鐵路隧道開(kāi)挖施工技術(shù)分析

摘要：鐵路隧道的支護(hù)技術(shù)在整個(gè)施工過(guò)程中是非常重要的，務(wù)必給予高度重視。文章結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)部分已建鐵路和在建鐵路大斷面隧道的施工總結(jié)，并結(jié)合具體的工程案例分析，對(duì)鐵路隧道施工中相關(guān)技術(shù)的選擇做出了分析和探討。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；隧道開(kāi)挖；施工技術(shù)；支護(hù)技術(shù)；大斷面隧道 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：U459 文章編號(hào)：1009-2374（2016）32-0091-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.045

1 鐵路隧道的開(kāi)挖

在鐵路隧道施工的開(kāi)挖前，施工人員要根據(jù)鐵路隧道的總體施工安排情況來(lái)開(kāi)工，只有這樣才能有效地提高施工的效率和質(zhì)量。鐵路隧道的開(kāi)挖，可以簡(jiǎn)單地分為全斷面法開(kāi)挖和臺(tái)階分部法開(kāi)挖。在施工的過(guò)程中，要根據(jù)隧道的地質(zhì)條件，對(duì)其選擇適合的開(kāi)挖方法才行。對(duì)于全斷面法開(kāi)挖，其施工鉆孔時(shí)需要配備上多功能臺(tái)架的配合風(fēng)鉆，完成一次性爆破成型。對(duì)于臺(tái)階分部法開(kāi)挖，特別是在我們施工的時(shí)候，可以在鐵路隧道的上臺(tái)階和下臺(tái)階的部分進(jìn)行施工，必要時(shí)可以使用多功能平臺(tái)風(fēng)鉆機(jī)，對(duì)其進(jìn)行打眼施工，使其開(kāi)挖支護(hù)成型。總體來(lái)說(shuō)，我們要根據(jù)隧道每天的最大出渣量，使用出渣的機(jī)械設(shè)備，合理配備裝渣，在掌子面上，需用挖掘機(jī)裝渣。當(dāng)然也要考慮到隧道的斷面以及施工場(chǎng)面的狹窄問(wèn)題，對(duì)于這些問(wèn)題，要選用合適的外形尺寸以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用型的自卸汽車(chē)對(duì)其進(jìn)行出渣作業(yè)，只有這樣，才能高質(zhì)量地完成鐵路隧道的開(kāi)挖工程。

2 鐵路隧道支護(hù)技術(shù)的選擇

對(duì)于鐵路隧道的支護(hù)技術(shù)，在整個(gè)施工過(guò)程中是非常重要的，務(wù)必重視。目前可以分為初期支護(hù)和二次襯砌兩個(gè)過(guò)程。

2.1 初期支護(hù)

鐵路隧道的初期支護(hù)體系一般由超前管棚、超前小導(dǎo)管、系統(tǒng)錨桿、鋼支架及噴射混凝土等構(gòu)成。超前管棚一般管棚采用外徑80mm、長(zhǎng)6m的鋼管來(lái)進(jìn)行加工。不同的管棚對(duì)其都有不同的長(zhǎng)度要求，根據(jù)其具體的要求，要將80mm的鋼管逐根進(jìn)行套接，就要使用1m長(zhǎng)的45mm鋼管來(lái)完成，可以控制一下管棚的順直度，然后再焊接一下長(zhǎng)度為80mm的鋼管焊接，而對(duì)于鋼管，沿鋼管的縱向可以每30cm上面鉆一個(gè)孔。除此之外，還需要保持管棚環(huán)向間距為33cm，縱向搭接長(zhǎng)度為2m。采用40mm的小型類(lèi)的導(dǎo)管來(lái)施工，也可以用水泥―水玻璃雙液注漿泵注漿加固。

在鐵路施工中對(duì)于其余的施工地段，可以使用自進(jìn)式錨桿或者砂漿錨桿來(lái)進(jìn)行施工，可以在局部地段置一些格柵或一些鋼架材料。對(duì)于錨桿需要采用人工風(fēng)鉆打孔，使用注漿泵注漿，再用濕噴機(jī)噴射混凝土，這樣初期支護(hù)才算完成，下面就要開(kāi)始準(zhǔn)備二次襯砌了。

2.2 二次襯砌

對(duì)于二次襯砌，在襯砌階段中，施工人員需要按照“仰拱先行、拱墻整體襯砌緊跟”的原則來(lái)施工，還要根據(jù)施工技術(shù)是否規(guī)范、所設(shè)計(jì)的文件和上級(jí)的相關(guān)要求，合理地制定出襯砌的施工時(shí)機(jī)。有一些圍巖的自穩(wěn)性很差，對(duì)其要盡早施作襯砌，以保證施工過(guò)程中的安全性。在二次襯砌中，一般仰拱和開(kāi)挖面之間的水平距離需要保持在40～70m之間，襯砌和掌子面之間保持在90～200m之間。對(duì)于仰拱施工，要采用架設(shè)棧橋的方法，慢慢進(jìn)行，保持施工中的嚴(yán)謹(jǐn)性，在這個(gè)過(guò)程中要進(jìn)行人工化的捆綁鋼筋，使混凝土灌車(chē)運(yùn)至工作面溜槽入倉(cāng)，然后用插入式振搗器振搗，最后用人工使其整平。施工人員在襯砌施工中，可以與開(kāi)挖平行進(jìn)行，因?yàn)樵诿總€(gè)工作面中，都需要配備1臺(tái)12m自行式全斷面液壓鋼模襯砌臺(tái)車(chē)，然后用混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至工作面，用混凝土輸送泵灌注，再使用附著式振搗器搗固，最終完成二次襯砌的過(guò)程。

3 鐵路隧道開(kāi)挖中通風(fēng)技術(shù)的選擇

在隧道施工的過(guò)程中有很多程序，并且很多程序都會(huì)產(chǎn)生有害氣體，像在鉆眼的過(guò)程或者在一些其他的過(guò)程中，比如裝渣、內(nèi)燃等，因?yàn)槭┕ぴ谒淼览镞M(jìn)行，隧道里的空氣質(zhì)量很差，里面塵土飛揚(yáng)，空氣非常不好，這樣施工人員在里面工作就會(huì)危害健康，所以應(yīng)該避免此類(lèi)現(xiàn)象的發(fā)生。并且在鐵路隧道內(nèi)部，其溫度和濕度都會(huì)隨著鐵路隧道的縱深開(kāi)挖而不斷提高，從而使施工通風(fēng)的難度增大，如果沒(méi)有辦法使隧道里面的空氣得到及時(shí)凈化或者更換，就沒(méi)有辦法為施工人員提供良好的施工環(huán)境，這樣下去，久而久之，就會(huì)降低施工人員的工作效率。對(duì)于鐵路隧道的通風(fēng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，最重要的是在鐵路施工中的安全性問(wèn)題，務(wù)必要確保施人員的安全性。在施工中，有兩項(xiàng)具體的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道施工中空氣的凈化。在實(shí)際中，可以對(duì)其進(jìn)行通風(fēng)處理，這樣可以使隧道里面充滿(mǎn)氧氣，并且一些有害氣體也會(huì)隨之驅(qū)逐出去，從而凈化了空氣。

第一，在施工過(guò)程中，出風(fēng)口位置與隧道口兩者之間的距離一定要超過(guò)30m，這樣可以防止從施工隧道洞中排放出來(lái)的回風(fēng)流被重新吸入洞中構(gòu)成循環(huán)風(fēng)以污染空氣。在施工過(guò)程中應(yīng)該將通風(fēng)管抬得足夠高，并且要掛于洞壁拱腰的位置處，這樣能有效避免和減少對(duì)流水作業(yè)以及其他相關(guān)操作工序造成的不良影響。盡管如此，還要使風(fēng)管口位置與掌子面之間的路程保持在有效射程范圍內(nèi)，這樣不僅能確保隧道的通風(fēng)效果良好，還能防止因?yàn)楸剖┕ざ鴮?duì)風(fēng)管造成的不必要的破壞。

第二，施工人員在工作的時(shí)候，要重點(diǎn)防止漏風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，并且還要降低風(fēng)的阻力，這樣可以確保隧道中的風(fēng)的正常性，使隧道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范起來(lái)。在施工中，對(duì)于風(fēng)管的選擇也很重要，在施工中需要選擇材料良好的風(fēng)管來(lái)進(jìn)行，在隧道的洞口高壓風(fēng)區(qū)域里面，我們可以用塑膠布進(jìn)行施工，這樣方便節(jié)省資源，并且還能降低流動(dòng)的摩擦阻力系數(shù)。這對(duì)于隧道的保養(yǎng)是非常好的，可以防止隧道老化。在隧道施工中，需要加長(zhǎng)風(fēng)管的時(shí)候，要盡量減少接頭的數(shù)量，這樣可以減少隧道漏風(fēng)和局部的阻力，從而降低了加工的成本。在鐵路隧道施工技術(shù)中，還需要對(duì)風(fēng)管進(jìn)行改進(jìn)加工，用來(lái)混織膠布和強(qiáng)力膠粘結(jié)工作面風(fēng)管。

第三，在施工中提高檢查的次數(shù)，這樣是為了保持通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，尤其是對(duì)于長(zhǎng)軟管，在發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)之后，需要及時(shí)修補(bǔ)、調(diào)整或者更換，以確保通風(fēng)系統(tǒng)的維護(hù)管理。在這個(gè)過(guò)程中還要委派專(zhuān)人進(jìn)行風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速的日常測(cè)試，測(cè)試完之后，要將測(cè)試結(jié)果記錄在案，整理下來(lái)，這樣可以方便整體維護(hù)管理通風(fēng)系統(tǒng)，最終使鐵路隧道施工中的通風(fēng)技術(shù)完成。

4 鐵路隧道施工中監(jiān)控量測(cè)技術(shù)的選擇

眾所周知，在鐵路隧道施工的過(guò)程中，需要采用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，其主要作用是對(duì)隧道實(shí)施過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行維護(hù)，而對(duì)其中存在的異?，F(xiàn)狀進(jìn)行記錄與處理，最終通過(guò)合理有效的技術(shù)手段來(lái)對(duì)隧道工作層面的情況進(jìn)行觀察與檢測(cè)，特別是對(duì)隧道中工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的相關(guān)情況來(lái)進(jìn)行分析與研究。

在高速鐵路隧道中最有崩塌可能的是拱頂?shù)膸r塊，并且在物理方面，隧道拱頂?shù)膰鷰r存在著一定的拉應(yīng)力。在鐵路隧道施工技術(shù)中，鐵路大斷面隧道的施工是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程項(xiàng)目，所以在鐵路隧道施工過(guò)程中，施工人員需要嚴(yán)格遵守相關(guān)原則與規(guī)范，從而進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)與細(xì)節(jié)的工作。在進(jìn)行鐵路隧道施工中的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，還需要對(duì)隧道施工過(guò)程中的質(zhì)量安全性進(jìn)行及時(shí)有效的檢測(cè)與評(píng)定，對(duì)于其中存在的不管任何異常情況或者安全隱患，都要及時(shí)采取有效的手段和策略來(lái)進(jìn)行處理，盡量避免在施工過(guò)程中發(fā)生安全事故。

在鐵路隧道施工過(guò)程中，需要從下述三個(gè)層面入手來(lái)全面做好隧道的監(jiān)測(cè)工作：（1）在鐵路隧道施工的過(guò)程中，要將項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)管理作為整個(gè)項(xiàng)目中的核心部分，使其作為重要的程序來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)施，在操作過(guò)程中，還需要保障隧道監(jiān)測(cè)具有充足的時(shí)間和空間；（2）在具體實(shí)施的過(guò)程中，施工人員需要制定一套科學(xué)、合理、可行的監(jiān)測(cè)方案，及時(shí)有效地對(duì)整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行觀察與鑒定，并加強(qiáng)維護(hù)其中的細(xì)節(jié)，還需要將具體的策略規(guī)劃到整個(gè)過(guò)程項(xiàng)目的計(jì)劃之中；（3）在整個(gè)高速鐵路隧道的施工過(guò)程中，需要將監(jiān)測(cè)程序與隧道具體的施工步驟相互結(jié)合，針對(duì)隧道的具體情況，采取有效的策略對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，避免由于一些安全隱患的存在影響整個(gè)工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行，影響之前制定的整套方案的實(shí)施。

5 鐵路隧道開(kāi)挖中防水施工技術(shù)的選擇

對(duì)于鐵路隧道開(kāi)挖中防水施工技術(shù)的選擇，在施工階段目前隧道防水一般采用復(fù)合式防水層，對(duì)于復(fù)合式防水層，有以下兩點(diǎn)：（1）在復(fù)合式防水層中的基面處理。防水隔離層鋪設(shè)之前要詳細(xì)檢查其表面的防化程度，因?yàn)槌跗谄浔砻媸呛懿黄秸?，這可以用砂漿來(lái)進(jìn)行磨平；（2）在施工中鋪設(shè)透水管和對(duì)于隔離層的防水鋪設(shè)。首先是對(duì)于防水材料的選擇。根據(jù)隧道圍巖的富水程度，對(duì)于富水地段采用拉伸強(qiáng)度較高的EVA型復(fù)合式防水板，對(duì)于弱富水地段則采用一般的LDPE型復(fù)合式防水板，一般幅寬為2.1m，厚度均為1mm，以300g/m2土工無(wú)紡布作墊層，無(wú)紡布與防水板呈帶狀點(diǎn)式粘連，帶間距為1.0m。然后可以用土工布作為專(zhuān)門(mén)的墊層進(jìn)行鋪設(shè)，防水板搭接長(zhǎng)度需要10cm，對(duì)于邊角、溝等處或者修小塊空洞而不能使用焊機(jī)的地方，一定要用手平嘴熱風(fēng)焊槍焊接，這樣才能使鐵路隧道開(kāi)挖中防水施工技術(shù)的選擇合理而且有效。

6 結(jié)語(yǔ)

綜合上面所提到的五點(diǎn)鐵路隧道施工技術(shù)，在具體施工的過(guò)程中需要針對(duì)鐵路隧道施工技術(shù)的現(xiàn)狀，合理地選擇相應(yīng)的施工技術(shù)條件。對(duì)于所選的施工技術(shù)，要做出合理的安排和策劃，需要考慮施工的地理?xiàng)l件狀況以及當(dāng)?shù)貤l件的不足之處，這樣才能對(duì)癥下藥，找到相應(yīng)的解決辦法，最終提高施工效率，使鐵路隧道施工快速、便捷而有效地進(jìn)行，不僅加快了施工的速度，也確保了施工的安全，有助于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從而造福于

人民。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉江濤（1985-），男，陜西榆林人，中鐵七局集團(tuán)路橋工程有限公司工程師，研究方向：鐵路隧道施工及成本控制。

（責(zé)任編輯：小 燕）