鐵路工程大斷面隧道開挖技術(shù)探討

張利新

（中鐵四局集團第一工程有限公司　安徽合肥　230041）

1　引言

由于施工作業(yè)空間狹窄和隧道施工小型施工工區(qū)，施工機械難以施工，難以施工。大斷面隧道的建設主要是指建設通道面積20～100m2的隧道工程。大斷面隧道橫截面積較大，施工規(guī)模較大，施工工藝較為復雜。過程繁瑣，施工質(zhì)量有很多影響因素。因此，對建設項目管理提出了更高的要求。因此，完善大斷面隧道施工管理，提高隧道施工的施工技術(shù)水平，保證施工質(zhì)量合格，成為隧道施工管理的重要環(huán)節(jié)。這也是確保大斷面隧道順利施工的關鍵措施。

2　大斷面隧道綜述

某隧道的施工地點是丘陵地貌，山脈沿東西方向延伸，最高點是某山（地名），這是154.5m，穿過隧道軸線的最大高程為127m，南北入口應置于土石之中，陡峭的采礦表面，洞體段的自然坡度為20～35°，坡度較陡。沿隧道山丘基本上覆蓋著第四紀斜坡的殘積土層，植被茂密，山坡南坡蓋層厚度大，沒有基巖暴露，山坡北坡蓋層厚度小，基巖部分露出。

3　大斷面隧道開挖技術(shù)

3.1　隧道開洞和洞體施工過程

（1）進洞施工。對于隧道洞口施工，雨季應盡可能避免施工，施工前應完善洞口的排水系統(tǒng)。洞室施工方案通常采用上下寫作施工作業(yè)方式，分層開挖支護，為加快施工進度，同時開挖明洞，陽坡，大門和明洞一體化施工。進洞時，可通過事先對管棚進行灌漿加固的方式進行作業(yè)，并利用鋼支架在洞內(nèi)施工時關閉隧道開挖段，豎設現(xiàn)場鉆孔鋼拱，進入先進的鋼管和注漿操作。

（2）明洞施工。在明洞施工前，應在洞穴旁邊設置攔截溝，并將攔截溝連接到路基排水系統(tǒng)。明洞和斜坡的挖掘通常采取從外到內(nèi)，從上到下，從分層部分挖掘的形式。在開挖到設計標高后，應對隧道基礎進行處理，以確?；A得到滿足。在項目施工要求后，立即支撐模板并扶強筋，豎設明洞外模，澆注混凝土?；炷翉姸冗_到設計要求后，拱圈外應平整，鋪設防水板。明洞的回填可以回填土石層，與隧道入口上坡形成良好的重疊。

（3）開挖大型隧道隧道。由于隧道橫截面面積較大，因此大斷面隧道不利于隧道開挖后的應力再分配，而且，隧道底部的應力集中過大，拱頂不穩(wěn)定。這使得容易在隧道周圍造成土壤松散現(xiàn)象。為避免施工過程中發(fā)生安全事故，有必要合理確定隧道施工方案。在這一階段，在大斷面隧道開挖施工中，有多種開挖方式，主要有臺階法，圓弧引導法，CD法，CRD法，雙側(cè)壁導坑法等，當時，應根據(jù)項目的實際地質(zhì)情況選擇最合理的開挖方式。一般來說，對于巖性較好的地層，采用臺階法。在開挖巖性很差的地層時，通常采用分段開挖方法。

3.2　提前支持施工工作

（1）超前大管棚。對于地質(zhì)條件不利的斷層破碎帶和富水地層，超前大管棚預注漿通常用于推進隧道施工支護，大管棚預注漿用于在隧道內(nèi)形成掩護窗簾和炮彈挖掘現(xiàn)場。提高工程建設的安全性。大管棚通常由φ108熱軋無縫鋼管制成，深度鉆入管內(nèi)，間距為0.5m，孔徑約為6～8mm，采用梅花形交錯孔增加漿料的滲透性。鉆孔完成后，插入加工好的鋼管，用水泥封閉鋼管口周圍的孔。這些操作完成后，水泥漿通過高壓注入鋼管中，并穿過孔壁周圍的孔。鞏固周圍圍巖的作用。

（2）超前小導管施工。首先應使用噴射混凝土密封挖掘的剖面和面部。完成關閉后，按照圓周間距直徑約0.4m開始鉆孔。鉆孔直徑應超過鋼管直徑20mm。通常使用直徑直徑40mm的熱軋無縫鋼管作為小導管，并且管尖是錐形的。完成小導管安裝后，應灌裝水泥漿，并及時檢查灌漿效果。對于灌漿來說，填充孔和灌漿是及時的。

3.3　隧道防水施工

（1）環(huán)向透氣盲管密度不當。成因：隧道內(nèi)地下水的分布通常不均勻，設計時間間隔相等。防治措施：根據(jù)現(xiàn)場開挖地下水的分布情況，根據(jù)循環(huán)透氣盲管的布置距離，在地下水豐富的地方加密盲管和干燥處適當增大間距。

（2）側(cè)壁下的水平排水管堵塞。原因：①預埋管道長度不夠，有包覆噴嘴；②立式，臥式排水管安裝位置不準確，管口處無明顯溝壁；③暫時堵塞沒有適當?shù)牟牧?，噴嘴，泥漿等?；羁?。預防和控制措施：①側(cè)向排水管的長度應超過溝槽的長度；②垂直和水平排水管應精確安裝，噴嘴應露出溝壁；③在施工期間，管道的噴嘴應暫時用編織袋塞住。

（3）隧道內(nèi)路面切口處的水。形成原因：①地點有豐富的地下水，但沒有盲溝安裝在引水溝的地方。②雖然在路面平整層設置了水平排水盲溝，但盲溝被透水層包圍，水泥被破壞。泥漿的滲透阻塞了排水通道并阻止排水。③盲道兩端未連接隧道縱向排水道，導致盲疏排水功能無效。防治措施：①施工應根據(jù)地下水的發(fā)展情況，盲溝的數(shù)量應足以安裝；②使用質(zhì)量好的盲溝材料時，施工應嚴肅認真，注意防止損壞，堵塞，切斷；③發(fā)現(xiàn)道路施工時要從適當?shù)乃鄯秶鷥?nèi)，準確查明漏水原因；④根據(jù)泄漏原因，采取控制措施。

（4）隧道洞口頂部截水溝未及時施工，砌體厚度不足，砂漿未滿，導致隧道頂部的穩(wěn)定性受到影響。造成原因：①施工單位的工作程序安排不妥，洞內(nèi)頂部排水不夠重視；②施工隊伍以次充好、偷工減料。防治措施：①隧道頂部的攔截溝必須先施工，保證質(zhì)量；②主隧道工程施工前，隧道頂部的截水溝必須經(jīng)過監(jiān)理驗收合格。

3.4　初期支護施工

（1）混凝土的噴射。為提高混凝土的噴出質(zhì)量，應采用濕噴法進行隧道初始支護，利用32.5普通硅酸鹽水泥，為了提高混凝土的凝結(jié)效果，應適當加入加速促進劑。施工過程是通過噴射機將混凝土直接噴灑在隧道內(nèi)的巖石表面上。

（2）錨桿施工。錨桿可以有效地起到支撐圍巖的作用，提高各層間的摩擦阻力。在隧道開挖和初步噴射混凝土完工后，應及時安裝錨桿。螺栓通常采用符合國家標準要求的高張力無縫鋼管制造。在隧道施工作業(yè)的這個階段，螺栓的安裝方法通常選自自鉆式螺栓。通過在螺栓的前部安裝合金鋼鉆頭，連續(xù)鉆出錨桿作為鉆桿。鉆完成螺栓安裝后，應從錨桿底部澆注水泥漿，并及時用快干水泥漿密封鉆孔。

（3）鋼拱架支撐的施工。鋼拱架應在加工場制作完成。為保證鋼拱架安裝質(zhì)量，應保證鋼拱架沿隧道周邊的偏差在30mm以內(nèi)，翹曲偏差應在20mm以內(nèi)。鋼拱單元應在開挖面裝配成一個完整的鋼拱，并用連接螺栓固定。安裝鋼拱后，應在每個接頭處加入砂漿螺栓，以充當鎖定錨以確保鋼。拱門的安裝非常牢固。

（4）鋼筋網(wǎng)安裝。對于鋼筋支撐的情況，鋼筋網(wǎng)可以直接焊接到2個鋼支撐的外弧上。如果沒有鋼支撐，鋼網(wǎng)和錨桿可以焊接并固定在隧道開挖的圍巖表面上。

（5）防水層的構(gòu)造。對于大斷面隧道，通常需要在混凝土噴層與二次襯砌之間增加防水層，以提高隧道的防水效果。防水層的防水材料通常結(jié)合土工布和塑料防水片。需要說明的是，為防止防水層受損，在防水層施工時，應先使用大粒石和混凝土基礎上的凸起巖石。脫開并擦平，然后安裝防水層。

4　結(jié)束語

綜上所述，目前在鐵路隧道施工過程中，大斷面鐵路隧道施工占有較大比重，隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)進步，大斷面鐵路隧道施工也在不斷推進。在資金和技術(shù)支持下，大型鐵路隧道建設項目的數(shù)量和規(guī)模不斷擴大。但是，如果大斷面鐵路隧道施工技術(shù)不規(guī)范或不合理，很容易造成塌方，嚴重影響鐵路施工質(zhì)量和使用價值。因此，施工人員在施工大斷面鐵路隧道時，必須明確施工現(xiàn)場的條件，如天然環(huán)境，地質(zhì)構(gòu)造等，嚴格按照設計圖紙，標準的要求施工，以提高鐵路隧道大斷面施工質(zhì)量，從而促進經(jīng)濟發(fā)展和社會進步。

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