淺談鐵路黃土隧道施工的要點(diǎn)及應(yīng)注意事項(xiàng)

張華

摘要：本文對(duì)鐵路黃土隧道施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并對(duì)鐵路黃土隧道施工要點(diǎn)及黃土隧道施工注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；黃土；開(kāi)挖；施工

引言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，黃土地區(qū)修建的黃土隧道越來(lái)越多，黃土是一種在特定地理環(huán)境條件下第四紀(jì)以來(lái)沉積和成壤的地質(zhì)體，在第四紀(jì)干旱、半干旱氣候條件下形成的一種特殊土，基本色調(diào)是棕黃或者淺黃色； 顆粒成分以粉粒為主，約占整個(gè)顆粒的60%～ 70%，不含大于0.25 mm 的顆粒，具有孔隙，孔隙度達(dá)40%～ 50%； 同時(shí)黃土層理不明顯，垂直節(jié)理發(fā)育，直立性強(qiáng)；一般黃土天然含水量小，遇水易剝落侵蝕，容易產(chǎn)生潛在的剝蝕而形成坍穴。TBJ 12-85 鐵路工程地質(zhì)技術(shù)規(guī)范將黃土劃分為黃土和黃土質(zhì)土兩大類。按形成時(shí)代和結(jié)合工程建設(shè)的特點(diǎn)，又將黃土分為老黃土和新黃土、非濕陷黃土和濕陷黃土等。

1. 鐵路黃土隧道施工中存在的問(wèn)題

1.1 地基承載問(wèn)題

黃土具有遇水軟化、強(qiáng)度低、縱向裂縫發(fā)育的特性，容易受雨水沖刷侵蝕。在進(jìn)行黃土隧道施工時(shí)，如果洞內(nèi)水量較多或地下水位高，則會(huì)降低黃土隧道的地基承載能力，導(dǎo)致地表和隧道防護(hù)支架的大幅度沉降。

1.2 黃土隧道洞口的仰坡、高邊問(wèn)題

鐵路黃土隧道的洞口出現(xiàn)仰坡、高邊問(wèn)題，有的仰坡高達(dá)幾十米，受地理環(huán)境和氣候環(huán)境的影響，黃土風(fēng)化嚴(yán)重，所以仰坡的穩(wěn)定性很差，對(duì)黃土隧道邊坡的維護(hù)較為困難。

1.3 洞口段和淺埋段存在的問(wèn)題

鐵路黃土隧道洞口段的地質(zhì)情況較為復(fù)雜，存在偏壓、淺埋的問(wèn)題，洞口段和淺埋段存在較多安全隱患，施工技術(shù)難度大，常見(jiàn)的災(zāi)害包括塌方、地表開(kāi)裂、整體沉降等。

2. 鐵路黃土隧道施工要點(diǎn)

2.1 隧道洞口處的施工

在隧道洞口進(jìn)行土石方挖掘時(shí)，需要使用挖掘機(jī)，在進(jìn)行石方開(kāi)采時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用非控制爆破裝置，對(duì)于形成的石渣應(yīng)當(dāng)裝載并及對(duì)其進(jìn)行裝車， 運(yùn)用具有自卸功能的汽車對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸。對(duì)于隧道修筑中使用的鋼筋應(yīng)當(dāng)在鋼筋加工場(chǎng)就對(duì)其進(jìn)行彎制，并綁扎。對(duì)明洞拱墻的澆注采用整體澆注法進(jìn)行修建。運(yùn)用泵送混凝土的方式進(jìn)行混凝土澆筑，對(duì)于搗固我們需要采用插入式和附著式兩種振動(dòng)器聯(lián)合進(jìn)行震動(dòng)處理。對(duì)于隧道的邊坡防護(hù)應(yīng)當(dāng)同明洞開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行，在明洞襯砌后需要趁早進(jìn)行回填，在隧道的洞頂運(yùn)用土工格式植草對(duì)隧道加以保護(hù)。黃土隧道的施工應(yīng)當(dāng)盡量避開(kāi)雨季，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)形成洞面的地點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)。在施工期間要持續(xù)對(duì)洞口附近山體進(jìn)行觀察和監(jiān)測(cè)，洞口的一些力學(xué)性質(zhì)以及圍巖變形特征要有充分的掌握，并將其充分的利用以指導(dǎo)洞口施工。

2.2 隧道開(kāi)挖

開(kāi)挖方法：黃土隧道開(kāi)挖應(yīng)根據(jù)隧道斷面大小、圍巖級(jí)別采用臺(tái)階法、三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD 法等開(kāi)挖方法。單線Ⅳ級(jí)圍巖宜采用臺(tái)階法開(kāi)挖； 雙線Ⅳ級(jí)圍巖單線Ⅴ級(jí)圍巖宜采用三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法開(kāi)挖； 雙線Ⅴ級(jí)圍巖宜采用交叉中隔壁法（ CRD 法） 分部開(kāi)挖； 雙線V 級(jí)圍巖洞口淺埋或偏壓段宜采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖。開(kāi)挖方法除考慮圍巖級(jí)別外，還應(yīng)結(jié)合土層含水量、施工中變形監(jiān)測(cè)結(jié)果綜合考慮。施工中圍巖發(fā)生變化即施工開(kāi)挖方法需要變化時(shí)，應(yīng)做好工藝轉(zhuǎn)變的嚴(yán)格控制，尤其做好掌子面的封閉施工工作。

2.3 隧道防排水控制

（1）防水

首先用簡(jiǎn)易作業(yè)臺(tái)車將單幅無(wú)防布固定到預(yù)定位置，然后用專用熱熔襯墊及射釘將無(wú)防布固定在噴射混凝土上。無(wú)防布鋪設(shè)要松緊適度，使之能與緊貼在噴射混凝土表面，不致因過(guò)緊被撕裂；過(guò)松影響防水板掛設(shè)。無(wú)防布幅間搭接寬度大于10cm。然后用簡(jiǎn)易作業(yè)臺(tái)車將EVA防水板固定到預(yù)定位置，用手動(dòng)電熱熔接器加熱，使防水板焊接在固定無(wú)防布的專用熱熔襯墊上。防水板鋪設(shè)要松緊適度，使之能與無(wú)防布充分結(jié)合并緊貼在噴射混凝土表面。防止過(guò)緊或過(guò)松，防水板受擠壓破損或形成人為蓄水點(diǎn)。防水板間搭接縫與變形縫、施工縫等防水薄弱環(huán)節(jié)錯(cuò)開(kāi)1m以上。 防水板間用自動(dòng)雙縫熱熔焊接機(jī)按照預(yù)定的溫度、速度焊接，單條焊縫的有效焊接寬度不小于1cm。焊接后兩條縫間留一條不小于2cm的空氣道，用空氣檢測(cè)器檢測(cè)焊接質(zhì)量。焊接前先除盡防水板表面的灰塵再焊接，防水板搭接寬度須不小于15cm。

（2）排水

對(duì)于隧道洞口的地面水在處理以截為主，堵、排方式為輔。為了做好隧道的排水工作，施工人員需要在沿著隧道明洞外，進(jìn)行防水卷材鋪設(shè)，并用砂漿進(jìn)行抹面處理。在施工縫處，應(yīng)當(dāng)鋪上10mm 厚的止水膠帶，對(duì)于拱腳處的橫向水管應(yīng)當(dāng)有10m 的間距。在暗洞墻角處，應(yīng)當(dāng)安裝縱向水管，在利用三通將橫向水管與泄水管進(jìn)行連接。這樣就可以把漏出到隧道中的水排到制指定地點(diǎn)了。

2.4 隧道二次襯砌

隧道襯砌因?yàn)榇嬖诤椭車貙拥南嗷プ饔?，所以不能采用?jiǎn)單的荷載結(jié)構(gòu)模式，在襯砌的不同部位應(yīng)考慮其地層反力的作用。在開(kāi)挖斷面更大的鐵路隧道中這樣的空間作用將更加明顯。在二襯設(shè)計(jì)上應(yīng)力求斷面輪廓的圓順，避免應(yīng)力突變。襯砌的設(shè)計(jì)荷載不能簡(jiǎn)單地模仿普通鐵路隧道的圍巖壓力計(jì)算方法，應(yīng)通過(guò)模型試驗(yàn)及有限元計(jì)算再根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)確定圍巖壓力的計(jì)算。

二次襯砌施作的時(shí)間一般情況下須同時(shí)滿足以下條件：當(dāng)位移周邊收斂，拱頂下沉量達(dá)到最終設(shè)計(jì)值的80%～90%凈空變化速度小于0.1～0.2mm/d時(shí)，拱頂下稱速率小于0.07～0.15mm/d時(shí)，噴射混凝土面無(wú)裂縫或少量微裂縫可以認(rèn)定圍巖基本穩(wěn)定可施作二次襯砌；同時(shí)二次襯砌混凝土的施作的時(shí)間滿足《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范》的要求。

二次襯砌采用全斷面鋼模整體式液壓襯砌臺(tái)車，采用混凝土輸送泵泵送作業(yè)，由下向上，對(duì)稱分層，先墻后拱灌筑，入模傾落自由高度不超過(guò)2.0m，機(jī)械振搗。混凝土運(yùn)輸采用混凝土輸送車，擋頭模板采用制式鋼模，確保施工縫處混凝土質(zhì)量。

混凝土由自動(dòng)計(jì)量拌和站生產(chǎn)?；炷凉嘀白龊娩摻畹牟荚O(shè)工作，鋼筋角隅處要加強(qiáng)振搗，并做好防水層鋪設(shè)及各類預(yù)埋件、預(yù)留孔、溝、槽、管路的設(shè)置。

3. 黃土隧道施工注意事項(xiàng)

黃土隧道施工應(yīng)采用機(jī)械或人工開(kāi)挖，不宜采用鉆爆法施工。施工中要嚴(yán)格遵循“超前探、管超前、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、緊襯砌”的原則組織施工，工序緊湊、初期支護(hù)緊跟開(kāi)挖工作面，并及時(shí)施工二次襯砌。如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)噴射混凝土封閉、加設(shè)錨桿、架立鋼支架等加強(qiáng)支護(hù)。特別注意拱腳與墻腳處斷面，如挖過(guò)大，應(yīng)用混凝土或漿砌片石回填。如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即采取相應(yīng)措施進(jìn)行加固，濕陷性黃土隧道基底可采用樹(shù)根樁、灰土擠密樁、注漿、換填等處理措施。

黃土隧道采用臺(tái)階法施工時(shí)，上臺(tái)階每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺V、VI級(jí)圍巖不應(yīng)大于1榀鋼架間距，仰拱開(kāi)挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿，每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺不得大于3m；隧道開(kāi)挖后初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)施作并封閉成環(huán)，IV、V、VI級(jí)圍巖封閉位置距離掌子面不得大于35m。

4結(jié)語(yǔ)：

鐵路隧道施工不僅關(guān)系到交通建設(shè)問(wèn)題，更關(guān)系到隧道施工和鐵路運(yùn)行時(shí)相關(guān)人員的生命安全，應(yīng)受到國(guó)家和施工單位的高度關(guān)注。黃土隧道施工中，需采取合理的施工方法、有效的技術(shù)措施，對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，以便安全、順利地完成隧道的黃土地層施工。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭振江. 鐵路隧道施工技術(shù)研究[J]. 科技視界，2014，04：95+285.