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摘要：结合具体的工程实际情况，介绍了隧道施工的特点及难点，在此基础上阐述了湿陷性黄土隧道洞口施工过程中所采用的浅埋段超前支护、初期支护以及基底加固技术等，同时提出了大断面黄土隧道施工过程中相关的技术控制措施。
关键词：隧道施工；湿陷性黄土；开挖技术；支护技术
Abstract: combining the specific engineering practice, this paper introduces the characteristics and difficulties in the construction of the tunnel, and based on this, expounds the collapsible loess tunnel hole in the construction process of the shallow buried period of advanced support, primary support and basement strengthening technology etc., and puts forward the large sections loess tunnel construction process related technical control measures.
Keywords: tunnel construction; Collapsible loess; Excavation technology; Supporting technology
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：
在道路施工中，我们可以以黄土沉积时代的不同作为依据，将黄土分成新黄土(例如马兰黄土 、 )、老黄土(离石黄土 、 )以及红色黄土(午城黄土 )三种；而根據黄土是否具有湿陷性又可以将之分为湿陷性黄土及非湿陷性黄土两种。
黄土在天然状态下处于非压密状态，在一定压力作用下变形较小，主要为压密变形，压密变形表现为压缩变形和湿陷变形，湿陷变形发展较快。湿陷性黄土的特点就是遇水后土体结构遭到破坏，强度急剧下降，产生沉降变形。
导致湿陷性黄土地基产生湿陷的原因，从外因来看是由于存在有大量的浸水；从其内因来看主要是由于黄土本身欠压密件(其孔隙率通常在50％左右)及存在大量的可溶性胶结结构料(主要包括 、 、 及NaCl等多种易溶性盐和 等中溶盐)而导致的。
1、工程概况
下阿阳隧道工程起点里程为DK208+415，终点里程为DK209+057，正线全长642m，位于甘肃省岷县，进口段在岷阳镇南川村，出口端在秦许乡下阿阳村，线路上位于迭藏河1号特大桥与西河特大桥之间。隧道形式设计为单洞双线，是一座大断面湿陷性黄土浅埋偏压隧道。下面图1为隧道出口洞门纵断面示意图：
图1 隧道出口洞门纵断面示意图
2、工程的特点与难点
2.1湿陷性黄土段的浅埋暗挖
隧道的出口段主要位于自重湿陷性黄土地段，其断面比较大(约为200㎡)、而且埋深较浅(暗洞进口埋深在15—20m之间)，而且有偏压、围岩软弱、遇水极易湿陷。
2.1设计速度较高，质量要求高，施工技术难度大
铁路按照Ⅰ级铁路等价标准建设，整个工程的设计速度为160km／h，有条件的路段可以经过提速后达到200km/h，将成为西北西南区际间客货并重的便捷、快速、大能力通道。其中，工程验收(综合调试)的速度要达到1.1倍的相关设计速度要求。同时，关键承重结构的设计使用寿命达到100年，主体工程质量要实现“零缺陷”，以满足列车开行时的高安全性及舒适度的相关要求。在工程建设的过程中，对黄土地基的处理、压实质量、结构耐久性、隧道防水、工后沉降值以及混凝土的质量等都提出了较高的要求。
3、隧道洞口浅埋段的开挖与支护施工
3.1 开挖与支护的基本方案
在出口段前的30m采用明挖法，出口段之后采用CRD法进行开挖施工，在施工的过程中采用了干法开挖、钻孔等施工工艺，同时加强对施工过程中用水的管理，保证隧道基底不会受到水的浸泡。
对于洞口段的支护，主要采用超前大管棚、系统锚杆(包括拱部药包锚杆和边墙砂浆锚杆)、钢筋网以及喷射混凝土、型钢钢架等措施。每循环进尺为0.6m，每天进行2次循环。
在出口端范围的设计主要采用水泥土挤密桩加固处理的措施，以确保仰拱钢筋混凝土的施工质量，同时在施工过程中要随时对隧道基底的沉降进行仔细观测。在施工的过程重要遵循“管超前、严注浆、短开挖、禁爆破、快支护、早成环、勤量测、紧衬砌”的基本施工原则，进行长管棚超前支护，以加强隧道侧面的边墙支护，解决隧道的偏压问题。
3.2 大管棚超前支护
采用热轧大管棚进行超前支护的目的主要是为了保证能顺利的进洞以及施工的安全，大管棚采用一环直径为108mm、长为20m的热轧无缝钢管，与钢架组合成为预支护系统，以达到防止洞口和浅埋段软弱围岩坍塌的目的，为进洞创造基本条件。
管棚钢管的环向间距为40cm，其中外插角在1°～3°之间。管棚分为钢管以及钢花管两种形式，采用交错布置的方式，在打设钢花管并注浆之后再打设钢管。为了有效的提高钢管的抗弯强度，还需要在钢管和钢花管中设置钢筋笼，然后在其中灌注水泥砂浆。
3.3 CRD法开挖
出口端暗洞的进洞采用CRD法进行分部开挖，开挖的过程中以人工操作为主，配合使用风镐、风铲和粘土铲，上台阶采用人工翻碴或者采用手推车将碴运到下台阶，之后采用挖掘机装碴，侧卸式装载机配合装碴，最后使用载重汽车进行无轨运输。CRD开挖支护方案如下图2所示，具体的挖施工说明如下：
图2 隧道围岩CRD开挖支护方案
3.3.1 首先沿①部拱部开挖轮廓线以上进行φ108mm的超前长管棚支护的施工，开挖时要预留核心土，并打入径向锚杆，在进行初喷混凝之后进行钢架施工，之后再喷混凝土封闭①部，并安装横撑，开挖进尺为0.6m。
3.3.2 其次要向下开挖②部，打入径向锚杆之后进行初喷混凝土施工，同样再进行钢架施工，用混凝土将②部封闭，安装横撑的同时打入锁脚锚管。
3.3.3 然后向右开挖③部，其中左、右两侧拉开的距离为3～5m之间。沿③部拱部开挖轮廓线以上进行φ108mm的超前长管棚支护的施工，开挖时要预留核心土，并打入径向锚杆，在进行初喷混凝之后进行钢架施工，之后再喷混凝土封闭③部，并安装横撑，开挖进尺为0.6m。
3.3.4 向下开挖④部，打入径向锚杆之后进行初喷混凝土施工，同样再进行钢架施工，用混凝土将②部封闭，安装横撑的同时打入锁脚锚管。
3.3.5 打设钻孔，并确保施工隧道的基底水泥土挤密桩达到设计标高度。
3.3.6 向下开挖⑤部，进行初期支护施工。
3.3.7向右开挖⑥部剩余的土方，然后将初期支护进行封闭。
3.4 初期支护
拱部采用径向药包锚杆以及钢筋网和35cm厚的强喷射混凝土进行初期的支护，在边墙主要采用径向砂浆锚杆进行初期的支护，在进行拱墙喷浆作业时需要在混凝土中掺入聚丙烯微纤维，纤维的掺量为1.2kg／ 。在全断面需采用间距为0.6m的Ⅰ25a型钢钢架进行支护，在开挖部分要使用Ⅰ25a型钢进行横撑支撑。
3.5 隧道基底加固
隧道DK208+420～+442段基底采用T76L迈式微型桩进行湿陷性处理，桩长7.0～9.0m，间距1.0 m×1.0 m梅花形布置（每排14根，总计23排）。桩的布置情况为：桩长7.0～9.0m，平面间距1.0 m×1.0 m，呈梅花形布置。
基底在完成加固处理之后，要对黄土的湿陷性、承载力、桩间土的压缩性进行一次整体的检测，在确认这些标准都达到相关的设计标准之后再进行下面相关工序的施工。
4、大断面黄土隧道开挖支护的相关技术控制措施
由于黄土隧道和石质隧道相比，其拱部沉降及拱脚的收敛相对较大。这就造成了隧道在施工时容易出现拱顶下沉、侧壁内移、掌子面挤入、隧底下沉以及支护变形等现象。因此要采取相应的技术措施，主要包括：加强观测和监控测量，施工时确保短进尺、长支护，做好防、排水施工与管理工作，增加锁脚锚管并扩大拱脚。
结语
通过下阳河隧道出口浅埋湿陷性黄土地段的施工实践表明，采用上述的浅埋段超前支护、初期支护以及基底加固技术的施工方案能有效的保证施工的安全、施工进度和质量方面的要求。
参考文献：
[1] 杨伟新，湿陷性黄土隧道洞口浅埋段开挖与支护技术[J]. 施工技术. 2006,35(11).
[2] 陈和清， 杨鲜明. 黄土隧道浅埋偏压洞口段施工技术要点[J]. 山西建筑. 2007,33(13).
[3] 杨林浩，古浪峡隧道施工关键技术研究[D]. 天津大学. 2008—01.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：隧道施工；湿陷性黄土；开挖技术；支护技术
Abstract: combining the specific engineering practice, this paper introduces the characteristics and difficulties in the construction of the tunnel, and based on this, expounds the collapsible loess tunnel hole in the construction process of the shallow buried period of advanced support, primary support and basement strengthening technology etc., and puts forward the large sections loess tunnel construction process related technical control measures.
Keywords: tunnel construction; Collapsible loess; Excavation technology; Supporting technology
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：
在道路施工中，我们可以以黄土沉积时代的不同作为依据，将黄土分成新黄土(例如马兰黄土 、 )、老黄土(离石黄土 、 )以及红色黄土(午城黄土 )三种；而根據黄土是否具有湿陷性又可以将之分为湿陷性黄土及非湿陷性黄土两种。
黄土在天然状态下处于非压密状态，在一定压力作用下变形较小，主要为压密变形，压密变形表现为压缩变形和湿陷变形，湿陷变形发展较快。湿陷性黄土的特点就是遇水后土体结构遭到破坏，强度急剧下降，产生沉降变形。
导致湿陷性黄土地基产生湿陷的原因，从外因来看是由于存在有大量的浸水；从其内因来看主要是由于黄土本身欠压密件(其孔隙率通常在50％左右)及存在大量的可溶性胶结结构料(主要包括 、 、 及NaCl等多种易溶性盐和 等中溶盐)而导致的。
1、工程概况
下阿阳隧道工程起点里程为DK208+415，终点里程为DK209+057，正线全长642m，位于甘肃省岷县，进口段在岷阳镇南川村，出口端在秦许乡下阿阳村，线路上位于迭藏河1号特大桥与西河特大桥之间。隧道形式设计为单洞双线，是一座大断面湿陷性黄土浅埋偏压隧道。下面图1为隧道出口洞门纵断面示意图：
图1 隧道出口洞门纵断面示意图
2、工程的特点与难点
2.1湿陷性黄土段的浅埋暗挖
隧道的出口段主要位于自重湿陷性黄土地段，其断面比较大(约为200㎡)、而且埋深较浅(暗洞进口埋深在15—20m之间)，而且有偏压、围岩软弱、遇水极易湿陷。
2.1设计速度较高，质量要求高，施工技术难度大
铁路按照Ⅰ级铁路等价标准建设，整个工程的设计速度为160km／h，有条件的路段可以经过提速后达到200km/h，将成为西北西南区际间客货并重的便捷、快速、大能力通道。其中，工程验收(综合调试)的速度要达到1.1倍的相关设计速度要求。同时，关键承重结构的设计使用寿命达到100年，主体工程质量要实现“零缺陷”，以满足列车开行时的高安全性及舒适度的相关要求。在工程建设的过程中，对黄土地基的处理、压实质量、结构耐久性、隧道防水、工后沉降值以及混凝土的质量等都提出了较高的要求。
3、隧道洞口浅埋段的开挖与支护施工
3.1 开挖与支护的基本方案
在出口段前的30m采用明挖法，出口段之后采用CRD法进行开挖施工，在施工的过程中采用了干法开挖、钻孔等施工工艺，同时加强对施工过程中用水的管理，保证隧道基底不会受到水的浸泡。
对于洞口段的支护，主要采用超前大管棚、系统锚杆(包括拱部药包锚杆和边墙砂浆锚杆)、钢筋网以及喷射混凝土、型钢钢架等措施。每循环进尺为0.6m，每天进行2次循环。
在出口端范围的设计主要采用水泥土挤密桩加固处理的措施，以确保仰拱钢筋混凝土的施工质量，同时在施工过程中要随时对隧道基底的沉降进行仔细观测。在施工的过程重要遵循“管超前、严注浆、短开挖、禁爆破、快支护、早成环、勤量测、紧衬砌”的基本施工原则，进行长管棚超前支护，以加强隧道侧面的边墙支护，解决隧道的偏压问题。
3.2 大管棚超前支护
采用热轧大管棚进行超前支护的目的主要是为了保证能顺利的进洞以及施工的安全，大管棚采用一环直径为108mm、长为20m的热轧无缝钢管，与钢架组合成为预支护系统，以达到防止洞口和浅埋段软弱围岩坍塌的目的，为进洞创造基本条件。
管棚钢管的环向间距为40cm，其中外插角在1°～3°之间。管棚分为钢管以及钢花管两种形式，采用交错布置的方式，在打设钢花管并注浆之后再打设钢管。为了有效的提高钢管的抗弯强度，还需要在钢管和钢花管中设置钢筋笼，然后在其中灌注水泥砂浆。
3.3 CRD法开挖
出口端暗洞的进洞采用CRD法进行分部开挖，开挖的过程中以人工操作为主，配合使用风镐、风铲和粘土铲，上台阶采用人工翻碴或者采用手推车将碴运到下台阶，之后采用挖掘机装碴，侧卸式装载机配合装碴，最后使用载重汽车进行无轨运输。CRD开挖支护方案如下图2所示，具体的挖施工说明如下：
图2 隧道围岩CRD开挖支护方案
3.3.1 首先沿①部拱部开挖轮廓线以上进行φ108mm的超前长管棚支护的施工，开挖时要预留核心土，并打入径向锚杆，在进行初喷混凝之后进行钢架施工，之后再喷混凝土封闭①部，并安装横撑，开挖进尺为0.6m。
3.3.2 其次要向下开挖②部，打入径向锚杆之后进行初喷混凝土施工，同样再进行钢架施工，用混凝土将②部封闭，安装横撑的同时打入锁脚锚管。
3.3.3 然后向右开挖③部，其中左、右两侧拉开的距离为3～5m之间。沿③部拱部开挖轮廓线以上进行φ108mm的超前长管棚支护的施工，开挖时要预留核心土，并打入径向锚杆，在进行初喷混凝之后进行钢架施工，之后再喷混凝土封闭③部，并安装横撑，开挖进尺为0.6m。
3.3.4 向下开挖④部，打入径向锚杆之后进行初喷混凝土施工，同样再进行钢架施工，用混凝土将②部封闭，安装横撑的同时打入锁脚锚管。
3.3.5 打设钻孔，并确保施工隧道的基底水泥土挤密桩达到设计标高度。
3.3.6 向下开挖⑤部，进行初期支护施工。
3.3.7向右开挖⑥部剩余的土方，然后将初期支护进行封闭。
3.4 初期支护
拱部采用径向药包锚杆以及钢筋网和35cm厚的强喷射混凝土进行初期的支护，在边墙主要采用径向砂浆锚杆进行初期的支护，在进行拱墙喷浆作业时需要在混凝土中掺入聚丙烯微纤维，纤维的掺量为1.2kg／ 。在全断面需采用间距为0.6m的Ⅰ25a型钢钢架进行支护，在开挖部分要使用Ⅰ25a型钢进行横撑支撑。
3.5 隧道基底加固
隧道DK208+420～+442段基底采用T76L迈式微型桩进行湿陷性处理，桩长7.0～9.0m，间距1.0 m×1.0 m梅花形布置（每排14根，总计23排）。桩的布置情况为：桩长7.0～9.0m，平面间距1.0 m×1.0 m，呈梅花形布置。
基底在完成加固处理之后，要对黄土的湿陷性、承载力、桩间土的压缩性进行一次整体的检测，在确认这些标准都达到相关的设计标准之后再进行下面相关工序的施工。
4、大断面黄土隧道开挖支护的相关技术控制措施
由于黄土隧道和石质隧道相比，其拱部沉降及拱脚的收敛相对较大。这就造成了隧道在施工时容易出现拱顶下沉、侧壁内移、掌子面挤入、隧底下沉以及支护变形等现象。因此要采取相应的技术措施，主要包括：加强观测和监控测量，施工时确保短进尺、长支护，做好防、排水施工与管理工作，增加锁脚锚管并扩大拱脚。
结语
通过下阳河隧道出口浅埋湿陷性黄土地段的施工实践表明，采用上述的浅埋段超前支护、初期支护以及基底加固技术的施工方案能有效的保证施工的安全、施工进度和质量方面的要求。
参考文献：
[1] 杨伟新，湿陷性黄土隧道洞口浅埋段开挖与支护技术[J]. 施工技术. 2006,35(11).
[2] 陈和清， 杨鲜明. 黄土隧道浅埋偏压洞口段施工技术要点[J]. 山西建筑. 2007,33(13).
[3] 杨林浩，古浪峡隧道施工关键技术研究[D]. 天津大学. 2008—01.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。