摘 要：分析了黄土隧道施工中地层原因对安全的影响，在总结黄土隧道安全施工基本原则基础上，探讨了支护作业中的安全要点，提出应加强围岩变形监控量测。
关键词：黄土隧道 施工安全
在我国北方黄土地层分布较广，在黄土地层修筑隧道和地下工程时，应了解黄土地层对隧道施工的影响，在此基础上采取合理的措施确保施工安全。
1. 黄土地层对隧道施工安全的影响
（1）坍塌危险。
新黄土大孔发育具有垂直节理，在垂直节理面上因节理切割形成竖向软弱面，因而当各软弱面互相切割形成粘聚力很小的棱体，在黄土地层进行隧道开挖时就会由于重力作用棱体塌落而形成塌方。老黄土埋在新黄土之下深度较大，深埋老黄土隧道的围岩强度低，容易发生屈服形成塑性区，当无支撑或强度不足时围岩蠕变过大，会脱落形成塌方。另外，黄土受水后多具有湿陷性，不抗水的粒间结构使黄土遇水易崩解、剥落、下沉，使开挖围岩迅速丧失自稳能力而造成坍塌。
（2）拱顶及地表下沉
当隧道修建在黄土溶洞上方时，有基础下沉的危险。而由于黄土强度较低，浅埋隧道上部土体在隧道开挖过程中受到扰动而整体下沉。地表下沉造成围岩松动压力而变形，土体顺节理方向剪断、坍落难以形成承载力，由于地表附近拉力过大而开裂。同时由于地面动荷载、地质特点及不合理开挖等因素影响，地表下沉较大造成初期支护变形、开裂甚至坍塌。
2. 施工安全对策
2.1基本原则
鉴于以上分析，在黄土地层修建隧道应注意以下几点：
（1）先治水。任何位于黄土地层中的隧道施工前，都应先治水，对于可能塌方的隧道更应把治水工作放在首位，尽可能采用各种防、排水措施，不让地下水成为造成或加剧塌方的危险诱因。做好地表水截排工作，雨水不得漫溢于洞口仰坡和边坡面。施工中洞内应完善排水设施，保持路面干燥。当地下水量较大时，应在洞内采用井点降水法降低地下水位，或在洞外隧道开挖线两侧设深井降水。
（2）短开挖。在通过洞口地段和围岩较差的地段时，应缩小开挖断面，合理掌握进度，可采用的施工方式有双侧壁导坑法、三台阶施工法或上下导坑预留核心土法；但在掘进的过程中，要注意每个循环进尺要短，满足施工要求即可。初期支护与衬砌应紧跟上，使围岩暴露时间尽量缩短。
（3）弱爆破。在黄土地层中，要少钻眼、钻浅眼、少装药，使开挖面以外的围岩少受扰动，并避免崩坏支撑引起塌方。
（4）强支护：根据设计图纸同现场施工的地质构造节理的产状与分布状况进行核对，对因构造节理切割而形成的不稳定部位需加强支护。现行的设计和施工中，一般是采用新奥法施工，即主要利用围岩本身的稳定性，支撑在一定基础上起到维持加强围岩本身的稳定作用。施工中，采用钢架（格栅）支撑加强喷锚支护，在施工中应注意加强拱脚处的锁脚锚杆（钢管）的施工，施工完成后同钢架（格栅）焊接连成一个整体，使上部围岩加载在拱顶部分的受力通过钢架锚杆均匀传递到下部围岩中。采用一般构件支撑时，支撑间距加密，发现变形或断裂，随即抽换或加固。并注意预留沉降量，防止因沉降量预留不足造成隧道衬砌厚度不够或衬砌侵限。
（5）早成环。对于可能塌方地段开挖后要立即进行仰拱、衬砌成环施工，使混凝土早强，并争取及早承载。在下部成环开挖的施工中，一般采用马口跳挖法施工，忌采用整幅全断面开挖。在黄土隧道中，宜采用复合式衬砌，开挖后以钢支撑、钢筋网，喷射混凝土和锚杆作初期支护，必要时宜采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。
（6）勤量测。主要是在施工中加强围岩观测，可根据不同的围岩设置密度不等的观测点，对拱顶每天观测记录，分析得出沉降曲线。同时对两侧的拱腰也需加强围岩收敛的监测，防止因双侧压力造成支护变形导致净空、厚度不足。
2.2支护作业中的安全要点
根据黄土围岩情况、施工方法采取有效的支护方式，例如采用超前锚杆和挂网混凝土的办法进行临时支护，下面探讨几种典型作业中安全要点。
在锚杆作业中，发生的事故，多是因围岩或喷射混凝土剥落、坍塌所造成，而其产生原因则是由于清理浮石不彻底、凿岩机械的振动、喷射混凝土与受喷面粘结不良所致。因此，为了锚杆施工的安全，应加强观察，及早发现危险征兆，并及时采取相应的安全技术措施。施工中，定期进行锚杆抗拔试验。这是因为锚杆种类和锚固方法多种多样，可能选择不当或因地下水的影响使锚固砂浆流失或达不到强度，致使锚固力不足，从而导致锚杆滑脱。造成不安全事故。
在喷射混凝土作业中，在喷射开始前．应详细检查围岩受喷面的情况，应彻底清理危石、浮石，应根据喷射方式(干喷、湿喷或混合喷)、混凝土配合比等，采用合适的降尘措施，控制施工现场空气中粉尘含量，以保证施工人员的身体健康。对从事喷射的工作人员，应定期进行健康检查。进行喷射作业时，必须配戴防护用具(防尘口罩、防护面具、眼镜、胶皮手套、劳保雨鞋等)。当采用人工喷射时，应配备牢靠的喷射支架，以防止在发生管路堵塞时由于喷嘴剧烈振动而引起的危害。当转移喷射点时，必须先关闭喷射机，在喷嘴前方不得站人。在处理管路堵塞时，喷头应有专人看管，以防消除堵塞后因喷嘴剧烈振动而引起摆动喷射伤人事故发生。
在土石交界面的施工中，由于交界面上往往有水，黄土富水变成饱和黄土，围岩强度低，自稳能力差，而岩层开挖时需爆破，对拱部黄土扰动大，施工难度加大，因此针对此种情况应制定切实可行的措施。此段超前预加固应采用水泥-水玻璃双液浆，在施工应先进行注浆试验，并对设计浆液配比做调整，确保注浆效果。开挖中注意对已作初期支护的保护。同样当隧道通过两种不同土层的接触带时，由于两种土层物理力学特性不同，往往造成接触带土的工程特性较差，开挖后可能产生较大应力调整，产生挤压变形，在施工中应予以重视，初期支护与二次衬砌作加强处理，并增设变形缝。
在钢拱架施工中应制定有效的安全技术措施。例如：
(1)在钢拱架制作和搬运过程中，应将构件绑扎牢靠，以防止发生整体构件或连接铁件碰撞伤人、车辆倾覆、构件坠落伤人事故。
(2)钢拱架的架设应安排专人观察围岩动态或初喷混凝土层的变化情况，防止落石或坍塌引起伤人事故。
(3)在架设钢架前，应彻底清除浮渣，保证受力在坚实的地层上，采用垫板或水泥预制块等将钢拱架的基础垫平。架设时，应采用纵向连接钢筋将相邻的钢拱架连接牢固，防止钢拱架倾覆或扭转、变形而带来不安全事故。
(4)对钢拱架应经常进行检查，如发现扭曲、压曲等现象和征兆时，必须采取加固措施。必要时，应使其他人员迅速撤离至安全地带，防止因坍塌造成伤亡事故。
2.3加强围岩变形监控量测
隧道洞内位移量测是判断隧道围岩稳定、调整初期支护参数、安排施工工序、选择应急措施、确定仰拱封闭和二衬施工时间的重要依据。由于黄土围岩易发生拱顶和地表下沉，因此隧道洞内位移量测主要包括拱顶下沉和水平收敛，加强对地表下沉、拱顶下沉的量测及反馈，以指导施工。
参考文献：
[1]李宁.郑西客运专线大断面黄土隧道围岩变形特征.铁道标准设计，2007增刊1
[2]初厚永.大断面黄土隧道围岩变形监控量测技术. 现代交通技术，2009（1）