大斷面鐵路隧道施工沉降控制技術研究

吳曄

摘 要：經濟發展，時代不斷進步，現階段，鐵路的使用對我國經濟貿易發展具有重要作用，為人們的出行也帶來了較大的便利。城市化建設水平不斷提高，提高鐵路建設質量，對城市化建設以及社會穩定都具有積極意義。現階段，鐵路的使用中經常出現大斷面隧道施工沉降問題，加深了鐵路隧道建設的難度。本文通過對大斷面鐵路隧道施工沉降控制技術研究，針對其中的建設重點以及難點，提出相應的建設技術，促進鐵路隧道的順利發展。

關鍵詞：大斷面;鐵路隧道;沉降控制技術

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A

隧道工程的施工具有一定局限性，作業空間較為狹窄，工作人員的施工作業面也較為狹窄，相應的機械也難以進行工作開展，因此隧道施工具有較大難度。大斷面隧道施工主要是指隧道的凈空斷面面積在20 m2～100 m2實施的隧道工程項目，這種隧道條件，造成的斷面面積較大，工程的施工規模也會較大，其中涉及到的施工技術較為復雜，具有繁瑣的施工工序，主觀因素以及客觀因素都會影響施工質量。因此需要更加合理化的施工技術，完善工程施工中的技術管理，提高施工工藝水平，保證施工質量。

1 關于施工方案設計分析

結合實際施工隧道的特點，以及施工現場的情況，需要將隧道兩端作為水平旋噴樁，通過這種方式實現拱部土層的加固，實施長管棚以及超前注漿，制作兩側的小導洞，經過兩側的小導洞，實現地鐵底層的注漿加固，在小導洞內使用洞樁法制作圍護樁，最后使用CRD技術施工正洞[1]。在導洞以及正洞進行開挖之后，逐漸接近鐵路的正下方時，需要調整作業開挖的時間，不影響鐵路的正常使用，只能在夜間的12.00～5.00進行，其他時間需要施工初期的支護工作。實際施工中，需要對鐵路隧道結構等進行嚴密的監測，在監控的數據超過設計的標準值時，需要立即停止施工，查找問題的原因，在監控數據實現有效控制后，可以恢復施工。

（1）關于水平旋噴樁分析。水平旋噴樁的位置需要在隧道的拱部，具體為3排，600高壓，其中孔間距為400 mm。

排間距為400 mm，施工方向為隧道兩端，相向施工，使用跳打以及對打的方式，將北端長度加固41 m左右，南端需要加固43 m左右（具體長度結合實際施工情況），其中塔接為3 m，設置旋噴樁以及超前注漿的位置[2]。水平旋噴樁的施工質量保證，要確定在施工之前，試樁的效果，這一過程中需要選擇最為準確的施工參數，施工之前，在地層的不同深度埋設接收天線，通常情況下，是2個，這一動作是為保證鉆孔過程中測量鉆孔的偏斜度，在鉆進3 m之后測量一次，及時調整，保證孔位誤差小于等于50 mm，其中傾角以及設計的誤差需要小于等于1°。實際施工中，工作人員要對壓力、噴漿量以及鉆進速度等相關參數進行有效記錄，在出現問題時，采取有效措施進行及時處理。例如，在實際使用的鐵路線路中，距離隧道的拱頂開挖線3米處的高處存在運行列車情況下，施工中，旋噴排漿出現問題后，會造成鐵路隆起超標，造成嚴重后果，因此這里建議使用真空負壓強制排漿系統。在對拱頂樁基土體加固過程中，使用6根旋噴樁，噴嘴的角度是在商業街樁基方向的90°～135°，進行擺動噴射注漿，這里的注漿壓力以及相應參數與其他水平下的旋噴樁相同。

（2）關于長管棚以及超前注漿分析。完成水平旋噴樁的施工之后，需要將地層巖的土體進行加固，這一施工過程強度較高，針對長管棚的施工需要采用潛孔錘成孔施工技術，這一隧道拱部主要設有27根以及159根熱軋無縫鋼管長管棚，其相關參數為外徑159 mm，壁厚8 mm，其中環向間距為40 cm，在隧道的兩端，其豎井以及南端的井側墻上進行鉆孔，其中外墻的設計為止漿墻，將隧道的兩側進行設計，不同的端長，其中間間距也是不同的，為保證長管棚質量以及整體施工效果，需要對孔位鉆進的精確度嚴格控制，其中外插角的角度設置為1°～3°，在編號為單號的位置使用鋼花管，雙號位置使用鋼管，在樁基的兩側每一根管棚使用鋼花管進行注漿，實際施工中使用間隔式技術施工，首先進行單號鉆孔，再依次進行雙號鉆孔，每一個成孔需要進行及時注漿，注漿過程中使用的施工技術為前進式的分段注漿，并且分段的長度需要控制在4 m左右[3]。其中水泥漿液的占比為1：1，壓力設置在0.5 MPa～1 MPa，速度為5 L/min～110 L/min，這一過程中的孔底間距為1.6 m，擴散半徑為1.2 m，漿液的填充系數需要保證大于0.8。

（3）關于小導洞以及地板地層加固注漿分析。首先是小導洞施工，隧道拱腳部位需要設置兩個導洞，主要設置參數為斷面尺寸3.68 m寬，3.74 m高，實際開挖之前，需要對隧道斷面進行全面的注漿加固，這種方式能夠對操作前的地下水進行及時封閉，降低地層失水情況，保證上層滯水不會出現泄露的情況，防止工作面的前方土地塌陷或者是嚴重性的沉降，在加固體達到齡期之后，需要在導洞的底部進行超前鉆孔，檢查注漿的具體質量。導洞施工采用小導管進行支護，使用人工臺階法進行開挖，需要注意核心土層，在循環進尺0.8 m之后，間距需要控制在0.8 m，對開挖面進行噴射混凝土，在噴射之后的混凝土達到標準的強度之后，進行初期支護注漿，保證初期支護背后的密實程度。

在開挖過程中，與相鄰的掌子面保持安全距離，這一過程中要保證導洞監測，在變形達到預警數值時，停止開挖，將掌子面進行封閉，查找其中原因之后，采取相應的措施，進行妥善處理，之后進行繼續開挖[4]。

實施小導洞內的加固和注漿，在兩側的小導洞實現鉆孔樁之后，會造成地下水降水量較大，并且地下水的水位會下降，主要表現形式為鐵路結構會逐漸下沉，因此，基于這一情況需要在區間之內設置自動化儀器，進行數據監測以及結果的分析，保證鐵路結構底板下的兩側注漿位置以及注漿量，使用雙液注漿以及固化劑進行注漿補償，進行分層，不同各部位實現主體加固，防止鐵路結構出現沉降變形。

結合鐵路內部的監測實際情況，在其結構水平位移或者是沉降量變化較大的情況下，其實時數據出現相應的異常，實施注漿，工作時間是在列車停運之后，并且間隔2小時之后進行一次數據監測，控制監測信息后，保證注漿壓力以及單孔注漿量[5]。

（4）關于隧道圍護樁分析。進行鉆孔灌注樁施工，實現小導洞的貫通，在導洞內實施鉆孔灌注樁，將其作為圍護樁，兩側的導洞鉆孔樁數量進行確定，樁徑以及樁長以及間距距離結合實際施工情況進行確定，導洞空間較小，會受到限制，結合導洞的實際尺寸，需要制作小鉆架，其中導洞以及洞口需要設置沖擊鉆，在不同的導洞設置相應的泥漿池，使用泥漿泵將其泵入樁孔內，順著導洞會設置排漿槽，直至導洞外面的泥漿池，樁基兩端，向兩端部分實現跳孔施工，并且底節部分鋼筋加工成型后，在不同節段進行加工廠下料，在空口位置對接長主筋等，實現混凝土灌注，使用水下灌注施工技術，混凝土使用通過輸送泵實現灌注。

旋噴圍護樁施工技術，需要在鉆孔樁全部結束之后，使用兩重管旋噴機在施工樁中間制作旋噴樁，從內向外，進行逐根施工，在導洞內旋噴樁一共132根，樁徑以及樁長的距離以及間距具有進行適當調整，使用旋噴樁水泥漿進行攪拌，其中注漿泵以及空壓機需要設置在導洞外，攪拌水泥漿后，使用注漿機噴入孔內，其中渣土需要及時清運，直至豎井，之后實現提升外運。進行冠梁以及小導洞回填工作，鉆孔樁以及旋噴樁需要在施工結束后，將洞內的雜物進行清除，之后清除樁頭，提高混凝土澆筑振搗密實程度，通過中間逐漸向兩端進行分段式澆筑，澆筑的間隔為8 m，在澆筑冠梁上面的導洞實現回填，拱頂主要使用注漿填充密實，在澆筑之前要注意連接正洞的鋼架等。實施正洞開挖施工，主要使用的施工技術是CRD工藝，在循環開挖之后，可以立即施工，初支部分需要重視，使用定型臺架以及小模板澆筑，在混凝土的強度達到設計要求時，要對隧道內的樁基以及臨時支護進行拆除，進行防水層以及下一層的襯砌進行施工，使用液壓襯砌進行澆筑[6]。

（5）關于底層沉降監測分析。在確定注漿時機之后，確定注漿位置，這兩種因素是控制鐵路沉降的重要手段，提高鐵路底層運行的穩定性與安全性，在實際施工中，主要使用自動化監測儀器進行安全施工，進行指導。首先進行靜力水準測量，主要使用測量系統，這一系統主要使用在相對沉降過程中，位置在正洞上方50 m位置，進行數據實時采集，測量結構是否變形。使用測量機器人，這是一種硬件與軟件的結合設施，可以實現鐵路隧道形變的自動化檢測儀器。現場數據的使用主要是通過相關模塊數據傳輸到數據中心之后，將監測指令發送到采集設備中，實現自動化的遠程監控。

2 總結

針對鐵路運營線路的自動化監測為3小時左右/次，在施工影響較大的情況下，監測次數為1-2小時/次。使用不同系統數據相互核對，保證數據的準確性，防止鐵路結構出現沉降，提高施工質量。

參考文獻：

[1]劉文軍.復雜地層中大斷面鐵路隧道施工沉降控制技術[J].青島理工大學學報，2015，36（03）：11-16.

[2]紀鴻朋，王國靖，徐帥軍.隧道軟弱圍巖大斷面開挖支護施工工藝研究[J].公路交通科技（應用技術版），2020，16（07）：44-49.

[3]陶鼎，李大華，劉成，等.淺埋大斷面黃土隧道大變形特性及其控制措施研究[J].建筑技術，2020，51（02）：198-203.

[4]周宇.大斷面軟弱圍巖隧道合理開挖方法研究[J].中國標準化，2019，62（16）：122-123.

[5]朱雷敏，沈以珍，尹勝瑞，等.軟弱腐殖土地層淺埋大斷面隧道施工技術研究[J].市政技術，2015，33（01）：90-93.

[6]譚玉琪.淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降分析[J].工程建設與設計，2020，68（02）：198-199.