鐵路長大隧道快速施工關鍵技術探討

張志廣

摘 要：鐵路作為一種重要的交通設施，其對我國經濟的建設具有重要的意義。隨著社會的不斷發展，現代鐵路隧道建設對施工進度、質量及技術提出了更高的要求。本文主要結合實例，對鐵路長大隧道的快速施工中的關鍵技術進行分析。

關鍵詞：長大隧道；快速施工；關鍵技術

鐵路隧道是一種修建在地下、水下，并鋪設有鐵路的建筑物。通常鐵路隧道都是狹長的，只能采用進口、出口及坑道進入正洞，并分為多個工作面，往往采用對頭掘進方案，但由于工作面數量的制約，容易使工程工期難以掌握。再加上在長大隧道的地質條件往往比較復雜，從而容易使長大鐵路隧道的建設處于控制全線工期的地位[1～2]。為了保證工程的施工質量以及加快隧道的施工進度，不僅要加強施工管理及合理規劃，還要靈活運行施工的關鍵技術，以實現對工程的快速施工。

1 工程概況

桔柑隧道位于甘肅省隴南市武都區境內，地勢總體趨勢西高東低，溝谷深切多呈“V”字形。高程多在970～1740m，隧道最大埋深約780m。隧道起迄里程為DK380+738～DK388+900，全長8465.021m（含長鏈），為雙線隧道，除進口770.044m位于R=4500m的曲線上，洞身3329.017m位于R=4500m的曲線上，出口端534.592m位于R=6000m的曲線上外，其余地段均位于直線段。工點范圍內的地層主要為：第四系上更新統風積砂質黃土，沖積粗圓礫土，白堊系下統泥巖與砂巖互層，石灰系下統灰巖，泥盆系下統千枚巖夾灰巖、灰巖，斷層角礫巖和斷層泥礫及碎裂巖。

2 超前地質預報

因鐵路長大隧道的地質條件往往比較復雜，在施工過程中不可預見的危險因素太多，因此需要采用超前地質預報，以掌握不良地質體的位置及其圍巖結構的完整性，從而為斷面的開挖、支護設計及優化施工方案等提供準確的數據支持，以為隧道的快速施工提供技術數據支持，保證隧道施工的順利進行。因此，在長大隧道施工中，應將超前地質預報作為一項必要的施工工序，并由第三單位負責，可與業主直接簽訂技術服務合同。

3 斜井交叉口施工技術

為了加快隧道的施工進度，該隧道共設計一座斜井，并以此作為輔助坑道，設立3個施工區共4個工作面分別從桔柑隧道進口、桔柑隧道橫洞蘭州方向、桔柑隧道橫洞重慶方向、桔柑隧道出口四個工作面施工。從斜井到正洞，因施工斷面與支護措施的變化，容易使圍巖受力體系產生轉變。在正洞的右側邊墻和斜井交界處要順其方向增設拱頂縱向托梁，以為斜井進入口的拱架提供落腳點。其中，托架應采用I20b型鋼進行焊制，而托梁和斜井的加強應采用縱向？準22鋼筋進行連接，而且要保證托梁立柱和正洞的拱架對應好。當斜井逐漸靠近正洞時，可通過爆破后進行正洞洞身的開挖，然后逐漸將正洞段的拱部高程抬高，并在正洞中線處，并不斷擴挖直到標準斷面為止[3]。①應先參考斜井與正洞之間的交角與拱頂高差，以控制為30%；②當斜井施工已到正洞時，應改為人工施工進行小洞的開挖，但要及時做好臨時支撐棚架。直到施工到與正洞走向垂直的拱頂中線處，才能將臨時支撐棚架拆除，并繼續擴挖斷面，直到正洞標準斷面；③對于棚架的架設必須要和正洞施工所對應拱架的架設同時進行。斜井交叉口的襯砌應盡早施工，以保證進入正洞口的安全施工。

4 鐵路長大隧道快速施工關鍵技術

4.1 邊仰坡施工

開挖洞口天溝、截水溝，洞頂截水溝設于邊、仰坡頂邊線以外5m處，抹水泥砂漿做為臨時排水溝，以截排地表水。根據圖紙的里程、標高對洞口邊仰坡進行放線，洞口土方及表層風化石方采用挖機自上而下分層開挖。開挖成型的坡面按設計要求打設了錨桿，錨桿采用？準22砂漿錨桿，長3m，間距1m，掛設？準8×20cm鋼筋網，并噴設混凝土封閉，噴層厚15cm，避免長時間暴露。洞口部位開挖至拱頂1.5米左右留一平臺作為施工超前管棚及注漿使用。

4.2 洞口長管棚施工

管棚施工前先施工套拱，利用套拱進行導向。套拱混凝土達到100%強度時，實施管棚鉆孔，隧道進出口采用Ф108mm管棚預支護進洞，管棚長20m，環向間距0.4m。管棚采用φ108×mm6無縫鋼管，環向間距0.4m，管壁上鉆注漿孔。超前大管棚采用水平地質鉆機鉆孔，管棚鋼管由機械頂進，鋼管節段間用絲扣連接，保證隧道縱向同一斷面內的接頭數不大于50%。按照從左到右對孔位進行編號，鋼管與導向管間隙用速凝水泥等材料堵塞嚴密，以防注漿時冒漿，預留注漿管，安裝止漿閥。

4.3 三臺階七步開挖法

采用錨噴構筑法施工，Ⅱ級圍巖采用全斷面法、Ⅲ級圍巖采用臺階法、Ⅳ級圍巖采用臺階法施工，淺埋Ⅴ級圍巖及加強段采用三臺階七步開挖法，圍巖較好地段采用非電毫秒雷管起爆、光面爆破技術；軟弱圍巖地段采用微震光面爆破技術開挖，以減輕對圍巖的擾動與破壞。其中，三臺階七步開挖法的施工步驟為：首先，上部弧形導坑開挖。在拱部超前支護后，環向開挖上部弧形導坑，預留核心土，長度為3～5m，寬度為隧道開挖寬度的1/3～1/2，上臺階開挖矢跨比大于0.3。開挖循環進尺應一般不超過1榀鋼架間距。開挖后立即初噴3～5cm素混凝土，然后打設錨桿，掛鋼筋網，架設拱架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30～45°打設鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設計厚度。其次，左右側中臺階開挖：開挖進尺根據初期支護鋼架間距確定，一般超過1榀拱架間距，開挖高度一般為3～3.5m，左右側臺階錯開2～3m，開挖后立即初噴3～5cm混凝土，接長鋼架，打設拱腳錨桿和鋼架縱向連接，復噴混凝土至設計厚度。隨后，左右側下臺階開挖：開挖進尺根據初期支護鋼架間距確定，不超過1榀拱架間距，開挖高度一般為3～3.5m，左右側臺階錯開2～3m，然后進行初噴，拱架、鋼筋網片施做，最后復噴至設計厚度。然后，上中下臺階預留核心土：各臺階開挖分別開挖后及時施作仰拱初期支護，完成兩個隧道開挖、支護循環后，及時施作仰拱。最后，隧底開挖：每循環開挖進尺長度宜為2～3m開挖后及時施作仰拱初期支護，完成兩個隧底開挖、支護循環后，及時施作仰拱，仰拱分段長度宜為3～6m。

5 結束語

綜上所述，由于鐵路長大隧道對施工質量的要求比較高，且存在地質條件復雜等問題。因此為了保證施工的進度、質量及安全，除了要做好工程管理外，還要做好超前地質預報工作，并采用一些有效的關鍵施工技術，以加快隧道的施工進度及保證施工的質量。

參考文獻

[1]高永林.談長大鐵路隧道快速施工[J].山西建筑，2013，15（7）：174～176.

[2]勞作駒.高速鐵路長大隧道快速施工關鍵技術淺析[J].今日中國論壇，2013，11（1）：96～97.

[3]宋建平.復雜地質長大隧道快速施工技術研究[D].西南交通大學，2013.

[4]梁勝國.長大隧道快速施工綜合技術探討[J].科技傳播，2010，34（21）：19～20.

[5]吳逢懷.長大隧道快速施工關鍵控制技術[J].交通世界（建養.機械），2011，17（6）：178～179.