鐵路隧道軟弱圍巖水平巖層施工技術

侯飛

[摘要]鐵路隧道建設項目，是我國交通網絡建設工程一個重要的組成部分，施工項目的質量直接決定著我國交通網絡建設工程發展的效率。在鐵路隧道施工階段，根據隧道內軟弱圍巖水平巖層的實際情況，制定切實可行的施工技術，才能夠確保整個施工項目的質量得到保障。本文以麻科義隧道為例，詳細的論述水平巖層施工技術在實際隧道施工過程中是如何應用的。

[關鍵詞]鐵路隧道;軟弱圍巖;水平巖;施工技術

文章編號：2095 - 4085（ 2019） 04 - 0092 - 02

對于軟弱圍巖水平巖層的鐵路隧道施工作業當中，施工方案的制定，開挖爆破參數，以及支護方案對于整個施工項目的質量起到著決定性的作用，也就是說，鐵路隧道的實際施工質量，是受多個方面的因素共同決定的。所以，在制定隧道施工方案之前，先要對施工區域的水平巖層進行系統的勘測干工作，然后根據勘測得到的結果制定相應的施工方案。在設計施工方案，以及施工作業的過程中當中，要加大智能化勘測設備，以及自動化施工設備的應用力度，只用這樣做才能夠切實有效的提高整個施工項目的質量。

1工程概況

麻科義隧道位于延安市寶塔區及延長縣境內，進口為延安市姚店鎮張皮溝村.沿線經過麻科義，窯則溝，捻山峁，出口設置在延長縣張川河村。隧道起訖里程DK358 +192.4～DK366 +920. 95。隧道正線全長為8728. 55m，為單洞雙線隧道，最大埋深234m，最淺埋深8m（距洞口300m附近）。隧道地表大部分地區覆蓋厚層黃土。該隧道共設置3座斜井。

1.1特點淺析

首先，通過對該隧道圍巖地質進行系統的勘測法相，該隧道施工區域的地質結構較為復雜，區域內以濕陷性黃土為主，還慘雜了大量的砂巖等巖石結構。其中，軟弱圍巖的分布具有區域性，大部分的軟弱圍巖都集中在施工區域的進出口處，而在隧道中央，軟弱圍巖在地質結構當中的占比有大幅的下降。

其次，在對麻科義隧道隧址區的地下地質結構進行勘測的結果顯示，整個施工區域內部存在有大量的油井，以及窯洞，而且在施工區域內還檢測出了一定濃度的瓦斯，所以在實際施工的過程中，要注意施工區域通風設施的完善性，并對每一位施工人員都配置全套的安全防護設備，隧道采用壓入式通風，確保洞內施工空氣質量。

最后，本隧道屬于陜北高原梁峁區，沖溝發育，零星分布小面積黃土塬，溝谷切割較深，地勢總體自東西傾斜，海拔921m～ 1210m之間，一般高差50m～ 200m。大部分地區覆蓋厚層黃土。復雜的地質結構，決定了本隧道施工項目的難度也要高于平原隧道施工項目的難度。隧道巖層傾角較小，大部分呈水平分布，裂隙發育，坍塌掉塊現象較多。工程范圍礫巖夾砂巖分布較多，巖性軟硬不均，不利于光面爆破作業。

1.2施工技術淺析

麻科義隧道共有5段存在土石分界面，隧道上部為黃土下部為泥巖，砂巖，爆破作業時產生的震動對圍巖和地表的影響，易引起土石界面處圍巖應力變化，極易造成土體沿土石界面處滑塌和拱部坍塌事故，安全風險高，施工難度大。土石分界段隧道施工的重難點是有效控制開挖中局部坍塌及初支過大變形。

1. 2.1優化前期勘測工作的質量

麻科義隧道的地質復雜，所以要優化前期勘測工作的質量。在實際勘測工作開展的過程中，首先要使用紅外線勘測儀器對整個施工區域進行全面的掃描，相應的勘測人員要結合儀器掃描得到的圖像判斷出整個隧道有幾個土石分界面。然后再使用超聲波勘測儀器對隧道進行二次掃描，這次掃描的目的主要是為了論證第一次掃描工作的準確度。綜合兩次勘測工作的結果，再設計相應的施工方案。不僅如此，在施工作業開展期間，也要定期對于麻科義隧道的各項地質參數進行測量，并及時對隧道進行監控量測，根據數據分析隧道沉降情況及穩定性。只有掌握了隧道的實施地質參數，才能夠制定出更為合理的施工方案。

1.2.2精準爆破炸藥用量（圖1）

由于麻科義隧道以軟弱圍巖為主，所以在制定爆破方案的時候，要充分考慮炸藥的用量，如果用量過大則會直接導致隧道崩塌，但是炸藥的用量過少，則會影響施工進度。所以，站在施工安全，以及施工效率的角度上看，要精準定位炸藥的用量，才能夠保證到整個麻科義隧道的施工質量。在確定炸藥用量的時候，要結合前期勘測得到的結果，使用仿真軟件對整個爆破作業進行擬態運行，工作人員要將隧道有關地質結構的信息錄入到系統當中，系統內部的程序就會進行分析工作，并生成一套合理的爆破方案，方案當中包含了隧道炮眼的分布以及各炮眼中炸藥的用量，如圖1所示，即為針對麻科義隧道制定的爆破方案，由于麻科義隧道地質結構的復雜性，所以在原有爆破方案的基礎上，應增加炮眼的數量，并減少裝藥量，確保爆破過程中減少對圍巖整體性的擾動。

1.2.3完善支護措施

由于麻科義隧道原設計施工采用臺階法，三臺階大拱腳臨時仰拱法，CD法等方法進行施工。初支支護措施為型鋼鋼架支護。但原設計的施工工法進度慢、工效低、存在一定的局限性，如，限制了大型施工機械的使用，基本靠人工開挖，工效低，速度慢，難以滿足麻科義隧道工期要求。各分部開挖面循環銜接性差，相互干擾大，施工質量得不到充分保證。臨時支護多且反復拆除，成本投入大等。為加快現場施工進度，確保施工質量，本隧道施工中結合實際地質情況，設計文件地質說明，對工法進行科學合理的變換。采用臺階法，三臺階法施工，支護措施采用格柵鋼架支護，嚴格控制開挖進尺，盡快封閉成環，各施工方法應符合安全步距要求，對圍巖較差地段，可加大格柵鋼架尺寸，減小鋼架間距，增加鎖腳錨管數量。并采用φ2超前小導管預注漿，φ89超前中管棚對圍巖進行預加固，為了保護施工環境，施工時采用濕噴工藝施工，初支完成后及時進行襯砌施工，保證隧道的整體穩定性。

2結語

鐵路隧道建設項目，是推動我國交通運輸行業發展的重要保障之一，最為目前世界上鐵路總里程第一的國家，如何維持第一的地位，以及提升鐵路工程的實際質量，是我國首先要考慮的問題。在施工作業開展的過程當中，要有效的結合施工區域的地質結構圖，并使用智能化勘測設備（紅外線勘測儀器、超聲波勘測儀器等），對施工區域再次進行全面的勘測作業，除此以外，還要根據施工區域的地質結構，制定一些具有針對行的措施，進而促使整個鐵路隧道建設項目的施工質量切實能夠得到保障。

參考文獻：

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