關于鐵路隧道施工方法及適應性探析

馬云飛

摘 要：隨著我國經濟水平和科技水平的不斷提升，我國鐵路隧道施工水平也在不斷提升。通過我國幾代人的施工實踐，特別是在中華人民共和國成立以后，鐵路建設逐漸開始走向一個新的發展時期。本文簡要分析了當下我國鐵路隧道施工過程中所選用的施工方法，并在此基礎上探討了它們的適應性，希望能夠為我國鐵路隧道施工提供一定的參考和幫助。

關鍵詞：鐵路隧道；施工方法；適應性探析

隨著我國杰出工程師詹天佑經過不斷的努力，克服了無數困難終于將京張鐵路八達嶺隧道建設完工后，我國的鐵路建設逐漸步入到一個全新時代，不再依靠國外幫助來修建鐵路隧道。通過我國幾代人的不斷努力，對隧道施工技術和機械的不斷創新、借鑒、吸收以及全新設備、技術、材料以及工藝的運用，讓我國的鐵路建設從簡單的人力開挖逐漸躋身于世界先進隧道修建技術行列中去。我國鐵路建設逐步走向持續、穩定發展。

1 鐵路隧道的施工方法

1.1 鉆爆法

所謂鉆爆法就是通過打眼和放炮的一種隧道掘進方法。傳統鉆爆法運用最廣泛的時期是在我國的20世紀70年代，90年代后開始逐漸減少，而到了當下，我國鐵路隧道施工過程中已經不再使用這種施工方法。當下鐵路隧道施工中所使用的鉆爆法，結合了新奧法原理。新奧法原理結合了隧道工程經驗和巖體力學理論，并組合錨桿和噴射混凝土，以此為主要支護手段的一種新型的隧道施工方法。其主要功能是能夠讓圍巖的自承作用得到充分發揮，錨桿和噴射混凝土的主要作用在于對圍巖進行加固[1]。當下鉆爆法的主要發展方向是努力讓開挖成洞的速度提升起來，讓自身的應變能力得以提高，促使工程成本能夠降低以及讓施工作業環境條件和技術得到有效改善。其中最為重要的一個課題則是對隧道施工機械化和自動化水平進行研究和提升。

1.2 掘進機法

隧道掘進機主要有兩種，一種是盾構，主要是指用于軟土底層的隧道掘進機，另一種是TBM，主要是指巖石地層的隧道掘進機。第一臺掘進機是由美國在1956年研制而成，一經推出就得到了非常廣泛運用。而我國則是在九年后逐漸研制出來的，但是我國掘進機在核心技術上還不過關，投入到施工中后，幾乎沒有得到實質性的幫助，從而也就逐漸停滯發展。隨著我國西安-安康鐵路秦嶺Ⅰ線隧道運用TBM修建完成后，隨后西安至南京鐵路磨溝嶺和桃花鋪一號隧道也借助于TBM而逐漸修建完成。

2 鐵路隧道施工方法的適應性

選擇隧道施工方法需要相關人員的學識、經驗、毅力以及創新精神。此外對施工方法進行選擇的過程中還需要考慮到諸多影響因素，如：工程的重要性、隧道所處地區的地質條件、施工技術條件和相關機械設備情況、施工過程中動力和原材料的供應情況、所產生的經濟和與社會效益、施工安全情況以及相關污染與地面沉降等環境方面的要求和限制[2]。

通常情況下，取決定性因素的主要是工期要求和經濟效益，在經濟能夠得到保證的基礎上，判定隧道施工水平和施工方法的主要標準就是隧道施工的工期。通過相關權威人士的實踐經驗表明，短或者中長隧道普遍使用的施工方法都是鉆爆法，但是在選擇特長隧道施工方法上卻依舊沒有得到統一。

此外，隧道斷面、地質遺跡交通地理條件也是需要進行考慮的因素。具我國相關研究顯示，TBM法相對于鉆爆法，具有更加高的施工成本，當隧道的長度和直徑之間的比例在600以上時，亦或者隧道長度在6km以上時，最為經濟的施工方法則應該是TBM法。而在我國，很多人認為只有當隧道長度在10km以上的時候，運用TBM法才最為經濟。就目前而言，我國當下正在修建或已完成的鐵路隧道中，隧道長度超過10km以上的有七十八座，但是其中只有三座單線隧道選擇的施工方法為TBM，而且還是聯合鉆爆法一起修建的[3]。

雖然我國已經在鐵路隧道施工中運用起TBM法，但是這只能說明我國已經初步掌握了這種施工技術，并在非常短的時間中對TBM技術的使用環境做到了消化、拓展和豐富，卻并不是指我國已經能夠對這種施工方法做到有效運用。據相關的數據顯示，國外對TBM的利用率遠遠高于國內，而造成這種現象的原因有很多，其中最為主要的還是使用TBM人員的經驗和技術水平因素。例如：在修建秦嶺隧道的時候，我國在1998年月均進尺為252.36m，而1999年月均進尺只提升了38.28m，僅為290.64m，修建過程中，月進尺最高也只達到了528.48m；但是在國外，英法海底隧道在修建的時候，單機日進尺最好的成績達到了51m，而月進尺更是得到了近1km[4]。

TBM在國內，一方面由于使用這種技術需要更高的成本而且所收到的效果又不明顯，另一方面我國實際情況是具有較低的工程造價和豐富的勞動力資源，從而也就造成TBM在我國特長隧道施工中依舊還存在較少的應用，鉆爆法還是當下我國鐵路隧道施工，甚至未來較長時間中主要的施工方法。

3 總結

綜上所述，隨著我國鐵路建設的不斷發展，我國隧道施工方法的選擇也越來越多，但是最為主要的方法還依舊是鉆爆法，對于TBM法，我國應該積極去借鑒國外的使用技術，提升國內相關建設人員的經驗和專業水平，從而盡熟練掌握住TBM技術，推動我國特長隧道建設，提升我國鐵路隧道建設的整體水平。

參考文獻

[1]王明慧，姚云曉，蔣樹平.我國鐵路隧道施工方法及適應性研究[J].現代隧道技術，2010，（3）：1-5，12.

[2]張金榮.大瑞鐵路高黎貢山隧道開敞式TBM施工適應性研究[J].中國新技術新產品，2011，（9）：73-74.

[3]王俊生，王均勇，李錚，等.既有鐵路下方軟弱地層中隧道施工方法探討[J].公路隧道，2013，（4）：53-57.

[4]溫江濤.高速鐵路雙線隧道進洞段及洞口淺埋段施工方法研究[J].石家莊鐵道大學學報（自然科學版），2012，（1）：81-85.