鐵路隧道施工技術常見缺陷及改進措施

楊蛟

(中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京 100043)

1 引言

在鐵路施工過程中，隧道技術是一項十分重要的施工技術，只有保證這一技術的順利實施才能提升施工效率，并提升鐵路建設的安全性。施工人員在實際施工過程中要選擇合適的施工技術，并結合實際情況制訂科學的施工計劃，這樣才能有效縮短工期，保證施工質量，促進我國經濟快速發展。

2 鐵路隧道施工特點

由于鐵路隧道所處的位置和環境較為特殊，周圍氣候條件、水文特征、地形地貌均會制約鐵路隧道工程的施工建設。鐵路隧道工程正式施工時，還需應用各類大型機械施工設施，且隧道內部施工存在光線、空氣問題，從而使隧道施工難度增加。鐵路隧道工程在具體建設時涉及的工序復雜，各工序、工種銜接時容易產生質量風險，導致鐵路隧道施工技術方案無法落實[1]。為提升鐵路隧道施工建設水平，保障鐵路隧道項目的施工質量，還應提前做好鐵路隧道施工現場的勘測工作，并嚴格應用鐵路隧道施工技術方案，規范鐵路隧道工程中的作業流程，突出隧道施工技術的實踐優勢，助力我國鐵路隧道建設事業的發展。

3 鐵路隧道施工技術常見缺陷

3.1 隧道滲漏問題

滲漏是鐵路隧道施工中的常見缺陷。資料統計，鐵路隧道施工中約有70%的滲水缺陷均與施工縫的處理有關，若在縱向盲管固定時未鋪設無砂混凝土，隧道基面上外露鋼管或鋼筋頭，止水帶扭結等問題均會導致隧道滲水，防滲漏效能減弱。而隧道滲漏會侵蝕隧道圍巖，降低隧道穩定性，誘發更多的安全問題。鐵路隧道后期運營階段中，隧道滲水同樣會使隧道內部結構受到銹蝕，結構受力性能減弱，隧道周圍原有的混凝土襯砌剝落，嚴重影響著隧道工程的安全性能。為有效預防隧道滲漏缺陷，在應用鐵路隧道施工技術時，應優化隧道防排水施工，把握各環節的技術要點，確保隧道工程的整體質量。

3.2 隧道背后脫空問題

鐵路隧道施工技術實踐中，背后脫空問題同樣屬于隧道施工的常見缺陷。引起隧道背后脫空的因素較多，具體可體現為以下內容：

1）隧道施工初次支護流程不規范，洞口超挖后回填密實度不夠，所以，在初期支護后容易使隧道背后脫空，形成空洞。

2）隧道支護時支護表面凹凸不平，鋪設防水板后脫空，或在掛設防水板時過于松弛，繼而導致混凝土二次襯砌后，防水板、基礎支護之間存在脫空現象[2]。

3）隧道拱架后方噴射混凝土時，混凝土密實留有空洞，隨后在混凝土施工后期測試混凝土強度時，混凝土會因外部加壓而破裂，使隧道拱架處的混凝土下落。

3.3 混凝土強度不足

鐵路隧道施工中的混凝土強度不足問題也較為常見。原材料配比不合理、材料性能弱、外加劑質量差，以及混凝土澆筑、噴射、養護環節操作不當，均會導致混凝土強度不足，引起隧道滲漏、混凝土結構裂開掉落。比如，混凝土澆筑后拆模時間過早、養護不及時且不到位，以及澆筑環節間歇時間長、振搗后密實度不高等因素都會改變隧道工程各主體結構的混凝土強度[3]。

4 鐵路隧道施工技術常見缺陷的改進措施

4.1 優化鐵路隧道防水施工設計

為減少鐵路隧道滲漏風險，應進一步優化隧道防水工程設計，科學選用防水板，設置隧道內的止水帶。鋪設防水板時，可選擇EVA 防水板，具體的鋪設位置集中在隧道拱部、邊墻。鋪設EVA 防水板的同時，還應分別在隧道拱墻兩側布設φ100 mm 縱向透水軟管、φ50 mm 環向透水軟管。在此過程中，防水板的鋪設方法是利用臺車自下而上地從邊墻鋪設到隧道拱頂上，隨后借助熱合焊機將防水板與熱熔墊片進行焊接，固定在一起；鋪設防水板時，若防水板存在破漏處，可將防水板裁剪后使用熱合焊機修補，修補區域與實際破漏位置的距離應保持在5 cm 左右[4]。

鋪設防水板時，隧道內防水板的松鋪系數為1.05～1.1，將防水板固定后，施工人員可輕輕按壓防水板，與隧道洞壁緊密結合。防水板之間的縫隙可通過雙峰焊接的方式進行搭接。縱向鋪設防水板時，首次鋪設長度應超過二次襯砌長度1 m，以便于防水板之間相互銜接； 檢查防水板之間的焊縫時可采用充氣法，充氣檢驗時間為15 min，氣壓為0.25 MPa，若檢查時壓力降符合設計規定，則代表防水板焊縫符合預期要求。

鐵路隧道設置止水帶時，可將背貼式止水帶布設在隧道內的變形縫、施工縫處； 固定止水帶時可利用熱熔焊接的方式，分別搭接在施工縫隙處，實際搭接長度不得小于15 cm；將防水板、止水帶連接時，可將防水板表面清潔后，直接通過黏結的方式安裝止水帶。在此期間，止水帶需要根據隧道內施工縫布置，外漏長度應符合鐵路隧道防水需求，以及鐵路隧道施工技術方案。若采用中埋式止水帶，施工人員應使用夾具，分別安裝在隧道仰拱邊墻處、混凝土襯砌頂端，并以施工縫隙為中心點分別向兩側埋設；埋設完畢后澆筑混凝土，但應嚴格控制混凝土澆筑、振搗時的沖擊力[5]。

4.2 及時規范隧道工程排水作業

排水作業是鐵路隧道工程中的重要施工環節，是預防、減少鐵路隧道施工技術缺陷的手段之一，對防范隧道滲漏風險意義重大。對此，相關人員應結合鐵路隧道工程的整體設計分析該工程項目的特點，然后在隧道中心位置設置排水溝，為避免周圍溫度對排水溝的影響，還應使排水溝深度低于凍結位置。此外，隧道進出口區域應設置坡道，坡道長度為隧道總長度的2%，隧道運營過程中，該區域可作為集水坑，及時采集、排出隧道內部的水。隧道施工完畢后，施工人員可直接使用抽水裝置轉移隧道內的水，并借助外部坡道的重力促進隧道排水，控制抽水裝置運行時的負荷[6]。

4.3 完善隧道洞口開挖方案

洞口開挖屬于鐵路隧道施工的基礎工作，完善隧道洞口開挖方案是為規范隧道施工流程，夯實隧道工程質量管理基礎。具體技術方案如下：

1）開挖隧道洞口時應與周圍的相鄰工程集中規劃，洞口石方可采用淺孔小臺階爆破法，洞口邊坡、仰坡開挖時可應用預留光爆層法。

2）正式開挖隧道洞口邊坡時，需要提前進行支護，并布設格構網進行安全防護。

3）回填明洞時，應確保混凝土強度100%達到設計強度，混凝土每層厚度應小于0.3 m，明洞兩層填筑的混凝土高差需保持在0.5 m 內。鐵路隧道施工技術中，隧道洞口開挖的實際工藝包括全斷面開挖法、中隔壁開挖法、下導洞前開挖法等類型，開挖過程中隧道周圍硬圍巖、中硬巖的炮眼痕跡保存率應大于80%[7]。

4.4 重視隧道支護施工管理

鐵路隧道工程項目中，隧道支護是隧道施工技術方案的核心內容，該項施工作業關系著鐵路隧道施工的安全性與可靠性。施工人員還應重視隧道支護施工管理，規范地應用鐵路隧道施工技術。隧道支護施工時，應詳細記錄噴錨支護過程，以及噴射混凝土后混凝土的厚度、實際強度、混凝土結構平整度等關鍵數據[8]。

為有效應對混凝土強度不足這一常見缺陷，噴射混凝土時，所選用的混凝土膠凝材料使用量應大于400 kg/m3，混凝土速凝劑的使用量應小于水泥含量的5%，且噴射混凝土的實際坍落度應控制在8～13 cm。所選用的混凝土噴射裝置應具有較強的密封性，能夠持續、均勻地輸送混凝土混合料。初期支護時應重點加強混凝土表面平整度、混凝土厚度的管理，并且為保障混凝土強度，還應嚴格控制混凝土的配比，使混凝土性能符合鐵路隧道的施工要求。

布設錨桿時，鐵路隧道施工使用的錨桿類型包括預應力錨桿、全長式黏結型錨桿、自鉆式錨桿等。各個錨桿桿體的抗拉力應大于180 kN，錨桿孔深度應比錨桿設計長度＞10 cm。正式安裝錨桿時，應使用置中器安裝錨桿，錨桿砂漿的保護層厚度應超過10 mm。注漿時若中途間歇時間超過30 min，則需要使用水潤滑錨桿管路，注漿過程中錨桿需要插入鉆孔內部50～100 mm 處，注入砂漿后緩慢地將注漿管均速拔出。我國鐵路隧道工程中全長式黏結型錨桿應用較為廣泛，但為優化該類錨桿的受力條件，錨桿支護施工時還應在錨桿兩端布設墊板和錨頭[9]。

4.5 靈活應用鐵路隧道施工技術

相較于其他工程項目，鐵路隧道工程所處的環境較為復雜，可能會面臨特殊巖土、不良地質。為避免因特殊地段引起隧道工程的質量缺陷，還應靈活應用鐵路隧道施工技術。對于軟弱易破碎的圍巖，開挖隧道時還應提前通過超前鉆孔的方式，用注漿堵水的方式限量排水，若隧道工程的實際埋深處于20 m 內，可通過地表注漿的方式為隧道開挖打好基礎。巖溶隧道施工過程中，隧道開挖應堅持多打眼，打淺眼的基本原則，穿越隧道內堆積物時，需要提前通過超前預支護的方式加固隧道。隧道支護施工設計原則與圍巖級別息息相關。

5 結語

綜上所述，為了有效應用鐵路隧道施工技術，提升鐵路隧道施工效率。相關人員應深入分析隧道施工技術缺陷的誘發原因，然后擬定針對性地改進措施，解決隧道工程建設中的現存問題，以此保證鐵路隧道施工能夠達到相關的質量標準；利用更為完善的隧道施工技術方案，增強隧道工程安全性能，減少鐵路隧道上安全事故發生的概率，同時通過降低隧道施工質量風險，控制隧道工程后期維護的成本開支，為我國鐵路隧道建設事業的可持續發展創造有利條件。