李振宝
中铁二十一局集团第四工程有限公司
摘要：该文介绍了甘肃天庄高速公路西城山隧道的基本情况和施工特点、难点，并阐述了在湿陷性黄土小径距隧道浅埋段施工中所采用的超前支护、开挖方法、初期支护及洞内安全管理等安全控制技术，提出了湿陷性黄土小径距隧道浅埋段施工防塌方等安全保障措施，这是小近距隧道施工一个控制点。
关键词：小径距隧道；浅埋段；CD法：安全控制；
1.前言
西城山隧道口地层岩性为第四系上更新统风积黄土(Q3)，上更新统洪积黄土、碎石(Q3"):下伏新近系(N)砂质泥岩、砂砾岩，古近系(E)砾岩、砂砾岩夹砂质泥岩，加里东期变质辉绿岩(up)下古生界(Pz)黑云母石英片岩，其工程地质特征如下:
黄土(Q3"):褐色、局部灰黑色，稍湿~湿，可塑，具层理，含有姜石，偶见蜗牛壳，局部含砂量较高，表层植物根系发育。
综合工程地质及水文地质条件，判定为V级围岩，该隧道采用分离式断面，单洞净宽10.25m，净高5m，两洞之间的最小距离21.58m，小于3.5B（B为洞身宽度）属于小径距隧道；所以该隧道属于典型的湿陷性黄土小径距隧道。
2.工程难点、重点
(1)小径距隧道浅埋暗挖
施工中，洞口段采用Φ108超前大管棚，长度40m，环向间距40cm，以确保隧道安全进洞。湿陷性黄土V级浅埋围岩长度达445m，埋深2~55m、围岩软弱、遇水易收缩沉陷，洞口段施工易发生坍塌事故，尤其是后行洞（左洞）开挖，危险系数明显增加。
后行洞（左洞）洞口段黄土呈褐色、局部黑褐色，稍湿，围岩难易自稳，成洞条件差，易产生坍塌现象；加上与先行洞（右洞）距离仅有21.58m，危险性显著增加。
3.安全风险因分析
根据以往高速公路隧道施工经验及西城山隧道地质特点，通过招标的形式选择有资质的单位进行隧道安全风险预评价，施工前根据西城山隧道风险预评价结果制定切实有效的安全防范措施，减少开挖、支护风险，采取强支护措施，确保后行洞（左洞）安全顺利施工。
4.开挖支护方案
出口段前59m采用盖挖法施工，先行洞（右洞）其余V级浅埋段采用三台阶七步法开挖施工，采取人工配合双钩挖掘机开挖修整洞内轮廓、机械手湿喷工艺、加强洞身支护以及减少施工用水的管理，确保隧道仰拱底部及拱墙稳定；后行洞（左洞）采用CD法施工，采用人工配合双钩挖掘机开挖修整洞内轮廓、机械手湿喷工艺、临工仰拱及微型钢钢管桩代替缩脚锚杆增强洞身稳定，两侧支护稳定后拆除中隔墙及临时仰拱，及时施做仰拱，提早“落地生根”保证隧道施工安全、二衬安全。
洞口段预支护措施包括Φ108超前大管棚、系统锚杆、间距60cmⅠ20a型钢架、钢筋网片、喷射混凝土及微型钢管桩替代缩脚锚杆。每循环进尺1榀钢架，每天2～3个循环。
施工中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则，严格隧道安全步距控制及《隧道施工安全九条规定》，严格安全管理，确保湿陷性黄土小径距隧道施工安全。
4.1大管棚超前支护
为保证隧道顺利进洞和隧道施工安全，洞口浅埋段40m打设1环42 根108mm×6mm、长40m的热轧无缝钢管大管棚超前支护，与钢架组合成预支护系统，防止洞口及黄土坍塌，为进洞创造条件。
4.2 后行洞（左洞）采用CD法开挖
本着经济合理、安全可靠的原则，结合西城山隧道V级浅埋段地质特点，选取CD法开挖。选取的原因有:
（1）后行洞（左洞）与先行洞（右洞）净距21.58m，若采用三台阶七步法开挖，开挖断面较大，且先行洞（右洞）二衬未还未施工，极易发生坍塌事故。
（2）.后行洞（左洞）进洞段埋深只有5m，埋深过浅，且覆土较湿，很容易发生坍塌。
（3）.选用CD法施工可以减少开挖量，能及早进行支护，早稳定，符合隧道施工的“管超前、严注浆、短开挖、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则，能够确保隧道施工安全。
（4）.CD法采用中隔墙及临时仰拱封闭成环支护，能保证隧道施工安全。
（5）.当拱顶及周边变形较大或突变时能在保证安全的前提下，可缩短封闭成环时间。
喷射混凝土强度等级为C25，采用机械手湿喷工艺，保证施工工人的职业健康。
5.小径距隧道开挖安全生产技术保证措施
湿陷性黄土浅埋小径距隧道与石质隧道相比：湿陷性黄土隧道的拱顶沉降和净空收敛比较大，表现为拱顶下沉、侧壁收敛、仰拱上隆或下沉、隧道坍塌，针对以上特殊情况，应采取以下安全技术措施:
5.1加强观测和监控量测
根据《公路隧道施工技术规范》JTG -T 3660-2020规定，监控量测必测项目有洞内外观察、周边位移、拱顶下沉、地表下沉，在洞顶上方纵向间距5m，横向间距5m的地表沉降观测点；洞内按照纵向间距5m，布设6个测点；每天测量沉降量，能够及早发现拱顶及周边位移情况，及时为后续施工带来数据支撑，能够更好的指导施工，确保隧道施工安全。
5.2短进尺、强支护
洞口采用超前大管棚、钢筋网、间距60cmⅠ20a型钢架钢架、C25喷射混凝土、锁脚锚管及微型钢管桩等加强支护，钢筋间采用纵向槽钢连接加固；后行洞（左洞）在开挖过程中，循环进尺控制在0.6m，及早进行支护，能够尽早进行封闭，同时每天量测观测点。符合“管超前、严注浆、短开挖、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则。
5.3洞内外防排水施工
洞口边仰坡上方15m外，洞顶设60cm矩形混凝土环向截水沟，及时将洞顶的进行拦截，防止雨水直接渗透或流向至开挖面；沟底设置不小于2%的纵坡，截水沟顺接至既有水系，及时将地表水引排，防止地表水冲刷边仰坡。明洞衬砌拆除外模后，立即从上向下施做防水层，并在明洞两侧做适当的排水管，将明暗交界处的水引排至洞外；洞顶回填夯实后设置隔水层，防止地表水渗入洞顶回填层。隧道内设中心水沟与洞外临时排水系统连通，以便洞内施工用水及洞内水及时排出。
5.5其它需注意的问题
(1)湿陷性小径距黄土隧道禁止爆破开挖，严禁积水浸泡仰拱底部。
(2)严格控制超欠挖，尽可能使开挖断面圆顺。
(3)严格控制安全步距，仰拱距掌子面距离不超过30m，二次衬砌距掌子面不超过50m。
(4)严格控制开挖进尺，不得盲目扩大进尺，防止坍塌事故发生。
(5)严格技术交底按照规范要求施工，不得偷工减料。
(6)严格按照隧道施工的九条规定进行控制，严格红线管理。
（7）严格落实班前讲话制度及班后总结制度，及早消除安全隐患，确保施工安全。
（8）严格初喷混凝土送达制度，减少开挖后的等待时间。
（9）严格隧道进出洞登记制度及交接班制度，确保人员可控。
6.安全应急措施
6.1安全逃生通道
距掌子面不大于20m的设置直径不小于800mm的玻璃钢夹砂管，长度不小于50m逃生管道，逃生管道内应储备逃生的物资（手锤、铁锹、呼救器、逃生绳、手电筒）、应急食品、水及急救药品等。
隧道的开挖台架、衬砌台车等处应布设应急照明设备，以及进行隧道防坍塌应急演练。
6.2隧道设人员定位及视频监控系统
该系统，是集隧道施工人员考勤、定位、灾后急救、日常管理、安全管理、质量管理于一体的安全管理专业设备，使值班员能够通过视频监控及人员定位随时掌握施工作业人员、管理人员及设备的分布状况和每个人员的运动轨迹，掌握其准确位置，同时能通过视频监控实时对讲系统及时纠正违章作业行为，能够及时消除安全隐患，从而杜绝人的不安全行为，减少物的不安全状态，加强隧道安全管控力度。一旦突发事故发生时，救援人员根据视频监控实时对讲系统及人员定位系统所提供的数据、资料，能迅速掌握人员的具体位置，及时采取有效的救援措施，提高应急救援工作效率。为西城山隧道施工安全管理提供了有力保障，确保了施工安全。
7.结语
通过西城山隧道施工反馈证明，采用超前大管棚、小导管超前支护、C D法开挖工法，钢支撑、钢筋网、机械手喷射混凝土、系统锚杆、微型钢管桩等初期支护，监控量测、安全救生通道、人员定位及视频监控实时对讲系统等措施，在施工湿陷性小径距浅埋黄土隧道安全方面的控制是有效的，从而大大确保了湿陷性小径距浅埋黄土隧道施工安全、质量和掘进速度的提升。
参考文献
【1】《公路隧道施工技术规范》JTG -T3660-2020.人民交通.2020