李卫红

1 工程概况

忻保高速公路L21合同段起讫桩号为K151+500～K160+380，长8.8 km，地处忻州市岢岚县境内，主要工程为“两隧十二桥”，隧道工程分别为沙塔隧道(黄土隧道)、水峪贯隧道。

沙塔隧道:分离式，左线起讫桩号为K152+595～K153+035，长440 m;右线起讫桩号为K152+558～K153+145，长 587 m。整个隧道包括明洞26 m，Ⅴ级浅埋245 m，Ⅴ级44 m，Ⅳ级712 m。隧道洞口岩性以Qm3坚硬亚黏土为主，垂直节理发育，具大孔隙，呈松散结构，易受水的侵蚀，中等压缩性;洞口较陡，坡角30°～40°，洞口边坡稳定性较差。地形沟壑交错，隧道出口段严重偏压浅埋。埋深25 m以下的部分约占隧道全长的1/3。

2 主要施工方法

1)隧道出口段原设计为侧壁导坑开挖，施工中采用三台阶分部上导坑预留核心土的方法施工(见图1)，开挖掘进和初期支护结合地形地质条件，严格按“管超前，禁爆破，早喷锚，强支护，紧封闭，勤量测”原则进行施工。2)工艺控制要点。a.预留核心土三台阶开挖的方法，上台阶开挖130°，接腿两次至拱脚。核心土长度2.5 m～3.5 m。上导坑每次开挖控制一榀钢拱架(见图2)。b.隧道在上断面进洞20 m后，停止掌子面施工，开挖9 m仰拱并成环。c.施工中上下台阶长度不超过15 m，仰拱与掌子面长度不超过30 m，二衬与掌子面长度不超过50 m。d.接腿施工必须左右错开6榀以上。洞内作业坡道采用上导坑出渣填筑下导坑的方法，严禁先拉中槽的方法以防止拱脚失稳，开挖标高至距拱脚30 cm时，必须采用人工清理，防止超挖，接腿及落底每次开挖不超过2榀，仰拱每次开挖不能超过5榀或3 m。e.上下导坑连接处的连接螺栓一定要全部拧紧，如果因为开挖时变形造成无法全部带齐螺栓，要采用插入钢筋头与上下拱架焊接，这是防止收敛的有效手段。f.洞口地表设置沉降观测点和拱顶观测点进行监控量测。在大跨上下1 m范围内设置收敛观测点进行定期量测以指导施工。洞内Ⅴ级浅埋及洞口段预留沉降量20 cm。

3 浅埋段的处置措施

1)设置超前管棚，管棚长度20 m，间距40 cm布置，管棚直径为108。2)冲沟内进行钢管注浆及混凝土封面，钢管长度 6 m，间距100 cm，梅花形布置，钢管直径为89。3)尽量缩短暴露开挖时间，坚持拱部每次开挖一榀。在掉块严重地段打设超前锚管以保证施工安全。4)施工过程中山体出现开裂及下沉，我们采取了如下措施:a.停止左右掌子面的掘进，并对渗水进行引排处理;b.全部人员撤离施工现场，并在隧道口及隧道之间山体上安排安全员，对隧道山体及边坡进行全天候望监控;c.经监测确定山体稳定后，进行隧道二衬施工及山体卸载冲沟反压回填;d.一期反压完成两个月后，隧道重新开始施工。

4 特殊地质及病害的处理

1)在施工阶段我们对洞口进行了实际勘察，左洞改变了明暗交界里程，暗洞增加了10 m，明洞增加了40 m。2)左洞洞口上导坑开挖35 m后，掌子面停工，开挖并施工了两板18 m仰拱及二衬，做到了及时封闭和成环，经监控量测数据显示，最大拱顶下沉为15 cm，最大收敛值为6 cm。3)隧道在开挖中出现了渗水，开挖时拱顶、侧壁有遇水软化掉块、坍塌的现象。土质开挖时的含水量在32%～35%之间。开挖后在10 min之内掌子面有发亮水膜出现，20 min内有滴水状水珠出现，随之拱顶、侧壁出现掉块现象。严重时发生坍塌，影响开挖安全。4)渗水防治措施。a.掌子面先喷封闭、短开挖每次开挖一榀，及时喷射混凝土;b.采用潮喷工艺:速度快，脱落少，并加碳素纤维和防裂剂;c.加大拱脚连接钢板，原设计钢板尺寸为30 cm×24 cm，变更后钢板尺寸为 50 cm×40 cm，以加大接触面积;d.纵向透水管及时接出进行排水。

5 几点感受

1)黄土隧道与石质隧道最大的区别就是下沉变形和收敛变形很难稳定，因此，二衬与掌子面的距离越近越好。

2)黄土隧道中系统锚杆、超前锚管在施工中作用不大，只要起到固定拱架的作用即可。只要坚持短进尺，可进行优化。

[1] 武飞龙.黄土隧道施工[J].山西建筑，2009，35(13):340-341.