黃土隧道安全施工注意事項和應(yīng)對措施

1、1山西 中南部鐵路通道黃土隧道安全施工注意事項和應(yīng)對措施晉豫魯鐵路通道股份有限公司2山西中南部鐵路通道黃土隧道概況山西中南部鐵路通道全線隧道共計188座，總長度367.261km，穿越黃土隧道總長45.544km，占隧道總長的 12.4%。、級圍巖占了全線隧道總長的75%。山西中南部鐵路通道瓦塘至湯陰東段自2010年4月9日開工以來，黃土隧道施工安全問題十分突出，主要表現(xiàn)在隧道掌子面與馬口開挖段塌方，山體開裂等現(xiàn)象，先后出現(xiàn)了張家山1號、東川1號隧道關(guān)門事故；青龍隧道、臨縣隧道、楊家掌隧道山體開裂等現(xiàn)象，塌方后難于施救和處理。所以，黃土隧道施工安全成為我們施工管理中需要進一步研究和管控的重點。

2、3主要內(nèi)容一 黃土的特性二 黃土隧道施工 1.施工前準(zhǔn)備 2.洞口施工 3.洞口段安全 4.隧道開挖 5.隧道二襯 6.附屬洞室施工 7.人員培訓(xùn)教育 8.應(yīng)急演練 9. 隧道施工現(xiàn)場管理4一 黃土的特性黃土是第四紀(jì)干旱、半干旱氣候條件下形成的一種特殊土，基本色調(diào)是黃色，分新黃土、老黃土、粉質(zhì)粘土。顆粒成分以粉粒為主，顆粒直徑小于0.005mm，約占整個顆粒的5075%,大于0.25mm的顆粒幾乎沒有，同時黃土層理不明顯，具柱狀節(jié)理，垂直節(jié)理發(fā)育，直立性強，有堆積間斷的剝蝕面，黃土表層多具有濕陷性，容易產(chǎn)生潛在的剝蝕而形成坍穴。老黃土基本特性：老黃土由于其顆粒間的大孔隙多數(shù)經(jīng)過地質(zhì)的嚴(yán)密積壓過

3、程而不具有濕陷性，土體承載力較高，一般老黃土埋深較大，含水率比新黃土高，一般為1516%，與隧道位置原始地應(yīng)力相比強度較低，容易發(fā)生屈服形成塑性區(qū)，即易發(fā)生塑性變形，可進行柔性支護和適度釋放塑性變形，但是如果無支撐或者支護強度不足會導(dǎo)致土體蠕變過大而形成塌方。5因為老黃土的變形存在蠕變這個特性，且有一個較長的發(fā)展過程，所以即使隧道內(nèi)初期支護即使短期內(nèi)無收斂和變形，也應(yīng)該及時施工二次襯砌。不過對于老黃土而言，土體含水量的大小對施工的影響很大，會直接影響圍巖的穩(wěn)定、施工開挖和初期支護的安全，尤其是影響初期變形量的一個重要指標(biāo)。新黃土特性：新黃土一般覆蓋在老黃土之上，厚度一般為3050米，質(zhì)地均勻，

4、含水率較小，一般為510%，具有多孔性和垂直節(jié)理，有肉眼能看到的大孔隙，呈松散結(jié)構(gòu)狀態(tài)，密度較低，垂直節(jié)理面上因節(jié)理切割形成豎向的軟弱層，軟弱層之間粘聚力很小，多個軟弱面互相切割，形成與周邊圍巖粘聚力很小的面狀體，在下部隧道開挖過程中面狀體容易塌落形成臨空面，受開挖擾動和支護缺陷的影響，在自身重力的作用下形成塌方。同時由于新黃土地區(qū)的圍巖應(yīng)力釋放快，即變形速度快，具有突然性，屬于脆性破壞，所以現(xiàn)場施工中變形監(jiān)測和控制尤為重要。根據(jù)以上簡述的新、老黃土的特性，黃土隧道施工中最重要的就是嚴(yán)格把握“時空效應(yīng)”。簡單說就是，開挖空間不能大、二襯時間不能長、工序銜接要緊湊。6二、黃土隧道施工隧道施工前的

5、準(zhǔn)備工作中，施工圖核對和地質(zhì)條件、地形地貌復(fù)核是施工準(zhǔn)備中的一個重要環(huán)節(jié)。原則上隧道進洞遵循“早進晚出”也是對地形、地質(zhì)核對重要性的一個體現(xiàn)，故應(yīng)該在施工前，組織相關(guān)人員對現(xiàn)場地形進行詳細(xì)地勘察記錄工作和對施工圖進行細(xì)致核對工作，以達(dá)到提前發(fā)現(xiàn)問題，提前提出解決方案。 1.施工前準(zhǔn)備7隧道進洞前應(yīng)首先核對隧道洞口是否處于偏壓、淺埋或者滑坡體范圍內(nèi)。由于該地區(qū)大部分洞口位于黃土峁梁，線位高、坡面陡、橋隧相連，橋臺與洞口相套，實施明洞和橋臺比較困難，應(yīng)增加相應(yīng)的防護措施。 2.1 如果存在較大偏壓，應(yīng)考慮減載和反壓或支擋的措施，避免開挖后洞內(nèi)初期支護受偏壓影響而發(fā)生開裂和變形；2.2 如果洞口段存

6、在淺埋，則應(yīng)慎重考慮進洞的位置，可采取“先縮后伸”的措施。即：淺埋段明做，調(diào)整明暗交界的位置，暗洞進洞后根據(jù)現(xiàn)場條件及時延長明洞。一般隧道進出口和明挖段交界處均設(shè)置超前大管棚支護，如位于新黃土內(nèi)且淺埋時，因淺埋新黃土?xí)谒淼篱_挖后自身形成沉降槽，當(dāng)沉降過大后垂直節(jié)理面會發(fā)生錯滑，則大管棚導(dǎo)向墻不但不能實現(xiàn)超前支護的作用，反而會因為自重和新黃土土體共同對洞口段初期支護造成負(fù)面壓力。此時導(dǎo)向墻應(yīng)特殊設(shè)計。2.洞口施工82.3 如果洞口段處于滑坡體內(nèi)，則應(yīng)及時和設(shè)計院進行溝通聯(lián)系，對滑坡體的形成和穩(wěn)定性進行技術(shù)鑒定，通過技術(shù)鑒定結(jié)果出臺相應(yīng)措施，并應(yīng)充分考慮作為軸重30噸的重載鐵路行車后的影響因素作

7、為設(shè)計依據(jù)。2.4 洞口邊仰坡施工 洞口邊仰坡開挖過程中應(yīng)自上而下一次開挖到位，按照設(shè)計支護參數(shù)一次性支護到位，如果是高邊坡，必須預(yù)留一定的臺階，并且適當(dāng)增加臺階寬度到23米，除保證土體穩(wěn)定外，還可預(yù)留在臺階部位預(yù)留截、排水溝的空間，對突發(fā)性的大降雨起到安全應(yīng)急作用。在此要求黃土質(zhì)隧道和軟弱圍巖隧道明洞與洞門必須提前考慮施工，并完善洞口排水系統(tǒng)。2.洞口施工9開始進洞，是第一次真正意義上的對山體整體性的一次擾動，所以開始進洞的施工必須本著“穩(wěn)扎穩(wěn)打”的原則，提高管棚的超前支護效果，分短臺階分部進行開挖支護，掌子面施工25米后必須及時跟進仰拱，設(shè)計有明洞的，首先完成明洞仰拱施工，然后迅速完成暗洞

8、內(nèi)靠近洞口5米范圍內(nèi)的仰拱施工，同時二次襯砌臺車及時拼裝和調(diào)試，隧道掌子面完成開挖支護50米就必須開始完成洞口處第一組襯砌的施工。3.洞口段安全10 4.1 開挖方法一般采用臺階法、三臺階七步開挖法和三臺階臨時仰拱。施工中必須采用短臺階法施工，同一臺階兩側(cè)開挖必須錯開至少34米，杜絕同一臺階的同一斷面上出現(xiàn)同時開挖。施工中圍巖發(fā)生變化即施工開挖方法需要變化時，應(yīng)做好工藝轉(zhuǎn)變的嚴(yán)格控制，尤其做好掌子面的封閉施工工作。 4.2 循環(huán)進尺和開挖步距嚴(yán)格控制各個臺階的循環(huán)進尺，是黃土隧道作為軟弱圍巖的直接體現(xiàn)。上臺階的單次開挖循環(huán)進尺控制在12榀拱架，中臺階及下臺階宜控制在2榀拱架以內(nèi)。三臺階法施工臺

9、階長度應(yīng)控制在5米以內(nèi)，二臺階法施工臺階長度應(yīng)控制在10米左右。仰拱及二襯的步距無論級還是級都應(yīng)按照統(tǒng)一指標(biāo)進行控制，而且應(yīng)該比120號文提高5米的標(biāo)準(zhǔn)。 4.3 開挖方式黃土隧道開挖應(yīng)嚴(yán)格人工配合機械開挖，杜絕使用大型機械設(shè)備一次開挖到位。由于黃土本身強度低抗擾動性較差，使用大型機械設(shè)備一次開挖至設(shè)計斷面，大面積的擾動往往出現(xiàn)超挖、損壞鋼架等。施工中應(yīng)預(yù)留一定的開挖斷面（一般為預(yù)留2030cm），后期由人工進行修面開挖至標(biāo)準(zhǔn)斷面。4.隧道開挖臺階法施工立體圖示臺階法施工臺階法施工三臺階七步開挖法三臺階七步開挖施工圖示黃土隧道施工13 4.4 控制超挖，杜絕支護缺陷黃土隧道開挖施工中，制定可行

10、的開挖過程控制手段，減少機械設(shè)備對土體的擾動，杜絕和減少超挖，根據(jù)新、老黃土的特性，一旦出現(xiàn)一定程度的超挖，必須用噴射砼填平，杜絕對超挖部分用棄碴或片石回填。 4.5 核心土及反壓土隧道核心土的留置至關(guān)重要，隧道洞身多位于老黃土內(nèi)，掌子面的核心土留置可從一定意義上等同于隧道的初期支護，受老黃土塑性形變和蠕變特性的影響，核心土可有效約束掌子面（凌空面）和臺階底部的變形。施工中留置的寬度和長度至關(guān)重要，不能僅僅根據(jù)施工作業(yè)臺架的大小來考慮核心土的大小。 4.6 初期支護隧道施工一直本著“寧強勿弱”的原則，必須嚴(yán)格按照設(shè)計的初期支護參數(shù)進行施工，初期支護必須在隧道開挖后及時施作，及時封閉成環(huán)。施工中

11、嚴(yán)格控制鋼拱架成品和半成品的加工質(zhì)量，控制好腰部鋼架的連接、鎖腳錨管（錨桿）的錨固和連接。加強邊墻錨桿質(zhì)量控制，施工中出現(xiàn)初期支護變形開裂甚至垮塌的部位多數(shù)發(fā)生在腰部的連接部位。4.隧道開挖14 4.7 淺埋地段的處理隧道通過淺埋地段時，如果地形條件允許，盡量采用地表處理的辦法，可采用明挖、半明挖或蓋挖等方法，以策安全。 4.8 圍巖變更當(dāng)隧道圍巖分級幾方存在爭議時，按照降低一級圍巖處理；圍巖分級交替變化頻繁，圍巖較差地段必須向圍巖較好段延伸510m。隧道內(nèi)施工當(dāng)斷面發(fā)生突變時，存在應(yīng)力集中，容易發(fā)生塌方，如斜井向正洞開挖、下錨關(guān)節(jié)，下錨段、安設(shè)通風(fēng)機段，隧道內(nèi)避車洞開挖等，必須引起設(shè)計、監(jiān)理

12、、施工方的調(diào)度注意，襯期支護參數(shù)要發(fā)生相應(yīng)調(diào)整。 4.9 超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測必須按規(guī)定進行超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測，并將其納入正常的施工工序，并指導(dǎo)現(xiàn)場施工。及時將超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測的結(jié)果向設(shè)計進行傳遞與反饋，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計和安全施工。4.隧道開挖15控制隧道塌方的最有效措施就是二襯及時跟進，在淺埋、偏壓、溝谷地段，應(yīng)盡量縮短開挖和二襯之間的距離，以減少暴露時間。特殊段落，可考慮單工序作業(yè)。圍巖較差地段的襯砌應(yīng)向圍巖較好地段延伸，延伸長度宜為510m。偏壓襯砌段應(yīng)延伸至一般襯砌段內(nèi)5m。5.隧道二襯16隧道施工時，附屬洞室位置處初期支護應(yīng)與其他部位相同。小避車洞可以在二襯施工到達(dá)時割除鋼架

13、做好防護和防水，與二襯同時施做。其他所有洞室均應(yīng)在二襯完成后，單獨另行開挖、支護和襯砌。附屬洞室應(yīng)在二襯之前設(shè)置鎖口格柵鋼架和超前小導(dǎo)管等，防止后期洞室頂部出現(xiàn)裂紋。其中洞室頂部與洞身初期支護交界面的陰陽面在鋪設(shè)防水板時會存在焊接不牢的情況，以及深度較大的洞室混凝土振搗不到位的情況，需要加強過程中的質(zhì)量控制，防止混凝土開裂和洞室滲漏水。6.附屬洞室施工17采取多種形式加強人員培訓(xùn)教育是杜絕和減少施工安全問題和施工質(zhì)量隱患的一個重要手段，培訓(xùn)工作要從安全意識入手，加強管理制度教育，從工藝、工序、工法控制上下功夫，提高管理人員和施工作業(yè)人員的思想認(rèn)識 。7.人員培訓(xùn)教育8.黃土質(zhì)隧道施工注意事項8

14、.1 長時間停止施工的隧道，襯砌必須緊跟掌子面，停工時要對掌子面進行噴砼封閉，留下監(jiān)控量測資料，開工時必須對隧道洞內(nèi)外沉降變形情況進行監(jiān)測對比，發(fā)現(xiàn)異常時，必須采取相應(yīng)措施進行處理。8.2黃土的特性具有濕陷性，水對黃土影響很大，所以，在施工之前必須做好排水系統(tǒng)，避免水軟化黃土。8.3黃土依據(jù)地質(zhì)鉆探發(fā)現(xiàn)，在地表有沖溝、新老黃土分界、土石分界處含水量比其他部位要高，黃土強度明顯變低，施工中必須引起高度重視。8.4黃土隧道施工必須遵行“重核對，先排水、短進尺、少擾動、早成環(huán)、勤量測、快襯砌、工序緊”。19黃土隧道施工要時刻做好應(yīng)對各種險情和突發(fā)事件的思想準(zhǔn)備，除了加強組織管理和人員培訓(xùn)外，應(yīng)建立符合各自實際的應(yīng)急救援體系并加強演練，真正做到及時反應(yīng)和有效救援，降低施工風(fēng)險。9.緊急救援20全線所有隧道工程施工必須落實進洞人員實名制，實名制分兩部份，一是管理人員，全面推行架子隊管理，認(rèn)真落實架子隊九大員制度，即：隊長、副隊長、技術(shù)負(fù)責(zé)人、技術(shù)員、質(zhì)量員、安全員、試驗員、材料員、領(lǐng)工員；二是進洞施工人員，進場施工勞務(wù)工必須填寫勞務(wù)工花名冊，并對其身份進行認(rèn)可。施