效果
　　通过采取以上措施，取得了一定的效果：安全上得到了保证，采取快挖快支，及时封闭成环，二衬仰拱通过采取措施，不影响掌子面正常作业，二衬每3天1个循环，每循环12m，每月进尺120m，能跟上掌子面开挖进尺及安全距离要求，隧道不会出现坍塌事件，为隧道正常施工提供了有力的保障；另外开挖进度上得到加快，实践证明黄土隧道开挖进尺得到了很大的提高，原每天开挖3个循环，现提高到每天4.8个循环，每个开挖循环一般为5h，每循环进尺0.75m，每天进尺达3.6m，一般情况下可以达到进尺108m/月。
　

　　4.结语
　　在六狼山隧道进口黄土浅埋段的实践中，通过采取三台阶五步开挖法，人工配合机械开挖及对开挖步距的控制，钢架的精心制作与安装时锁脚锚杆的固定，纵向连接筋的合理连接，喷砼设备的选择与型钢钢架背后的密实充填，二衬及仰拱的及时施作，供水方案的优化与合理组织洞内交通等措施，确保了安全，加快了进度，为黄土浅埋隧道安全快速施工提供了一定的参考依据。
                                                         （作者单位：中铁七局集团武汉工程有限公司）
 

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