２０１２年第ｌｌ期 科技Ｉ向导 ◇高教论述◇ 湿陷性黄土公路隧道塌方浅析 赫连超赵涛 （长安大学公路学院陕西西安【摘７１ ００６４） 要】本文针对湿陷性黄土隧道的地质特点，研究了湿陷性黄土地质条件下处理隧道塌方的要点，分析了塌方的形成机理，并给出了塌 方的处理措施，提出了相应的施工要点，并得出了处理湿陷性黄土隧道塌方的一些建议。 【关键词ｌ湿陷性黄土；公路隧道；塌方；施工方法 ０．引言 小管棚暗挖通过坍体。 ３－３坍体开挖 西部大开发战略决策的实施．促进了西部地区高等级公路的发 展，穿越黄土地区的公路隧道将越来越多 黄土是第四系堆积的陆相 沉积物，其特点是具有大孔隙、有垂直节理和管状孔道，天然含水量时 强度较高，能维持很高的垂直边坡，但遇水时土颗粒崩解，表现为较强 的湿陷性。由于黄土分布的广泛性和典型的工程特性．历来受到工程 界和学术界的重视 黄土公路隧道的修建起步较晚．基本借鉴了铁路 隧道在此方面已有的科研成果。这些建设经验的总结．基本体现了我 国对黄土隧道的认识水平。公路隧道由于大跨径、大断面和扁坦状以 及防水等级较高．加之黄土强度较低．开挖扰动后变形大以及黄土的 水敏感性等特点以及由此引起的施工地质灾害的特殊性。已建和目前 在建的黄土公路隧道都发生了不同程度的施工地质灾害．而研究公路 隧道施工灾害预防将在公路隧道建设工程经济及安全生产方面产生 极大效益。 本文就湿陷性黄土地区的隧道塌方．给出了相应的施工方法和处 理对策。 坍方体的施工始终坚持“稳坍体、管超前、小进尺、多循环、少扰 动、快封闭、勤测量、速反馈”的原则 坍塌体开挖方法为环形开挖预留 核心土法。 ３．４置换拱架 钢架拆换在洞内变形停止后实施．钢拱架拆换每次拆换１榀．且 拆换在尽可能短的时间内进行．拆除后及时架设新拱架和喷混凝土。 ３．５仰拱施工和二衬 当上台阶开挖、支护进尺达１５ｍ以上时，进行仰拱施作，尽快使 衬砌支护形成闭合圈。仰拱施工完成后随即完成断面二次衬砌。 ３．６地表坍塌处理 二衬混凝土达到强度后．对塌穴进行夯填 ４．预防塌方措施 ４．１施工要点 初期支护在隧道开挖后及时施作．初期喷注砼严格按设计要求施 １．工程概况 工，钢筋网片使用前应消除锈斑。每榀拱架之间必须连接牢固，锚杆、 钢筋网必须焊接于一整体 钢拱架同开挖线之间空隙．必须用 该黄土隧道穿越部分湿陷性黄土地段．且埋深较浅．为双向行驶 钢拱架、分离式双车道隧道。隧道净空９．２５ｍ，限高５ｍ，最大开挖跨度１ｔ．９ ， 混凝土垫块垫实。并用喷射混凝土充填密实。为确保初期支护的最大 施工时必须确保钢拱架及喷锚网用喷射混凝土全部覆盖 最大开挖厚度１０．２５ｍ，左线长度３６０ｍ，右线长度３９３ｍ。隧道按新奥法 可靠承载力，设计施工，衬砌设计为曲墙复合式衬砌。隧道穿越黄土地段时 极易发 且密贴围岩。 在开挖及支护时应该力求轮廓线准确。封闭迅速以控制超挖。对 生塌陷。 于已超挖的部位应用同等级的混凝土回填密实．严禁空洞存在 否则 ２．塌方形成机理 从而产生大的崩塌 洞顶掉块、塌方及冒顶病害规模一般较大．且具突发性 主要发生 可能因空洞处的围岩进一步剥落而延及附近围岩．在隧道进出口洞段或围岩条件（地层岩性或水文地质条件１发生突变的 甚至导致支护变形 妥善处理好渗入洞内的地下水和各种施工用水是湿陷性黄土隧 地段（土石交界面、泥岩夹心或地下水富集地段） 道施工得以顺利进行的关键环节 塌方是隧道围岩的自承能力不足的结果．因此．对于黄土隧道，塌 ①地下水的处理：围岩裂隙水渗入洞内将浸泡洞内的黄土路面， 方主要由黄土的类型及其物理力学性质、结构、构造以及渗流场状态 影响施工车辆运行．从而影响正常的施工作业。因此，应在边墙开挖及 决定。 晦时浆砌水沟．及时排出围岩裂隙水。 黄土垂直节理发育，彼此在水平方向的连接力较弱。干燥时．黄土 支护后于洞的两侧及时修筑Ｉ②施工用水的管理：要妥善管理好洞内的各种施工用水．严防因 的强度较高，衬砌受力较小．遇水后颗粒联结力削弱．黄土强度随之降 施工用水浸泡洞内路面而影响施工 低，此时极易引起衬砌受力不均匀．并且由于隧道表层黄土厚度分布 ４．２监控量测要点 多不均匀，从而在黄土梁筛区隧道易形成偏心压力．成为偏压隧道．造 围岩及初期支护的监控量测是新奥法设计施工的重要组成部分， 成塌方等地质灾害 开挖后黄土隧道在应力重分布过程中必然产生拱 也是完善设计和施工的重要手段 只有通过对围岩开挖和开挖支厚片 顶沉降和拱脚收敛，当沉降过大，收敛不同时就发生掉块、塌方、坍洞、 石且潜护的过程进行施工监测．才能及时掌握围岩及初期支护各阶段 冒顶等灾害。 的支护稳定的动态规律．随时对围岩的稳定性以及施工措施的可靠性 ３．塌方处理方案 进行判断．为及时合理地改进开挖方法．调整支护．指导施工提供可靠 坍方处理按照“小坍方，先支后清”、“大坍方，先棚后穿”、“治坍先 依据。 治水”的原则。 ５．处理湿陷性黄土隧道的建议 由于是黄土隧道坍方．在前方坍方不明的情况下．若采用清方处 （１）施工中采用预留核心土的弧形开挖法可以缩短开挖时间．为初 理会导致围岩继续失稳．用注浆加固则需准备时间 分析后确定处理 期支护作业提供工作平台．有利于改善掌子面受力状况，增加围岩的 方案为：选用超前管棚和超前小导管加固坍体 自稳能力。 ３．１管棚、小导管超前预支护 （２）二衬紧跟是预防坍方的重要环节，可达到开挖一段巩固一段 沿拱部设计轮廓线外环向设置超前小导管．注浆顺序为从两侧 拱脚到拱顶．保证开挖轮廓线外的环状固结坍体有一定强度和密实 的目的。（３）施工中对围岩的地质变化观察不可忽视，特别是出现渗水的 度。 ３．２塌方空腔处理方案 土体极有可能坍方．应采取强支护手段和引排水措施。 （４）采用超前管棚或小导管处理黄土隧道坍方是行之有效的办法。 施工中应遵循“先排水、弱爆破、短开挖、强支护、快衬砌、勤量测、少扰 动”的原则 （５）施工中对地表下沉的观测、坍方地段拱顶下沉的观测以及正 常的拱顶下沉和水平位移观侧。能预测、检验围岩的稳定，便于采取有 效防范措施。量测信息反馈在预防和处理坍方施工中（下转第１８页） 确定坍方空腔处理方法的基本原则是：不清渣．对坍穴不扰动．人 为将坍体坡面低于开挖轮廓线的地段回填至开挖轮廓线以上一定高 度，为暗挖创造条件 但是考虑到坍穴仍有随时掉块的可能，施作时施 工人员、机械设备没有安全保障．结构还必须确保稳定。确定采用“护 壳暗挖法”通过坍体．即：稳定坡脚．封闭坍体，对坍体渣面低于设计拱 顶标高的地段进行回填．并在坍体上做混凝土防护层．然后采用超前 ２０１２年第１１期 科技＿向导 ◇高教论述◇ ｔｒａｄｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｐｅｒｕ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｌｅ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｅｆｆｏｒｔ ｔｏ ｅｘｐａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｏｒｔ ｂａｓｋｅｔ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ＦＴＡ ａｎｄ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｉｓ ｉｓ ａｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆａｍｉｌｉｅｓ ｆａｖｏｒｓ ｓｏｍｅ Ｐｅｒｕｖｉａｎ ＦＴＡ ｔｈａｔ ｐａｓｓｅｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ＷＴＯ ｉｎ ２０１ １．Ｉｔ ｗａｇ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｐｅｒｕ ｉｎ ｔｕｒｎ ｗｉｌｌ ｃｏｎｔｉｎｕｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅｉｒ ｐｕｒｃｈａｓｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ ａｓ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｍｅｓｓａｇｅ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｃｏｍｍｉｔｍｅｎｔ ｏｆ ｂｏｔｈ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｇｏｏｄｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｉｔｓ ｐｕｒｃｈａｓｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ａｎｄ ｉｎ ｆａｖｏｒ ｏｆ ｏｐｅｎｎｅｓｓ ａｎｄ ａｇａｉｎｓｔ ｔｒａｄｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｓｍ，ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｓ ａｎ ｃａｐｉｔａｌ ｇｏｏｄｓ．Ｔｈｅ Ｐｅｒｕｖｉｎ ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ＂ａｓ ｇｏａｌ ｆｏｒ ２０１６ ｉｓ ｔｏ ｔｉｐｌｒｅ ｎｏｎ— ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｃｏｕｎｔｉｅｓ ｒｗｉｓｈｉｎｇ ｔｏ ｓｉｇｎ ａｇｒｅｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｘｐｏｒｔｓ ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｔｈｅｙ ｗｏｕｌｄ ｈａｖｅ ｔｏ ｂｅ ｉｎ ａ ｒａｔｉｏ ａｂｏｖｅ ３０％． Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ＦＴＡ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａ ｈｉｓｔｏｒｉｃ ｓｔｅｐ ｆｏｒ Ｐｅｒｕ ａｎｄ ｔｈｅ Ｗｈｉｌｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｘｐｏｒｔｓ ｗｏｕｌｄ ｐｒｅｓｅｎｔ ａ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ２６ ａｎｄ ２７％ ｃｏｒｏｌｌａｒｙ ｏｆ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｌｏｓｅｒ ｂｉｌａｔｅｒａｌ ｔｉｅｓ ｔｈａｔ ｓｉｎｃｅ ２００８ ｈａｓ ｒｏｓｅ ｔｏ ｂｙ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｙｅａｒ ２０１２，ｉｍｐｏｒｔｓ ｆｒｏｍ Ｃｈｉｎａ ｍａｙ ｆａｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｙ ｒｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ’’ｓｔｒａｔｅｇｉｃ ｐａｒｔｎｅｒｓ”． ｗｏｕｌｄ ｃｏｎｔｉｎｕｅ ｔｏ ｅｘｐｏｒｔ ａｔ ｒａｔｅｓ ｔｈａｔ ｅｘｃｅｅｄ ２５ ｏｒ ２８ ｐｅｒｃｅｎｔ ａｎｎｕａｌｌｙ． Ｔｈｅ ＶＩ＂Ａ Ｐｅｒｕ／Ｃｈｉｎａ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｔｈａｔ ｏｐｅｎｓ ａ ｓｅｒｉｅｓ Ｔｈｅｓｅ ｆａｃｔｓ ａｒｅ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｗｏｒｉｄ Ｂａｎｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｆ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓ ｏｎ ｏｎｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｎｅｔａｒｙ Ｆｕｎｄ，ｔｈａｔ ｃｌａｉｍｓ ｔｈａｔ ｆｉｇｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｃｈｉｎａ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｈａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｍｐｌｏｙｍｅｎｔ，ａｎｄ ｏｒｌ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ，ｍａｋｅｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｉｎ ｂｌｕｅ ａｎｄ ｆｏｒ Ｐｅｒｕ ｗｏｕｌｄ ｓｈｏｗ ａ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ ｅｘｐｏｒｔｓ ｂｙ ｏｖｅｒ ２０ ｐｅｒｃｅｎｔ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｅｒ ｎｅｅｄｓ． ｒｈｉｓ ｆ Ａ ｉｓ ａ ｍｏｄｅｍ ａｓ ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｉｎ ａｂｏｖｅ ｌｉｎｅｓ． ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｔｈａｔ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｎ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｃｒｉｓｉｓ，ａ ｃｏｕｎｔｙ ｔｒｈａｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ Ｐｅｒｕ ｅｎｄｓ Ｅｎｔｙ ａｎｄ Ｉｒｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓ．ｕｎｌｉｋｅ ｔｈｅ ＦｒＡ Ｃｈｉｌｅ／Ｃｈｉｎａ．ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｕｐ ｂｅｉｎｇ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒｓ ｃｏｕｎｔｉｅｓ ｔｒｈａｔ ｄｏ ｎｏｔ．Ｎｅｖｅｒｔｈｅｌｅｓｓ， ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ａｌ＇ｅａｓ ｗｅｒｅ ｎｏｔ ｊｎｃｌｕｄｅｄ ｂｕｔ ｎｅｇｏｔｉａｔｅｄ ａｎｄ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｈａｓ ａｌｓｏ ｊｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｔｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ａｓ ｅｘｐｏｒｔ ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｏｔｈｅｒ ｉｎｄｉｖｉｄｕａ１ ａｇｒｅｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ 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务器的合法性认证、加密数据以隐藏被传送的数据、维护数据的完整 更换、销毁的管理 性。 ４．３确保用户身份可靠性的技术——数字签名 综上所述．电子商务安全技术应该完全有办法来解决网络货币结 对文件加密只解决了数据传输的保密性而对防止他人对传输中 算系统的安全问题 网上购物的终端货币结算的安全问题，随着ＥＣ 的数据进行破坏，以及如何确定发送人的身份就需要数字签名．数字 技术的不断创新和发展．将会在和谐社会的发展大潮中得到完美的解 签名是公钥加密技术与数字摘要的一种综合运用。数字签名可检验文 件本身的真伪，并确定签名的身份，保证了发送者对所发信息不能抵 决。（上接第３６页）是不可缺少的，它起着重要的指导作用。 （６）在黄土质砂黏土及新黄土浅埋地层。如洞口段、沟谷段、偏压 段应采用超短台阶开挖．随挖随支。衬砌紧跟．尽量缩短衬砌与开挖 距离．减少围岩暴露时间．必要时设超前支护．以安全通过为主要目 的。 （７）黄土隧道施工时应及时发现一些隐患．如地表对线路有影响 的陷穴、陷坑应及时回填．对地形偏压、人工回填土层等时应谨慎施 工．洞内施工时应加强施工支护或进行超前支护 （８）加强施工用水管理，保持洞内排水畅通。如水池远离线路。以 防止其成为坍塌的诱因。洞内用水管理有序，排水应畅通．严防软化地 基导致坍塌。 （９）对已产生塌方的隧道，对塌方段衬砌背后空洞必须回填密实 衬砌厚度必须按设计要求施作，以防止留有隐患。 【参考文献】 『１］夏永旭．高速铁路大断面黄土隧道设计与施工技术咨询报告【 西安，２００３． 『２］康军．黄土公路隧道设计与施工技术研究【Ｄ】．西安：长安大学，２００６． ［３］关宝树．隧道工程设计要点集（第１版）［Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００３，１２． 『４］公路隧道设计规范（ＪＴＧ Ｄ７０—２ｏｏ４）［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４， 『５１朱成钢脓北黄土隧道施工技术『Ｊ１．西部探矿工程，２００５，（增刊）． １８
