鐵路隧道工程的支護及襯砌施工技術

李良越

（中鐵十八局集團第一工程有限公司,河北涿州072750）

0 引言

近年來，我國交通運輸事業快速發展，鐵路發揮著無可替代的作用，鐵路里程逐年增加，隧道工程的數量也越來越多。在鐵路隧道工程施工中，容易受到地質、設計、施工等多重因素的影響，在運營中頻繁發生各種病害，對鐵路正常運營造成了嚴重的安全隱患[1]。其中開裂就是鐵路隧道中比較常見病害，不但會影響隧道結構的自身強度，而且會引發滲漏水現象。基于此，開展鐵路隧道工程的支護及襯砌施工技術的分析就顯得尤為重要。

1 工程概述

仙峰村隧道位于福建省三明市大田縣華興鄉，隧道最大埋深約594m，進口里程DK334+760，出口里程DK340+782，全長5 622m。為加快施工進度，解決施工及運營期間通風、排水及棄渣等問題，結合地形、地質條件，于DK336+600線路前進方向左側設置斜井一座；斜井位于線路大里程方向的左側，斜井中線與線路中線大里程方向成夾角135°，斜井長度408m，洞身坡度8.6%，最大埋深約273m。仙峰村隧道設置2#斜井一座，斜井與正洞相交于DK340+120；斜井位于隧道正線DK340+120左側，斜井中線與線路中線大里程方向成夾角69°29′45″，斜井長度230m，洞身綜合坡度9.3%，采用無軌運輸單車道斷面，斷面凈空尺寸為5m×6m。仙峰村隧道包含Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四類圍巖，各類圍巖長度如表1所示。

表1 圍巖類別統計表

2 鐵路隧道工程的支護施工技術

仙峰村隧道初期支護類別為：超前管棚、組合中空錨桿、噴射混凝土。

2.1 超前管棚

采用管棚鉆機鉆進并頂進管棚。利用高壓注漿泵注漿。采用鋼筋混凝土套拱作長管棚導向墻。套拱在明洞外輪廓線以外施作。首先頂進有孔鋼花管，注漿；再頂進無孔鋼管，注水檢查注漿質量[2]。鉆機立軸方向必須準確控制，以保證孔口的孔向正確，每鉆完一孔便頂進一根鋼管，利用光耙測斜儀檢測偏斜度。長管棚鋼管采用熱軋無縫鋼管，鋼管節長3～6m。棚管接長時先將前一根鋼管頂入鉆好的孔內再聯結，絲扣連接，絲扣長15cm[3]。為盡量錯開搭接的接頭，凡是編號為單數第一節管都用3m鋼管進行安裝，而雙數則由6m鋼管進行連接。后節長均采用6m鋼管。按設計進行長管棚注漿。注漿前需要先進行科學合理的注漿試驗，確認達到設計要求后再進行注漿操作，注漿完成后再用配制好的水泥砂漿進行充填，以保證管棚的強度。在超前管棚安裝時通過高精度測斜儀進行測量，保證安裝的精度，嚴格按照設計方向控制管棚的安裝方向。此外，為最大限度保證隧道工程支護效果，還要按照工程設計圖紙合理布置外插角。將隧道管棚尾段和鋼架通過焊接的方法連接為一個整體，從而形成合理的支護體系，保證整個工程的支護效果[4]。

2.2 組合中空注漿錨桿

組合中空錨桿結構示意圖如圖1所示：

圖1 組合中空錨桿結構示意圖

組合中空錨桿對各個構件組合的精度有較高的要求，因此，在本工程施工中，直接從廠家購買，通過專業的鉆孔機械設備進行鉆孔操作，在施工之前還要進行合理的試驗，保證錨桿的抗拉強度滿足工程施工要求。注漿時采用水泥漿液進行合理注漿，對配制好的水泥漿液進行水質化驗，確認達到施工要求后才能應用組合中空錨桿注漿。為保證施工的精度，還要在錨桿桿體上安裝可測錨頭和長度檢測管，通過人工輔助旋轉的方法，將錨桿送入錨孔中[5]。待桿體安裝完成后，立刻安裝止漿塞、墊板等，通過專業的扳手緊固錨桿，組合中空錨桿安裝完成后，在72小時內嚴禁敲打，也不能懸掛超過20kg的重物。

在注漿時采用高壓注漿泵進行注漿，并在隧道拱部設置合理的排氣孔，保證管道中的氣體能夠及時排出，避免影響注漿效果[6]，水泥漿液水灰比控制在1：2左右，單孔組合中空錨桿的注漿量計算公式為

此公式中：r表示漿液擴散半徑m；h表示壓漿段有效長度m；η表示巖石裂隙率；β表示漿液在裂隙內的有效充填系數。

2.3 噴射混凝土支護

濕式噴射混凝土施工工藝如圖2所示。

圖2 濕式噴射混凝土工藝流程圖

在噴射混凝土配制時，選擇普通硅酸鹽水泥，為避免發生管道堵塞，水泥的細度模數在2.5左右，碎石選擇5～10mm之間的級配碎石，選擇的水資源要進行科學化驗，保證氯離子濃度在允許范圍中。配制的混凝土每班檢查2次以上。為保證混凝土噴射的質量和效果，在噴射之前需要對隧道斷面進行全面檢查，及時處理破碎點和出水點，通過高壓水槍清除隧道墻角虛渣，保證噴射面和隧道壁的粘接性[7]。在混凝土噴射過程中，噴嘴距離隧道壁的距離控制在1.5～2.0m之間，并和噴面相互垂直，噴射路線為先進行隧道兩側的邊墻噴射，在進行頂部噴射，分區分段逐步完成全隧道噴射。在具體噴射過程中為保證噴射效果，噴頭要連續不斷做圓周運動，后一層壓前一層的面積不能低于30%，并盡量呈現螺旋藻噴射，如果噴射的厚度超過5cm，則要進行分層噴射，每層噴射厚度盡量不要超過3cm。第二次噴射待第一層混凝土終凝1小時后進行，混凝土噴射完成2小時后，進行噴水養護，養護時間不能低于7天，待混凝土強度達到設計標準后，才能進行下一道工序施工。

3 鐵路隧道工程襯砌施工技術

仙峰村隧道考慮3臺襯砌臺車，仙峰村隧道進口、斜井、2號斜井各安排1臺襯砌臺車，臺車長度12m；。固定二襯環向止水帶使用對夾端模，使用仰拱內模。在隧道二次襯砌鋼筋施工中，由于施工現場缺乏鋼筋加工平臺，采用工廠預制加工的方法，通過專業運輸車運到施工現場進行焊接綁扎，在運輸過程中，要切實做好保護工作，避免鋼筋被污染，發現鋼筋銹蝕后，需進行除銹處理后才能使用。混凝土在集中站進行集中配制，再通過專業的運輸攪拌車運到施工現場，泵送入模[8]。

就案例工程而言，按照設計圖紙的要求，初期支護完成后，才能進行二次襯砌，在二次襯砌之前，要先對隧道工程的開挖斷面和防排水系統進行自檢，自檢達標后，再由現場專業的工程監理進行檢驗，確認達到設計要求后，才能進行下一道工序施工。

在進行混凝土澆筑過程中，為降低水化熱對混凝土質量的影響，本工程選擇了水平分層澆筑的方法，每層混凝土澆筑厚度要控制在1m左右，混凝土澆筑管后距離澆筑面的高度控制在1.5m以內，避免澆筑過程中，發生混凝土離析。盡量保證混凝土澆筑的連續性，如果不得已需要中斷澆筑，如果中斷的時間超過20min，則要做施工縫處理，保證澆筑質量，選擇插入式振搗器進行振搗，并保證振搗的頻率、振幅、速度等都符合混凝土配制的參數的要求，振搗時避免碰撞模板和預埋筋件[9]。

灌注施工采用全斷面一次灌注成型，當混凝土灌至墻拱交界處時，間歇約1h，以便于邊墻混凝土沉實。拱圈封頂時，隨拱圈灌注及時搗實。襯砌為鋼筋混凝土襯砌時，鋼筋在鋼構件加工廠內制作，人工在鋼筋臺架上完成安裝鋼筋工作，安裝鋼筋時，鋼筋位置和混凝土保護層厚度不小于55mm。襯砌拆模時混凝土強度不得低于5Mpa，并根據濕度情況12h內進行養護，養護時間滿足砼強度要求

4 結束語

綜上所述，本文結合工程實例，分析了鐵路隧道工程的支護及襯砌施工技術，分析結果表明，在鐵路隧道工程施工過程中，對支護和襯砌施工技術有很大要求，不同的支護技術有不同的特性，在施工中可采用其中一種支護技術進行施工，也可以聯合多種支護技術同時使用，以保證施工質量。在隧道工程襯砌中，為避免發生襯砌混凝土不密實、厚度不足、背后脫空等病害，需要結合隧道特性，嚴格按照方案和標準進行施工，才能保證施工質量。