鐵路淺埋隧道施工技術(shù)及質(zhì)量控制

張智龍

【摘 要】高速鐵路隧道淺埋段施工是隧道工程建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，對(duì)其進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)分析及提出相應(yīng)的控制措施是工程施工過程中非常重要的環(huán)節(jié)之一。文章以鐵路隧道工程施工為背景，深入討論高速鐵路淺埋段施工工藝及注意事項(xiàng)。該隧道工程淺埋段施工過程中，借鑒國內(nèi)先進(jìn)安全風(fēng)險(xiǎn)管理辦法，對(duì)淺埋段施工進(jìn)行技術(shù)與安全分析，根據(jù)分析結(jié)果，提出安全隱患控制措施以及相應(yīng)的結(jié)論和建議，為工程順利通過淺埋區(qū)域提供可靠的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】隧道；淺埋段；高速鐵路；施工技術(shù)

一、鐵路淺埋隧道施工工藝

1、地表注漿加固

其主要目的是為了防止在開挖過程中地表出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象而采取的措施，為了防止在注漿過程中出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象一般在經(jīng)過處理的地表設(shè)置20-30cm厚的鋼筋混凝土層以作為注漿的止?jié){層并作為后期施工的防水面；注漿需設(shè)置孔口管，其一般采用鋼花管，管身鉆孔呈梅花型布置，孔徑一般在8—10mm范圍內(nèi)，間距一般為1.5cm，全部注漿管安設(shè)完成后方可開始注漿以保證注漿不間斷，開始時(shí)用1.5倍注漿終壓對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吸水試驗(yàn)檢查是否正常，試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間一般為20min；漿料配置按照填料先輕后重的順序添加，注漿過程中應(yīng)先注最外側(cè)兩排孔，之后依次向里推進(jìn)，每排孔施工時(shí)應(yīng)先進(jìn)行兩端孔之后間隔交錯(cuò)灌注。

2、超前支護(hù)

一般隧道施工僅在洞口施作大管棚，洞內(nèi)則一般采用小導(dǎo)管代替以防止隧道拱部坍塌及抑制地表沉降，小導(dǎo)管一般采用現(xiàn)場加工后用來噴射混凝土封閉巖面，其采用鑿巖機(jī)鉆孔后將小導(dǎo)管打入巖層，之后采用注漿泵壓注水泥漿，施工中鉆孔深度、角度及密度等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；該階段注漿是在地表加固注漿后的巖體內(nèi)注漿，以進(jìn)一步增強(qiáng)隧道圍巖的抗?jié)B性、完整性和承載強(qiáng)度，漿液為水泥漿液，施工中采取漿液由稀到濃逐步變換，在土層內(nèi)注漿壓力不小于2.0Mpa，其余地段注漿壓力不小于1.0Mpa。注漿過程中位避免發(fā)生串漿現(xiàn)象一般在有多臺(tái)注漿機(jī)同時(shí)施工的條件可采取多臺(tái)同時(shí)注漿，若注漿機(jī)較少則可將注漿孔及時(shí)堵塞，待輪到該管注漿時(shí)再拔下堵塞物，并先用鐵絲或細(xì)鋼筋將管內(nèi)雜物清除干凈并用高壓風(fēng)或水沖洗干凈后再進(jìn)行注漿；若發(fā)生進(jìn)漿量很大但系統(tǒng)壓力不升高則應(yīng)調(diào)整漿液工作性能，縮短膠凝時(shí)間，采取小泵量低壓力注漿或間歇式注漿以使?jié){液在裂隙中有相對(duì)停留的時(shí)間便于凝膠。

3、三臺(tái)階法施工

上臺(tái)階施工。用鉆機(jī)將小導(dǎo)管從鋼架腹部頂入后與鋼架焊接在一起，其外插角一般為10-150，待上循環(huán)初期之后完畢后加注單液水泥漿，待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行開挖；開挖一般采取人工風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)同時(shí)開挖以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，開挖應(yīng)嚴(yán)格遵守“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的原則，每循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)控制在0.5-0.6m范圍內(nèi)，開挖完畢后應(yīng)立即噴射混凝土進(jìn)行封閉，噴射厚度一般為4cm，然后進(jìn)行鋼架架立、掛鋼筋網(wǎng)施工，最后分層分片進(jìn)行混凝土噴射至設(shè)計(jì)厚度；在退后掌子面2榀拱架處開始施作臨時(shí)仰拱及扇形支撐，而掛網(wǎng)噴射混凝土只在豎撐和臨時(shí)仰拱進(jìn)行，豎撐采用一面關(guān)模噴混凝土，斜撐則只施作連接鋼筋內(nèi)外較差布置；中下臺(tái)階施工。該段施工一般采用挖掘機(jī)和裝載機(jī)作業(yè)，一般先對(duì)開挖面前3-5m范圍內(nèi)圍巖做超前探孔以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)地段并采取加強(qiáng)措施防止工作面坍塌；對(duì)系統(tǒng)中空錨桿、超前小導(dǎo)管注漿時(shí)應(yīng)控制好水灰比及注漿壓力，以確保注漿飽滿，工作中一般拱頂?shù)淖{壓力不超過2Mpa，拱腳注漿壓力不低于1.5Mpa。

4、臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)的拆除

拆除時(shí)間應(yīng)結(jié)合其對(duì)后續(xù)工序的影響和圍巖監(jiān)控量測數(shù)據(jù)變化情況來確定，應(yīng)保證其變形處于穩(wěn)定狀態(tài)后方可進(jìn)行，其中臨時(shí)支撐可在仰拱混凝土澆筑前一次性拆除，具體拆除長度應(yīng)依據(jù)仰拱澆注長度確定，對(duì)中隔壁混凝土拆除時(shí)應(yīng)防止其對(duì)初期支護(hù)形成的振動(dòng)和擾動(dòng)，一般采用風(fēng)鎬自上而下逐榀拆除鋼支撐之間的噴射混凝土和臨時(shí)支護(hù)與初期支護(hù)連接部位附著在鋼架上的噴射混凝土，最后將鋼構(gòu)件采用氧氣焊割斷。

5、噴錨與鋼支撐支護(hù)

初期支護(hù)系統(tǒng)錨桿采用4m/根的Φ25mm中空注漿錨桿，縱向1m，環(huán)向間距為1.2-1.5cm，梅花形布置；全環(huán)設(shè)置20b工字鋼拱架間距60cm，鋼拱架每個(gè)接頭設(shè)2-4根4m/根鎖腳錨管，拱部及邊墻掛Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm，噴射混凝土厚20cm。

第一次噴射在開挖后立即進(jìn)行，以縮短圍巖的暴露時(shí)間，防止圍巖表層分化剝落。噴射前認(rèn)真檢查隧道斷面，對(duì)欠挖部分及所有開裂、破碎、出水點(diǎn)、崩解的破損巖石進(jìn)行清理和處理，清除浮石和墻角虛碴，并用高壓風(fēng)沖洗巖面，充分保證混凝土與壁面的粘結(jié)度。

第二次噴射在系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架安裝施工后進(jìn)行，以加速圍巖自穩(wěn)，控制變形。噴射混凝土作業(yè)采取分段、分塊，先墻后拱、自下而上的順序進(jìn)行。

噴嘴做反復(fù)緩慢的螺旋形運(yùn)動(dòng)，螺旋直徑約為20～30cm，以保證混凝土噴射密實(shí)。同時(shí)掌握風(fēng)壓、水壓及噴射距離，減少回彈量。

二、如何做好隧道施工的質(zhì)量安全控制工作

1、做好隧道施工前的地質(zhì)勘測工作

隧道工程的設(shè)計(jì)建設(shè)與所處地點(diǎn)的地質(zhì)環(huán)境和圍巖工程地質(zhì)特性有著很重要的關(guān)系，在隧道施工建設(shè)的前期首先要做好地質(zhì)的勘察工作，工程地質(zhì)勘測深度，對(duì)隧道的合理設(shè)計(jì)、順利施工和避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著重要的影響。

高度重視并加強(qiáng)前期設(shè)計(jì)過程中的地質(zhì)勘測，對(duì)隧道地質(zhì)條件進(jìn)行深入細(xì)致勘查，對(duì)嚴(yán)重不良地質(zhì)進(jìn)行繞避，對(duì)于合理選線和科學(xué)的指導(dǎo)施工都具有極其重要的意義。

因此，做好隧道施工前的地質(zhì)勘察工作對(duì)隧道工程的質(zhì)量安全有著重要的作用。

2、加強(qiáng)隧道施工方面的質(zhì)量控制

對(duì)于隧道施工的工程技術(shù)人員，在施工之前，要加強(qiáng)施工人員的安全質(zhì)量意識(shí)的教育，提高施工人員對(duì)隧道安全質(zhì)量的認(rèn)識(shí)，嚴(yán)格落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，廣泛開展相應(yīng)的質(zhì)量檢查小組活動(dòng)，消除由于施工過程中人為因素造成的工序質(zhì)量缺陷。同時(shí)，施工中要加強(qiáng)原材料的質(zhì)量控制，定點(diǎn)、定量采購，嚴(yán)格檢驗(yàn)和驗(yàn)收程序，消除原材料因素對(duì)工程質(zhì)量影響。計(jì)量儀器和設(shè)備定期標(biāo)定、檢查，確保精度，積極采用先進(jìn)的計(jì)量設(shè)備和快速準(zhǔn)確的測試技術(shù)，消除和預(yù)防檢驗(yàn)、測量和試驗(yàn)因素造成的質(zhì)量缺陷。在隧道工程施工中，要根據(jù)施工設(shè)計(jì)及工程地質(zhì)情況，選擇安全、經(jīng)濟(jì)適用的施工方案，嚴(yán)格按照鐵道部現(xiàn)行的隧道設(shè)計(jì)、施工、檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)組織施工，主要做到嚴(yán)格按照開挖進(jìn)尺進(jìn)行開挖，采用合理的開挖方式，有效的控制開挖輪廓線，逐循環(huán)檢查開挖效果、修正開挖參數(shù)，有效控制開挖斷面的超欠挖。其次努力提高錨噴支護(hù)的質(zhì)量，按規(guī)定檢查錨桿的拉拔力和錨噴層厚度，做到斷面尺寸符合設(shè)計(jì)要求，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。綜合以上各方面的質(zhì)量控制因素從隧道施工的各個(gè)方面做好質(zhì)量保證工作。

3、做好施工過程的監(jiān)督管理工作

對(duì)于隧道施工的質(zhì)量控制，要切實(shí)做好整個(gè)施工過程的監(jiān)督管理工作，確保參加施工的工程技術(shù)人員在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和管理制度下工作，對(duì)于參加隧道施工的作業(yè)人員，要做好必要的安全技術(shù)教育培訓(xùn)，讓他們熟悉和遵守隧道施工技術(shù)安全規(guī)范，并進(jìn)行安全考試，合格后方準(zhǔn)上崗操作，并按規(guī)定佩帶安全防護(hù)用品。

結(jié)束語

鐵路隧道淺埋段施工由于其自身特征及土質(zhì)影響因素等原因在隧道施工中顯得尤為重要，其施工中應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝并結(jié)合工程所在地的地質(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)組織施工，并加強(qiáng)施工監(jiān)測以期實(shí)現(xiàn)施工目標(biāo)，確保施工質(zhì)量。

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