淺談鐵路黃土隧道施工的要點及應(yīng)注意事項

張華

摘要：本文對鐵路黃土隧道施工中存在的問題進行了分析，并對鐵路黃土隧道施工要點及黃土隧道施工注意事項進行了詳細的探討。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；黃土；開挖；施工

引言：隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，黃土地區(qū)修建的黃土隧道越來越多，黃土是一種在特定地理環(huán)境條件下第四紀以來沉積和成壤的地質(zhì)體，在第四紀干旱、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，約占整個顆粒的60%～ 70%，不含大于0.25 mm 的顆粒，具有孔隙，孔隙度達40%～ 50%； 同時黃土層理不明顯，垂直節(jié)理發(fā)育，直立性強；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。按形成時代和結(jié)合工程建設(shè)的特點，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題

1.1 地基承載問題

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

1.2 黃土隧道洞口的仰坡、高邊問題

鐵路黃土隧道的洞口出現(xiàn)仰坡、高邊問題，有的仰坡高達幾十米，受地理環(huán)境和氣候環(huán)境的影響，黃土風化嚴重，所以仰坡的穩(wěn)定性很差，對黃土隧道邊坡的維護較為困難。

1.3 洞口段和淺埋段存在的問題

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，常見的災(zāi)害包括塌方、地表開裂、整體沉降等。

2. 鐵路黃土隧道施工要點

2.1 隧道洞口處的施工

在隧道洞口進行土石方挖掘時，需要使用挖掘機，在進行石方開采時，應(yīng)當采用非控制爆破裝置，對于形成的石渣應(yīng)當裝載并及對其進行裝車， 運用具有自卸功能的汽車對其進行運輸。對于隧道修筑中使用的鋼筋應(yīng)當在鋼筋加工場就對其進行彎制，并綁扎。對明洞拱墻的澆注采用整體澆注法進行修建。運用泵送混凝土的方式進行混凝土澆筑，對于搗固我們需要采用插入式和附著式兩種振動器聯(lián)合進行震動處理。對于隧道的邊坡防護應(yīng)當同明洞開挖同時進行，在明洞襯砌后需要趁早進行回填，在隧道的洞頂運用土工格式植草對隧道加以保護。黃土隧道的施工應(yīng)當盡量避開雨季，應(yīng)當及時對形成洞面的地點進行防護。在施工期間要持續(xù)對洞口附近山體進行觀察和監(jiān)測，洞口的一些力學性質(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 隧道開挖

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

首先用簡易作業(yè)臺車將單幅無防布固定到預(yù)定位置，然后用專用熱熔襯墊及射釘將無防布固定在噴射混凝土上。無防布鋪設(shè)要松緊適度，使之能與緊貼在噴射混凝土表面，不致因過緊被撕裂；過松影響防水板掛設(shè)。無防布幅間搭接寬度大于10cm。然后用簡易作業(yè)臺車將EVA防水板固定到預(yù)定位置，用手動電熱熔接器加熱，使防水板焊接在固定無防布的專用熱熔襯墊上。防水板鋪設(shè)要松緊適度，使之能與無防布充分結(jié)合并緊貼在噴射混凝土表面。防止過緊或過松，防水板受擠壓破損或形成人為蓄水點。防水板間搭接縫與變形縫、施工縫等防水薄弱環(huán)節(jié)錯開1m以上。 防水板間用自動雙縫熱熔焊接機按照預(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，用空氣檢測器檢測焊接質(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，進行防水卷材鋪設(shè)，并用砂漿進行抹面處理。在施工縫處，應(yīng)當鋪上10mm 厚的止水膠帶，對于拱腳處的橫向水管應(yīng)當有10m 的間距。在暗洞墻角處，應(yīng)當安裝縱向水管，在利用三通將橫向水管與泄水管進行連接。這樣就可以把漏出到隧道中的水排到制指定地點了。

2.4 隧道二次襯砌

隧道襯砌因為存在和周圍地層的相互作用，所以不能采用簡單的荷載結(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)計荷載不能簡單地模仿普通鐵路隧道的圍巖壓力計算方法，應(yīng)通過模型試驗及有限元計算再根據(jù)過去的經(jīng)驗確定圍巖壓力的計算。

二次襯砌施作的時間一般情況下須同時滿足以下條件：當位移周邊收斂，拱頂下沉量達到最終設(shè)計值的80%～90%凈空變化速度小于0.1～0.2mm/d時，拱頂下稱速率小于0.07～0.15mm/d時，噴射混凝土面無裂縫或少量微裂縫可以認定圍巖基本穩(wěn)定可施作二次襯砌；同時二次襯砌混凝土的施作的時間滿足《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車，采用混凝土輸送泵泵送作業(yè)，由下向上，對稱分層，先墻后拱灌筑，入模傾落自由高度不超過2.0m，機械振搗。混凝土運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。

混凝土由自動計量拌和站生產(chǎn)。混凝土灌筑前做好鋼筋的布設(shè)工作，鋼筋角隅處要加強振搗，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

黃土隧道施工應(yīng)采用機械或人工開挖，不宜采用鉆爆法施工。施工中要嚴格遵循“超前探、管超前、短進尺、強支護、勤量測、緊襯砌”的原則組織施工，工序緊湊、初期支護緊跟開挖工作面，并及時施工二次襯砌。如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時噴射混凝土封閉、加設(shè)錨桿、架立鋼支架等加強支護。特別注意拱腳與墻腳處斷面，如挖過大，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)措施進行加固，濕陷性黃土隧道基底可采用樹根樁、灰土擠密樁、注漿、換填等處理措施。

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

4結(jié)語：

鐵路隧道施工不僅關(guān)系到交通建設(shè)問題，更關(guān)系到隧道施工和鐵路運行時相關(guān)人員的生命安全，應(yīng)受到國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，對施工方案進行優(yōu)化，以便安全、順利地完成隧道的黃土地層施工。

參考文獻：

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