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中铁二十五局集团第五工程有限公司 266061
摘要：本文在简要介绍忻州隧道洞口浅埋段工程概况及施工风险的基础上，提出了隧道洞口浅埋段施工风险控制措施及塌方应急预案。为类似大断面黄土隧道洞口浅埋段的工程施工提供参考。
关键词：隧道；浅埋段；施工风险；控制措施
1、工程概况
1.1工程地质条件
忻州隧道位于忻州市境内，进口里程DK204+580，出口里程DK207+663，全长3083m。忻州隧道全部为黄土V 级围岩，隧道处于低山丘陵区，黄土沟壑较发育。隧道进出口均为浅埋地段，表覆新黄土，黄褐色，坚硬～硬塑，颗粒均匀，具大孔隙，含薄层细圆砾土和钙质结核层，夹多层浅棕红色古土壤层。下伏老黄土，浅棕红色，坚硬～硬塑，土体紧密，含钙质结核层和洪积碎石类土和砂土，覆土较薄。
1.2气候条件
本区段所经地区属寒冷地区，表现为显著的大陆型气候。春季干燥多风，蒸发量大；夏季降雨主要集中在 7-9 三个月；秋季降水减少，气温骤减；冬季雨雪稀少。由于降水在时间和空间分布上的不均匀性，使得洪灾和旱灾成为山西省最主要的自然灾害，干旱缺水和局部性暴雨洪水频繁发生沿线受极地大陆性冷空气团控制时间长，冬季长，热天短，日照富，温差大，降水少，风沙大。
1.3施工风险
本隧道穿越地层主要为湿陷性新黄土、新黄土、老黄土层，各类地层叠加，相互交错。全隧均为Ⅴ级围岩，洞身浅埋。洞室易塌方、变形，局部可能引起地表 塌陷；上层新黄土具湿陷性，部分新黄土地层地基承载力未达到设计要求，易塌方、变形。洞口塌方、大变形风险等级为极高。
本隧道进出口均为浅埋地段，址区存有大量湿陷性新黄土，隧道浸水后会产生湿陷变形开裂，易引起隧道底板变形开裂进而影响运营安全。
本隧道出口桥隧相连，施工中存在施工工艺风险。
2、隧道洞口段施工风险控制措施及塌方应急
2.1地质风险控制措施
2.1.1.塌方风险控制措施
（1）洞口浅埋段采用明洞结构、V级围岩采用双侧壁导坑法或三台阶临时仰拱法施工；加强初期支护和钢架锁脚锚杆等措施。
（2）加强超前支护，洞口段采用一环φ108 的 40m 大管棚进行超前支护，洞身段采用超前小导管加固。
（3）对隧道上方天燃气管线改移，规避风险。
（4）严格控制开挖进尺。严格遵循“管超前、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、及时衬砌”的施工原则，确保不出现塌方。
（5）施工中加强系统支护监控量测，并根据监控量测结果及时调整初期支护及施作二次衬砌。
（6）桥隧相连的进口洞门施工，桥台开挖时采用钻孔灌注桩围护，并合理的安排施工工序，精心编制施工组织设计。
2.1.2.大变形风险控制措施
（1）加强监控量测，适时调整初期支护措施，仰拱紧跟，及时衬砌。
（2）洞口段主要采用人工或机械开挖，减少围岩扰动降低风险。
（3）严格贯彻“短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量、及早衬砌”原则进行施工。
2.1.3.基底变形风险、湿陷性风险处理
（1）对于洞门段及明洞湿陷性新黄土地层，基底采用三七灰土换填，底部采用φ400mm 水泥土挤密桩，间排距 1m×1m；桩底深至非湿陷性地层 2m。
（2）湿陷性新黄土暗洞部分与地基承载力不足的黄土地段，采用φ51mm 微型桩，间排距1m×1m，湿陷性地段桩深入非湿陷性地层 2m，一般地段桩长 6m。
（3）施工中进一步检测黄土的湿陷性与承载力，及时反馈给设计单位，以便进一步的动态设计，安全施工。
2.1.4.冒顶、地表塌陷风险处理
通过严格控制塌方、大变形的风险控制措施，控制地表塌陷的引发因素，从源头上降
低和控制塌陷的发生。
2.2其它风险控制措施
（1）隧道进、出口均接长明洞，防止浅理段隧道施工期间坍塌，以确保施工及运营安全。开挖线外 5～10m 设截水天沟，以免危及施工与运营安全。待洞门完成并按设计坡率回填后对永久坡面进行骨架护坡防护。施工中应加强边仰坡的监控量测，确保边仰坡稳定及施工安全。
（2）施工工艺风险控制措施
隧道出口为桥隧相接，为确保桥梁施工时隧道洞口工程的安全，洞门位置采取混凝土
钻孔灌注桩，施工时保证至下而上的顺序施工，加强地表监测，避免出现废弃工程。
2.3隧道坍方应急措施
2.3.1.防止坍方范围继续扩大措施
（1）在坍方范围的顶部与侧壁及大裂缝，应先行清除或锚固。
（2）对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方大。
（3）在坍方范围内打设锚杆，并喷射混凝土支护。
（4）对坍方两端应尽快作好局部衬砌，以保证坍方扩大。
2.3.2.处理坍方
造成黄土隧道坍方的原因多数是地下水原因引起围岩含水量增大，强度降低，变形加速，进而支护失稳而坍方，防止坍方措施是按设计要求和工艺要求做 好超前支护和开挖后的联合支护，必要时加强支护，达到降低坍方机率。如果出现坍方我们将按下述方案进行处理。
小型坍方处理：对于小坍方应该先清理坍方面，后对坍方面采用超长锚杆加固，将锚杆伸入到围岩的稳定区，锁住松动圈，然后用加强联合支护法支护，最 后再进行坍方处理。
较大坍方处理：坍方的一般规律是围岩压力增大，支撑压紧，发出声响，接着产生位移变形。围岩掉碴，出现裂缝，直至滑动、坍塌。大坍方处理一般是坍方基本稳定后进行，先查看坍方规模，分析产生坍方原因，再制定坍方处理方案或按预案执行。处理方法一般有支顶法、固结法，两种方法均需先进行治水和支 护加固，防止坍方事态扩大。 支顶法一般选择围岩稳定地段开挖导洞，埋入型钢，用钢筋砼锁住两侧，上部用浆砌片石封填，对较大坍方可用套拱法，保证坍方面稳定后再进行清理。固结法是采用注浆法，先将坍体和松动部分进行注浆处理，将松动部分固结后再清理坍体。
坍方时的自救与互救：在开挖易发生坍方的地段，除了在开挖时用人工配合机械法外，专职安全员跟班作业，发现不安全因素立即撤离施工人员，工班长应立即制止人员跑动、组织人员自救互救，洞口值班室立即到洞内查看险情，制定抢救方案，想方设法利用未砸断导管给洞内人员供风、供氧、供水。
2.3.3.塌方处洞身支护的措施
喷锚处理：由外向内、由上而下，逐段随清坍碴随向岩壁先喷射一薄层砂浆，然后在
喷射混凝土。混凝土宜分层喷射，每层厚 5cm 左右。喷射 1～2 层混凝土后，可随即加锚杆再喷射混凝土。坍碴清除后，随即做好衬砌。衬砌施工：随着坍碴的逐步清除，衬砌逐段推进，快速成环，随即回填密实。在坍穴最高处或两端衬砌接头处应预留回填及进出料口。如坍方范围的围岩不够稳定。在处理坍方中有继续坍方的可能时，可在坍方范围内选择适当的位置做坍体护拱，护拱用型钢插入稳定岩层中，型钢上码砌片石或浆砌片石，以掩护施工操作。护拱上应以碎碴铺填 2m 厚左右作缓冲层。
2.3.4.坍体回填
坍方清除坍碴后，则拱背应先以浆砌片石回填 2～3m 厚，其上再用干砌片石回填，回填高度应尽量填满坍方范围，坍体内临时支撑应尽量拆除。在坍体的护拱与拱圈间应全部回填密实，坍体护拱以上回填厚度可根据具体情况而定，但不应小于2m。
如坍方范围高大，在坍穴内进行回填操作不便时，可选择适当位置另行开凿专供回填用的坑道。如坍方直达地表，除按规定做好拱部回填外，另用一般土石回填夯填至距地表 1～2m，再用粘土回填至略高于地表并向四周倾斜，周围做好排水沟。
3.结束语
隧道塌方将会给施工带来很大的施工困难和经济损失，因此需要在施工前应充分考虑到各种因素，提前采取必要的预防措施。上文是结合忻州隧道现场施工情况，介绍隧道洞口浅埋段风险分析及应急预案，希望能对类似工程提供参考。
参考文献：
[1]张少夏. 隧道工程风险分析方法及工期损失风险研究[D].同济大学 2006.
[2]关宝树. 隧道及地下工程专题技术――工法概论[M].成都：西南交通大学出版社，1998
摘要：本文在简要介绍忻州隧道洞口浅埋段工程概况及施工风险的基础上，提出了隧道洞口浅埋段施工风险控制措施及塌方应急预案。为类似大断面黄土隧道洞口浅埋段的工程施工提供参考。
关键词：隧道；浅埋段；施工风险；控制措施
1、工程概况
1.1工程地质条件
忻州隧道位于忻州市境内，进口里程DK204+580，出口里程DK207+663，全长3083m。忻州隧道全部为黄土V 级围岩，隧道处于低山丘陵区，黄土沟壑较发育。隧道进出口均为浅埋地段，表覆新黄土，黄褐色，坚硬～硬塑，颗粒均匀，具大孔隙，含薄层细圆砾土和钙质结核层，夹多层浅棕红色古土壤层。下伏老黄土，浅棕红色，坚硬～硬塑，土体紧密，含钙质结核层和洪积碎石类土和砂土，覆土较薄。
1.2气候条件
本区段所经地区属寒冷地区，表现为显著的大陆型气候。春季干燥多风，蒸发量大；夏季降雨主要集中在 7-9 三个月；秋季降水减少，气温骤减；冬季雨雪稀少。由于降水在时间和空间分布上的不均匀性，使得洪灾和旱灾成为山西省最主要的自然灾害，干旱缺水和局部性暴雨洪水频繁发生沿线受极地大陆性冷空气团控制时间长，冬季长，热天短，日照富，温差大，降水少，风沙大。
1.3施工风险
本隧道穿越地层主要为湿陷性新黄土、新黄土、老黄土层，各类地层叠加，相互交错。全隧均为Ⅴ级围岩，洞身浅埋。洞室易塌方、变形，局部可能引起地表 塌陷；上层新黄土具湿陷性，部分新黄土地层地基承载力未达到设计要求，易塌方、变形。洞口塌方、大变形风险等级为极高。
本隧道进出口均为浅埋地段，址区存有大量湿陷性新黄土，隧道浸水后会产生湿陷变形开裂，易引起隧道底板变形开裂进而影响运营安全。
本隧道出口桥隧相连，施工中存在施工工艺风险。
2、隧道洞口段施工风险控制措施及塌方应急
2.1地质风险控制措施
2.1.1.塌方风险控制措施
（1）洞口浅埋段采用明洞结构、V级围岩采用双侧壁导坑法或三台阶临时仰拱法施工；加强初期支护和钢架锁脚锚杆等措施。
（2）加强超前支护，洞口段采用一环φ108 的 40m 大管棚进行超前支护，洞身段采用超前小导管加固。
（3）对隧道上方天燃气管线改移，规避风险。
（4）严格控制开挖进尺。严格遵循“管超前、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、及时衬砌”的施工原则，确保不出现塌方。
（5）施工中加强系统支护监控量测，并根据监控量测结果及时调整初期支护及施作二次衬砌。
（6）桥隧相连的进口洞门施工，桥台开挖时采用钻孔灌注桩围护，并合理的安排施工工序，精心编制施工组织设计。
2.1.2.大变形风险控制措施
（1）加强监控量测，适时调整初期支护措施，仰拱紧跟，及时衬砌。
（2）洞口段主要采用人工或机械开挖，减少围岩扰动降低风险。
（3）严格贯彻“短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量、及早衬砌”原则进行施工。
2.1.3.基底变形风险、湿陷性风险处理
（1）对于洞门段及明洞湿陷性新黄土地层，基底采用三七灰土换填，底部采用φ400mm 水泥土挤密桩，间排距 1m×1m；桩底深至非湿陷性地层 2m。
（2）湿陷性新黄土暗洞部分与地基承载力不足的黄土地段，采用φ51mm 微型桩，间排距1m×1m，湿陷性地段桩深入非湿陷性地层 2m，一般地段桩长 6m。
（3）施工中进一步检测黄土的湿陷性与承载力，及时反馈给设计单位，以便进一步的动态设计，安全施工。
2.1.4.冒顶、地表塌陷风险处理
通过严格控制塌方、大变形的风险控制措施，控制地表塌陷的引发因素，从源头上降
低和控制塌陷的发生。
2.2其它风险控制措施
（1）隧道进、出口均接长明洞，防止浅理段隧道施工期间坍塌，以确保施工及运营安全。开挖线外 5～10m 设截水天沟，以免危及施工与运营安全。待洞门完成并按设计坡率回填后对永久坡面进行骨架护坡防护。施工中应加强边仰坡的监控量测，确保边仰坡稳定及施工安全。
（2）施工工艺风险控制措施
隧道出口为桥隧相接，为确保桥梁施工时隧道洞口工程的安全，洞门位置采取混凝土
钻孔灌注桩，施工时保证至下而上的顺序施工，加强地表监测，避免出现废弃工程。
2.3隧道坍方应急措施
2.3.1.防止坍方范围继续扩大措施
（1）在坍方范围的顶部与侧壁及大裂缝，应先行清除或锚固。
（2）对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方大。
（3）在坍方范围内打设锚杆，并喷射混凝土支护。
（4）对坍方两端应尽快作好局部衬砌，以保证坍方扩大。
2.3.2.处理坍方
造成黄土隧道坍方的原因多数是地下水原因引起围岩含水量增大，强度降低，变形加速，进而支护失稳而坍方，防止坍方措施是按设计要求和工艺要求做 好超前支护和开挖后的联合支护，必要时加强支护，达到降低坍方机率。如果出现坍方我们将按下述方案进行处理。
小型坍方处理：对于小坍方应该先清理坍方面，后对坍方面采用超长锚杆加固，将锚杆伸入到围岩的稳定区，锁住松动圈，然后用加强联合支护法支护，最 后再进行坍方处理。
较大坍方处理：坍方的一般规律是围岩压力增大，支撑压紧，发出声响，接着产生位移变形。围岩掉碴，出现裂缝，直至滑动、坍塌。大坍方处理一般是坍方基本稳定后进行，先查看坍方规模，分析产生坍方原因，再制定坍方处理方案或按预案执行。处理方法一般有支顶法、固结法，两种方法均需先进行治水和支 护加固，防止坍方事态扩大。 支顶法一般选择围岩稳定地段开挖导洞，埋入型钢，用钢筋砼锁住两侧，上部用浆砌片石封填，对较大坍方可用套拱法，保证坍方面稳定后再进行清理。固结法是采用注浆法，先将坍体和松动部分进行注浆处理，将松动部分固结后再清理坍体。
坍方时的自救与互救：在开挖易发生坍方的地段，除了在开挖时用人工配合机械法外，专职安全员跟班作业，发现不安全因素立即撤离施工人员，工班长应立即制止人员跑动、组织人员自救互救，洞口值班室立即到洞内查看险情，制定抢救方案，想方设法利用未砸断导管给洞内人员供风、供氧、供水。
2.3.3.塌方处洞身支护的措施
喷锚处理：由外向内、由上而下，逐段随清坍碴随向岩壁先喷射一薄层砂浆，然后在
喷射混凝土。混凝土宜分层喷射，每层厚 5cm 左右。喷射 1～2 层混凝土后，可随即加锚杆再喷射混凝土。坍碴清除后，随即做好衬砌。衬砌施工：随着坍碴的逐步清除，衬砌逐段推进，快速成环，随即回填密实。在坍穴最高处或两端衬砌接头处应预留回填及进出料口。如坍方范围的围岩不够稳定。在处理坍方中有继续坍方的可能时，可在坍方范围内选择适当的位置做坍体护拱，护拱用型钢插入稳定岩层中，型钢上码砌片石或浆砌片石，以掩护施工操作。护拱上应以碎碴铺填 2m 厚左右作缓冲层。
2.3.4.坍体回填
坍方清除坍碴后，则拱背应先以浆砌片石回填 2～3m 厚，其上再用干砌片石回填，回填高度应尽量填满坍方范围，坍体内临时支撑应尽量拆除。在坍体的护拱与拱圈间应全部回填密实，坍体护拱以上回填厚度可根据具体情况而定，但不应小于2m。
如坍方范围高大，在坍穴内进行回填操作不便时，可选择适当位置另行开凿专供回填用的坑道。如坍方直达地表，除按规定做好拱部回填外，另用一般土石回填夯填至距地表 1～2m，再用粘土回填至略高于地表并向四周倾斜，周围做好排水沟。
3.结束语
隧道塌方将会给施工带来很大的施工困难和经济损失，因此需要在施工前应充分考虑到各种因素，提前采取必要的预防措施。上文是结合忻州隧道现场施工情况，介绍隧道洞口浅埋段风险分析及应急预案，希望能对类似工程提供参考。
参考文献：
[1]张少夏. 隧道工程风险分析方法及工期损失风险研究[D].同济大学 2006.
[2]关宝树. 隧道及地下工程专题技术――工法概论[M].成都：西南交通大学出版社，1998