基于鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工工藝探討

郭鐘浩

（中鐵上海工程局集團第六工程有限公司， 云南 昆明 650000）

鐵路隧道施工中，因為常常遇到地質條件比較繁瑣的路段，針對施工單位而言，需要兼顧到多種因素方可順利完成施工工作。圍巖疏松且破碎，在修建隧道工程時，仿真軟弱圍巖淺埋層的施工方案，確定對該種地質環境下要采取哪種工藝來開展鐵路隧道施工工作，確保鐵路隧道順利完工。

1 CRD工藝方法

CRD工藝方法采取預留核心土的手段，把大斷面隧道劃分為四個單獨的小洞室，再對這 4個小洞室進行分部建設，遵守以下操作原則：小分部，小臺階，小循環，迅速封閉，勤檢測，強支撐。邊挖邊撐，全面做好早期支護。由于該種施工方法分布很多，不適合機械化施工，后期開挖與拆卸支護會干擾之前施工出現的力學平衡結構，防護調整圍巖應力，可能會產生明顯的變形量。通常軟巖淺埋段會產生拱部圍巖受拉位置連通，損壞洞身穩定性，臨時支撐中鋼架、錨桿、網片與噴射混凝土的強度均要根據永久性支護系統參數處理。因為原始預留1.5米的核心土，為加大未封閉之前拱腳連接面積，于兩拱腳處支墊槽鋼，管理拱腳的沉降速度。CRD工藝施工時臨時支護的拆卸，要在全斷面閉合后，洞身變形穩定之后才可處理。

2 大拱腳臺階法介紹

2.1 基本特征

在鐵路隧道施工中，利用大拱腳臺階法可以在軟弱圍巖承載性能不夠的隧道施工條件下，經加大頂部鋼架拱腳與墊板的范圍，縮短與減小臺階長度的手段確保支護施工的順利實現。而該種施工工藝既能夠在施工項目初期就成為支護環，還可以在后期施工開挖中時時跟進與穩固整個支護結構。后期開挖施工對早期已出現的支護系統影響很小，針對軟弱圍巖的作用力也處于允許范圍以內。在上述隧道工程開挖環節，大拱腳留下的核心土臺階法一共能分為4個部分，即上、中、下臺階與仰拱。而且，在開挖環節需要對4個規劃好的不同施工面進行交叉處理，并且開挖時同步進行各個分部的支護施工，最后成為一個支護整體。其施工工藝的關鍵是通過核心土來施壓掌子面，特別是在拱腳位置的特殊規劃，不僅提升了鋼架支護的穩定性，還提高了早期支護性能，使整個隧道的受力體系更為優化。

2.2 大拱腳臺階法應用需注意的事項

在鐵路隧道施工中采用大拱腳臺階施工工藝，不僅要嚴格維護管理與加強隧道建設，還要采用減小開挖頻率的手段來達到縮短早期支護周期要求的方法，需要減少在施工環節出現不安全事故的概率。在實際施工中，需要注意相關重要技術問題。在鐵路隧道工程施工中采用大拱腳臺階施工工藝，要注意施工前后順序的交替連接問題，防止出現圍巖失穩問題，降低圍巖裸露部位受風化作用。并且，要嚴格控制在施工環節隧道垂直方位出現的變形情況，及時在頂部鋼架之中安裝大拱腳，增加拱腳的承載能力；而且，應在鋼架拱腳下方安裝鎖腳錨桿，以確保整個鋼架的承載能力。這種工藝方法不僅能夠避免在開挖時引起較大的不均勻沉降與變形現象，還可以保證施工是根據整個工藝標準的設計來處理的[1]。要保證超前錨桿的支撐外插角維持在10°-20°以內，保證超前支護的順利完成。另外，在施工的隧道周圍預留 20-30厘米的緩沖帶，防止采用機械化施工時嚴重影響到圍巖，確保軟弱圍巖不會在開挖中出現坍塌情況。

3 軟弱圍巖淺埋段建設工藝技術重點

3.1 早期準備工作

隧道工程的建設因為地質環境差異，通常在工藝技術與難點上都存在差別，軟弱圍巖淺埋段項目施工比其他隧道建設均難許多。所以，在其他隧道建設中極易產生的施工問題應當引起重視，在開挖工程時要嚴格管理施工質量，以保證施工安全高效開展。

在正式施工之前，施工企業要全面勘察與分析施工場地，全面掌握與分析施工場地的情況，早期針對圍巖特征、周圍自然條件、隧道地質、淺埋段地下水等諸多項目施工地質條件進行研究，設計出完整的項目方案，用最科學規范的態度處理軟弱圍巖淺埋段施工任務。

3.2 施工階段要注意的要點

在鐵路隧道建設中，因為軟弱圍巖的構造比較松散，所以，巖體的承載能力及強度比較低，在工程開挖之前，需要做好超前支護防備工作，避免在開挖階段出現緊急的坍塌問題而引起停工甚至人員傷亡等事故。需要結合鐵路隧道實際的穿越長度、施工現場的地質環境及隧道上覆土層等實際狀況進行研究，以確定規范的支護導管尺寸與直徑參數。而且，為了使支護性能更為完善穩定，要在壓漿之前就對其做好壓水試驗檢測施工的結果，還要對所采用的機械化施工設施進行檢測，看是否滿足施工標準，從而保證支護工作的穩定性[2]。在支護過程，要保證超前支護工作與開挖施工工作相符合，與隧道施工初期所規劃好的項目方案相匹配，同時在施工環節采用的工程材料也要滿足規定標準。不同工作季節針對施工效果也有很大的影響，要特別注意的是，在冬天施工時要將噴射機內砼的粉塵含量保證在2mg/m3之下，其中最小溫度不能小于5℃。方噴射砼結束后，還需對其做好養護措施。當早期支護工作結束后，要對已竣工的支護項目質量展開技術與質量評定，檢查其是否滿足施工標準，若不滿足技術要求，則要重新加護，在符合設計要求以后方可繼續開始下個環節的施工工作。在開挖工程時，采用的各種開挖方法要立即跟進支護施工。在爆破過程所用的爆破火藥數量與爆破方式要嚴格根據初期設計方案開展爆破工作，盡量降低爆破過程對周邊軟弱圍巖的擾動。另外，還要保證隧道工程施工工作在冬季或是雨季以前做好洞門開挖處理，將墻背回填施工與端墻的砌筑同步開始，防止由于二次襯砌所引起的偏差問題影響最后的施工質量[3]。另外，為了避免在工程施工中出現拱頂坍塌問題，還要在底部項目開挖以前，在頂部支護拱腳的位置安裝鎖腳錨桿與縱向槽鋼托梁，采取該種方法來提升對拱頂的支護力度，也能夠采取添加套拱的途徑來處理沉降量大的位置，降低隧道拱頂塌陷的幾率。

4 結語

鐵路隧道工程軟弱圍巖淺埋層處理中，需要采用支護阻止或是緩和處置圍巖變形狀況，如此方可防止在應用時出現坍塌問題。上述分析的CRD施工工藝與大拱腳臺階法，就最后的施工效果數值結果比較來說，大拱腳臺階施工工藝的變形數值低于CRD工藝方法的變形數值。而且，大拱腳臺階法相較于CRD工藝方法工作效率更高、安全穩定性更有保證，并且在投資費用上也低于CRD工藝方法。所以，在鐵路隧道修建中，要積極采用大拱腳臺階施工工藝，并結合當下施工工藝應用狀況及時修改整個工程方案，依據這種的基本特征來調整工程方案，科學分配各個施工工序，如此方可全面提升軟弱圍巖的施工質量，保障鐵路隧道施工工作的順利竣工。