鐵路工程隧道洞身黃土圍巖施工及質量控制分析

吳亮

【摘 要】鐵路工程建設隧道施工越來越多，在隧道施工中，黃土節理較發育，質軟破碎，循環多，進尺少，不僅影響工期，而且稍有不慎，便會引起坍塌等事故的發生，已成為隧道施工中控制的重點和難點。所以隧道從開挖、支護、防水、襯砌等方面施工時，要遵守相關規定和操作規程，嚴格按設計和制定的方案及工藝要求進行施工，本文結合某隧道施工實際，詳細分析了鐵路工程隧道洞身黃土圍巖的施工工藝、方法和質量控制措施，目的是總結鐵路工程隧道黃土圍巖的施工技術、施工方法和相關標準，熟悉和掌握鐵路工程隧道黃土圍巖的施工內容和質量控制要點，在后續施工中，嚴格遵守相關規定，嚴格按工藝標準去施工，預防鐵路工程隧道施工坍塌等事故的發生，確保鐵路工程隧道施工穩步推進，確保工程進度和施工質量安全。

【關鍵詞】隧道洞身；黃土圍巖；質量控制

1 工程概況

某隧道為雙線隧道。圍巖類型有Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級，其中Ⅲ級40%，Ⅳ級32%，Ⅴ級28%。隧道最小埋深10m，最大埋深為145m。隧道出口工作面部分圍巖為Ⅴ級加強黃土圍巖。

2 開挖支護方式及主要步驟

2.1 拱部小導管超前支護

2.2 上部弧形導坑環向開挖，施作拱部初期支護和臨時橫撐

2.3 中、下臺階左右錯開開挖，施作墻部初期支護

2.4 中心預留核心土開挖，隧底開挖，施作隧底初期支護

3 圍巖開挖及支護

3.1 小導管加工

小導管采用Φ42×3.5mm無縫鋼管，L=3.5m，前端呈尖錐狀（20cm長），尾部焊Φ12鋼筋加勁箍，小導管在現場加工成型。方向角：2°；孔口距：±50mm；孔深：+50mm。

3.2 開挖及臨時橫撐

開挖要以襯砌輪廓線為基準，考慮預留變形量，測量貫通誤差及施工誤差適當加大，由于黃土圍巖質地較柔軟且破碎，所以開挖多采用機械輔助人工開挖，掘進進尺上臺階每循環開挖長度為1榀（0.6m）鋼架間距，邊墻每循環開挖長度為2榀（1.2m）鋼架間距。上臺階拱架架設完成，及時施做鎖腳和臨時橫撐。臨時橫撐每2榀設置一道。允許超挖值：拱部：平均線性100mm，最大150mm；邊墻：平均100mm；隧底：最大平均超挖100mm；不允許欠挖。

3.3 初期支護系統錨桿施工

初期支護采用型鋼鋼架并掛網噴護。施工順序為初噴→系統錨桿→掛網→組拼架立鋼架→復噴C25混凝土至設計厚度。拱部、中、下臺階鋼架連接采用鋼板和螺栓連接，拱腳設置鎖腳錨管。

3.4 鋼筋網

鋼筋網縱向采用Φ6、環向采用Φ8光圓鋼筋加工而成，網眼尺寸為20×20（cm），采用在鋼筋加工場加工成型，按網格間距制成1.5m左右大小的網片，縱橫鋼筋相交處可點焊成型，也可用鐵絲綁扎成一體。運到現場后，點焊固定在錨桿頭或鋼架上，網片間搭接長度不小于1～2個網格。

4 仰拱施工

4.1 仰拱鋼筋

采用鋼管做托架，架起洞身主筋，并固定鋼筋位置，下部與仰拱鋼筋搭接焊，然后從下至上對稱綁扎鋼筋。按設計，仰拱二襯與拱墻二襯鋼筋連接，連接方式為接駁器，在施工中要注意拱墻豎直主筋的預留長度，相鄰主筋預留鋼筋不要放在同一水平面上。

4.2 模板

仰拱及填充模板采用鋼模板，鋼模板分上、下兩部分，上下兩部分中間設置止水帶。

4.3 混凝土施工

采用全幅整體澆筑至拱墻腳基座標高。施工縫和變形縫處做好防水處理。混凝土自中間向兩側對稱澆筑，插入式振搗器進行振搗密實。仰拱混凝土終凝后才可進行填充混凝土的施工。

5 防水、排水施工

5.1 防水層鋪設

5.1.1 平整基面

使噴射混凝土表面無明顯的凸凹及起伏，噴混凝土基面有鋼筋、錨桿等突出物時，予以切除、再用手持砂輪機磨平。對隧道凈空進行量測檢查，對欠挖地段、凸凹不平等處基面進行處理，確保表面平順，跨深比h/b≤1/6，以滿足凈空及基面要求。有局部滲水處，進行處理。

5.1.2 土工布鋪設

首先在噴射混凝土的隧道頂部正確標出隧道縱向中線，再使裁剪好的土工布襯墊中心與噴射混凝土上的中線標志重合，用專用錨釘將無紡布固定在噴射混凝土表面上，從拱頂開始起向下對稱鋪設。

5.1.3 防水板鋪設

先在隧道拱頂部的無紡布上正確標出隧道縱向中線，再使防水板的橫向中線與這一標志重合，與土工布襯墊一樣從拱頂開始向下兩側對稱鋪設，邊鋪邊與墊片熱溶焊接，中間留檢查孔。鋪設時，防水板與噴射混凝土密貼，并留出搭接余量。整個隧道的防水板為一整體，防水板拼接采用自行式爬焊機焊接，雙道焊縫，焊縫寬度不小于2cm，不得有漏焊點，破損處補焊。要求搭接寬度不小于10cm，控制好熱合機的溫度和速度，避免漏焊或過焊，保證焊縫質量。相鄰兩幅防水板的接縫錯開，錯開距離不小于1m。粘接結合部位采用真空加壓檢測，焊縫強度一般不低于材料強度的80%。

5.2 止水帶、止水條施工

5.2.1 中埋式止水帶

縱向止水帶施工采用鋼筋卡定位，環向止水帶施工采用特制模板定位，確保止水帶埋入二襯及邊墻的位置準確。

5.2.2 止水條施工

止水條施工前，在二襯端頭預留安裝止水條的小槽，然后用鉚釘或粘膠將止水條安裝在小槽內。

5.3 隧道排水

盲溝的施工：環向盲溝φ50mm透水管，縱向盲溝φ80mm透水管。縱向排水管全隧道埋設，設在墻腳，并用土工布半卷縱向排水管。縱環向盲溝用三通連接，使環向盲溝內水匯集于縱向盲溝，縱向盲溝在拱腳部位直接拉入中心水溝內。

6 二次襯砌施工

6.1 鋼筋綁扎

用門式鋼管架做綁扎工作平臺，架起洞身主筋，并固定鋼筋位置，下部與澆筑仰拱時預留的鋼筋采用駁接，然后從下至上對稱綁扎鋼筋。

6.2 襯砌臺車

混凝土二次襯砌施工采用全斷面用全液壓襯砌臺車，鋼模臺車，滿足剛度和強度要求。斷面尺寸準確無誤。臺車就位時，先調頂模中心標高，然后調整臺車中線符合要求。最后調節邊模張開度，調整到位后放下翻轉模和底腳斜撐絲杠加固。兩側電纜溝蓋板以下直墻部分，人工立模先行澆筑。臺車控制標準：嚴格控制軌道中心距，允許誤差±1cm；軌面標高比隧道路面中心高15cm，允許誤差±1cm。

6.3 混凝土混凝土由下至上分層、左右交替、對稱灌注。兩側混凝土灌注面高差宜控制在50cm以內，同時合理控制混凝土澆注速度。混凝土不得直沖防水板板面流至澆筑位置，垂距控制在1.5m以內，以防混凝土離析。隧道襯砌起拱線以下的反弧部位是混凝土澆注作業的難點部位，對混凝土性能、坍落度及搗固方法進行有效控制，以減少減小反弧段氣泡。當不承受外荷載時，混凝土強度達到8MPa或在拆模時棱角不被損壞并能承受自重時拆模；當襯砌施作時間提前，承受有圍巖壓力時，按規范要求進行。當圍巖變形量較大，流變特性明顯時，二次襯砌及早施作，以保安全。二次襯砌要滿足安全步距要求，距掌子面距離不得大于70m。

6.4 二次襯砌主要質量標準

6.4.1 襯砌臺車

設計制造時考慮施工誤差、貫通測量調差及預留沉落等因素。襯砌臺車安裝允許偏差：邊墻腳平面位置及高程±15mm；起拱線高程+10mm/0；模板平整度5mm；相鄰澆筑段表面高低差±10mm。

6.4.2 襯砌鋼筋

鋼筋加工允許偏差：受力鋼筋全長：±10mm，彎曲鋼筋彎折位置：20mm，箍筋內凈尺寸：±3mm。同一截面內接頭數量不大于50%，軸心受拉構件不得大于25%，同一截面指在鋼筋直徑35倍且不大于50cm范圍內。受力鋼筋排距誤差：±5mm，同一排鋼筋間距誤差：邊墻±20 mm；拱部±10mm。保護層厚度誤差-5，+10mm。

6.4.3 襯砌混凝土

襯砌厚度不小于設計厚度。襯砌超挖回填符合設計要求。墻腳以上1m范圍內各整個拱部的超挖部分采用同級混凝土回填。襯砌與仰拱接觸面鑿毛及清理干凈。襯砌施工完畢后按時養生，時間為7～14天。襯砌外形尺寸偏差：邊墻平面位置：±10mm；拱部高程：+30mm/0；邊墻、拱部表面平整度：15mm。

7 結語

鐵路工程隧道施工工序繁多、工藝復雜，現場情況變化多樣，本文只是介紹了隧道洞身黃土圍巖主要工序的施工內容和質量控制要點，其他一些專業性較強的施工工序和非主要的工程項目未曾介紹，比如：測量控制、監控量測、地質探測、水害治理、通風防塵、照明和用電等施工內容，望大家在施工過程中全面掌握，結合現場圍巖變化情況，制定切實可行的施工方案，嚴格落實隧道施工安全質量有關規定和相關標準。

【參考文獻】

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[責任編輯：王楠]