鐵路軟弱圍巖大變形隧道施工控制技術(shù)

黃鋒光

現(xiàn)階段，在我國(guó)交通業(yè)快速發(fā)展的推動(dòng)下，軟弱圍巖隧道建設(shè)的安全性與穩(wěn)定性得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，并受到了人們的高度重視。因此，在隧道工程施工中，應(yīng)結(jié)合施工實(shí)情采取切實(shí)可行的管理措施，提高施工人員的專業(yè)能力與綜合素養(yǎng)，引進(jìn)先進(jìn)的施工技術(shù)，以防止鐵路軟弱圍巖出現(xiàn)變形現(xiàn)象，增強(qiáng)隧道工程施工效果，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)足發(fā)展。

一、施工項(xiàng)目介紹

某隧道建設(shè)工程DK245+361～DK245+769段具有強(qiáng)風(fēng)化、巖質(zhì)軟等施工特點(diǎn)，埋深為15～72m，屬于淺埋地段，易發(fā)生裂縫現(xiàn)象。同時(shí)，由于隧道工程所處河流交匯地帶，到雨季含水量較高，如若沒(méi)有采取有效的防范措施，不僅會(huì)為隧道工程埋下坍塌、冒頂?shù)入[患，還會(huì)對(duì)人們的人身安全帶來(lái)極大威脅，不利于和諧社會(huì)的有效構(gòu)建。同時(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)該隧道的涌水量為45726m3/d，所能承受的最大涌水量為82651m3/d。

二、鐵路軟弱圍巖大變形隧道施工技術(shù)方案

1.整體布局

最近幾年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，鐵路運(yùn)輸業(yè)得到快速發(fā)展，不僅有效提高了人們的生活質(zhì)量，保障物品貨物安全，還進(jìn)一步滿足了社會(huì)發(fā)展需求，對(duì)我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展具有重要影響。隧道施工是提高鐵路運(yùn)輸質(zhì)量的基礎(chǔ)保障，然而在隧道施工中時(shí)常會(huì)由于地質(zhì)環(huán)境、受力不均等問(wèn)題，致使軟弱圍巖出現(xiàn)變形現(xiàn)象，增加隧道支護(hù)措施的運(yùn)營(yíng)壓力，危害隧道施工人員的人身安全。基于此，為了能夠更好地提高隧道工程的建設(shè)質(zhì)量，保障人們的出行安全，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的整體布局控制，強(qiáng)化施工人員的專業(yè)素養(yǎng)與技術(shù)應(yīng)用水平，及時(shí)掌握圍巖施工信息，加大對(duì)施工拱頂沉降、圍巖變形的原因分析，以降低隧道建設(shè)的圍巖壓力，促進(jìn)我國(guó)隧道工程的長(zhǎng)足發(fā)展。

2.斷面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

在確定隧道工程圍巖變形參數(shù)過(guò)后，應(yīng)以此為依據(jù)采取切實(shí)可行的優(yōu)化方案，引進(jìn)先進(jìn)的控制技術(shù)，以增強(qiáng)隧道施工質(zhì)量，確保施工周期。同時(shí)，在實(shí)際施工中，數(shù)據(jù)只能作為施工項(xiàng)目的理論基礎(chǔ)，要想進(jìn)一步確保施工效果，應(yīng)進(jìn)行反復(fù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，明確各項(xiàng)施工參數(shù)，增強(qiáng)施工效果。本文結(jié)合隧道工程的實(shí)際情況，采取“圓形斷面”施工方案，通過(guò)對(duì)斷面變化速率的監(jiān)測(cè)，對(duì)鐵路軟弱圍巖的變形情況進(jìn)行判斷，提高隧道工程的抗干擾能力。同時(shí)，“圓形斷面”方案還能夠有效緩解變形壓力，強(qiáng)化隧道工程的支護(hù)施工質(zhì)量。在這里需要注意的是，在采用“圓形斷面”方案時(shí)，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境與控制技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，加強(qiáng)軟弱圍巖變形范圍的控制力度，進(jìn)而在為后續(xù)施工環(huán)節(jié)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)，推動(dòng)我國(guó)交通業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。

3.軟弱圍巖大變形段隧道初期支護(hù)施工探討

由于圍巖極易受到外界因素影響而發(fā)生變形現(xiàn)象，因此在實(shí)際施工中，技術(shù)人員應(yīng)總結(jié)圍巖變形規(guī)律，分析產(chǎn)生變形的具體原因，并以此為依據(jù)采取有效的防護(hù)控制措施，以提高隧道工程的建設(shè)質(zhì)量，強(qiáng)化鐵路施工的支護(hù)水平。結(jié)合實(shí)際工程，筆者總結(jié)軟弱圍巖大變形段隧道初期支護(hù)施工的思路為：第一步，通過(guò)裝置預(yù)應(yīng)力錨索、長(zhǎng)腳錨桿等設(shè)施，穩(wěn)定建設(shè)工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，提高隧道的抗干擾能力。第二步，合理布局施工空間，避免由于施工空間狹小，延誤施工周期，消耗施工成本。第三步，加強(qiáng)注漿、封錨等施工工序的監(jiān)督管理力度，提升施工人員的技術(shù)水平，確保隧道工程的施工效率。第四步，創(chuàng)設(shè)良好的施工環(huán)境，提高管理人員的安全意識(shí)，激發(fā)施工人員的工作積極性，為隧道工程的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、鐵路軟弱圍巖大變形隧道施工難點(diǎn)

1.原材料進(jìn)場(chǎng)，鋼拱架加工

在隧道工程施工中，施工企業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)對(duì)工字鋼、鋼筋、鋼板等施工材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，并出具相關(guān)的試驗(yàn)報(bào)告，以確保施工材料的建設(shè)質(zhì)量，提高隧道工程的施工效果。結(jié)合實(shí)踐工程，隧道工程在施工初期應(yīng)采用22a型號(hào)的鋼板作為拱架，采用18型號(hào)的鋼板作為抑拱，以提高支護(hù)施工的穩(wěn)定性。此外，在鋼構(gòu)件生產(chǎn)加工中，應(yīng)運(yùn)用冷彎成型的施工技術(shù)強(qiáng)化鋼架的防變形效果，確定每個(gè)分節(jié)的生產(chǎn)長(zhǎng)度（通常每節(jié)施工長(zhǎng)度不超出4m），并通過(guò)螺栓固定連接板的方式，提高隧道工程建設(shè)的穩(wěn)定性。

2.明確測(cè)量定位，落實(shí)開(kāi)挖支護(hù)

首先，在正式施工前，技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)行施工測(cè)量放樣，以獲取準(zhǔn)確的圍巖測(cè)量結(jié)果，明確測(cè)量定位。其次，在采用機(jī)械與人工施工中，施工企業(yè)應(yīng)聘請(qǐng)專業(yè)人員進(jìn)行弱爆破指導(dǎo)，強(qiáng)化隧道工程軟弱圍巖大變形控制效果。最后，根據(jù)隧道施工項(xiàng)目的實(shí)際情況，采取有效的支護(hù)施工方案，從而在確保施工安全的同時(shí)，將軟弱圍巖變形控制在允許范圍之內(nèi)，滿足隧道施工要求。

3.拱腳、仰拱施工

拱腳施工對(duì)于鋼拱架安裝至關(guān)重要。因此，在實(shí)際施工中，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：首先，將大拱腳結(jié)構(gòu)焊接在供架拱腳部位上，確保拱腳挖掘空間，提高隧道工程施工的安全性與穩(wěn)定性。其次、在支護(hù)鋼架安裝完成之后，應(yīng)搭建進(jìn)行臨時(shí)的仰拱搭建（通常采用I18型號(hào)的鋼架），并保證工字鋼的相隔距離為60cm。最后，將支護(hù)鋼架與臨時(shí)拱架進(jìn)行連接施工，增強(qiáng)鋼架的整體承受能力，在這里需要注意的是：連接施工應(yīng)保證每個(gè)鋼筋的距離為22mm，環(huán)向間距為1.0m。

4.噴射混凝土及變形情況監(jiān)測(cè)

在隧道施工中，常見(jiàn)的噴射混泥土型號(hào)有：（1）C30型號(hào)混凝土，厚度為30cm。（2）C25型號(hào)混凝土，厚度為25cm。此外，在進(jìn)行混凝土調(diào)配工作時(shí)，施工人員應(yīng)控制好混凝土的凝結(jié)時(shí)間，嚴(yán)格規(guī)范摻合料的添加劑量，并對(duì)鐵路軟弱圍巖的變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并以此為依據(jù)采取有效的治理措施，確保隧道工程施工效果。

四、鐵路軟弱圍巖大變形隧道施工控制技術(shù)研究

1.對(duì)DK255+550～DK255+590段進(jìn)行試驗(yàn)

DK255+550～DK255+590段隧道的長(zhǎng)度為30m，為了提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行拆分處理。具體步驟如下：（1）對(duì)隧道的前24m采用短臺(tái)階單工序法，每隔2.4m進(jìn)行上臺(tái)階施工，以形成封閉式的掌子面。（2）每隔2.5m進(jìn)行下臺(tái)階施工，確保斷面的整潔度。（3）采用一次開(kāi)挖法，確定上臺(tái)階的的施工高度（一般高度為6.3m），而后進(jìn)行下臺(tái)階施工。（4）根據(jù)隧道施工的實(shí)際情況，調(diào)節(jié)臺(tái)階高度。現(xiàn)階段，隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，傳統(tǒng)施工中單層干架支護(hù)已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)期隧道工程的建設(shè)要求，因而施工企業(yè)應(yīng)積極引用雙層鋼架支護(hù)結(jié)構(gòu)，配備完善的施工設(shè)施，運(yùn)用先進(jìn)的控制技術(shù)，以提高施工項(xiàng)目得到建設(shè)質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)交通行業(yè)的快速發(fā)展。

表1 DK255+550～DK255+590段施工參數(shù)

2.對(duì)DK255+542～DK255+550段進(jìn)行試驗(yàn)

DK255+542-DK255+550段的施工內(nèi)容主要有：其一，對(duì)隧道工程的補(bǔ)強(qiáng)空間與預(yù)留變形量進(jìn)行綜合考量，預(yù)留足夠的施工空間，一般為40cm。其二，完善鋼架施工結(jié)構(gòu)，明確鋼架結(jié)構(gòu)類型（通常采用I20b鋼架結(jié)構(gòu)類型）。其三，將鋼架距離控制在6cm的范圍之內(nèi)，并做好拱墻的鋪設(shè)工作，對(duì)拱墻的厚度進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范（以25cm為最佳）。其四，根據(jù)隧道施工狀況，適當(dāng)增加方形鋼筋網(wǎng)，提高鐵路軟弱圍巖的防變形能力，增強(qiáng)施工效果。

表2 DK255+542～DK255+550段施工參數(shù)

3.對(duì)DK255+535-DK255+542段進(jìn)行試驗(yàn)

DK255+535～DK255+542段在施工中，首先應(yīng)設(shè)定預(yù)留空間（一般預(yù)留空間為40cm），分析補(bǔ)強(qiáng)空間的影響因素。其次，借助臺(tái)階法與仰拱法，進(jìn)行斷面施工，明確施工參數(shù)。

表3 DK255+535～DK255+542段施工參數(shù)

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在鐵路隧道施工中，常常面臨著各種隧道變形問(wèn)題，不僅影響了工程建設(shè)質(zhì)量，增強(qiáng)施工成本，還無(wú)法確保施工周期，阻礙鐵路隧道工程的有序開(kāi)展。因此，施工單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況，制定切實(shí)可行的施工方案，提高施工人員的技術(shù)能力與專業(yè)素養(yǎng)，完善施工管理制度，以防止軟弱圍巖出現(xiàn)變形問(wèn)題，增強(qiáng)隧道工程的施工效果，促進(jìn)我國(guó)交通行業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。