鐵路長大隧道快速施工關(guān)鍵技術(shù)探討

張志廣

摘 要：鐵路作為一種重要的交通設(shè)施，其對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的建設(shè)具有重要的意義。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代鐵路隧道建設(shè)對(duì)施工進(jìn)度、質(zhì)量及技術(shù)提出了更高的要求。本文主要結(jié)合實(shí)例，對(duì)鐵路長大隧道的快速施工中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：長大隧道；快速施工；關(guān)鍵技術(shù)

鐵路隧道是一種修建在地下、水下，并鋪設(shè)有鐵路的建筑物。通常鐵路隧道都是狹長的，只能采用進(jìn)口、出口及坑道進(jìn)入正洞，并分為多個(gè)工作面，往往采用對(duì)頭掘進(jìn)方案，但由于工作面數(shù)量的制約，容易使工程工期難以掌握。再加上在長大隧道的地質(zhì)條件往往比較復(fù)雜，從而容易使長大鐵路隧道的建設(shè)處于控制全線工期的地位[1～2]。為了保證工程的施工質(zhì)量以及加快隧道的施工進(jìn)度，不僅要加強(qiáng)施工管理及合理規(guī)劃，還要靈活運(yùn)行施工的關(guān)鍵技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的快速施工。

1 工程概況

桔柑隧道位于甘肅省隴南市武都區(qū)境內(nèi)，地勢總體趨勢西高東低，溝谷深切多呈“V”字形。高程多在970～1740m，隧道最大埋深約780m。隧道起迄里程為DK380+738～DK388+900，全長8465.021m（含長鏈），為雙線隧道，除進(jìn)口770.044m位于R=4500m的曲線上，洞身3329.017m位于R=4500m的曲線上，出口端534.592m位于R=6000m的曲線上外，其余地段均位于直線段。工點(diǎn)范圍內(nèi)的地層主要為：第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土，沖積粗圓礫土，白堊系下統(tǒng)泥巖與砂巖互層，石灰系下統(tǒng)灰?guī)r，泥盆系下統(tǒng)千枚巖夾灰?guī)r、灰?guī)r，斷層角礫巖和斷層泥礫及碎裂巖。

2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

因鐵路長大隧道的地質(zhì)條件往往比較復(fù)雜，在施工過程中不可預(yù)見的危險(xiǎn)因素太多，因此需要采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，以掌握不良地質(zhì)體的位置及其圍巖結(jié)構(gòu)的完整性，從而為斷面的開挖、支護(hù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化施工方案等提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，以為隧道的快速施工提供技術(shù)數(shù)據(jù)支持，保證隧道施工的順利進(jìn)行。因此，在長大隧道施工中，應(yīng)將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作為一項(xiàng)必要的施工工序，并由第三單位負(fù)責(zé)，可與業(yè)主直接簽訂技術(shù)服務(wù)合同。

3 斜井交叉口施工技術(shù)

為了加快隧道的施工進(jìn)度，該隧道共設(shè)計(jì)一座斜井，并以此作為輔助坑道，設(shè)立3個(gè)施工區(qū)共4個(gè)工作面分別從桔柑隧道進(jìn)口、桔柑隧道橫洞蘭州方向、桔柑隧道橫洞重慶方向、桔柑隧道出口四個(gè)工作面施工。從斜井到正洞，因施工斷面與支護(hù)措施的變化，容易使圍巖受力體系產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。在正洞的右側(cè)邊墻和斜井交界處要順其方向增設(shè)拱頂縱向托梁，以為斜井進(jìn)入口的拱架提供落腳點(diǎn)。其中，托架應(yīng)采用I20b型鋼進(jìn)行焊制，而托梁和斜井的加強(qiáng)應(yīng)采用縱向？準(zhǔn)22鋼筋進(jìn)行連接，而且要保證托梁立柱和正洞的拱架對(duì)應(yīng)好。當(dāng)斜井逐漸靠近正洞時(shí)，可通過爆破后進(jìn)行正洞洞身的開挖，然后逐漸將正洞段的拱部高程抬高，并在正洞中線處，并不斷擴(kuò)挖直到標(biāo)準(zhǔn)斷面為止[3]。①應(yīng)先參考斜井與正洞之間的交角與拱頂高差，以控制為30%；②當(dāng)斜井施工已到正洞時(shí)，應(yīng)改為人工施工進(jìn)行小洞的開挖，但要及時(shí)做好臨時(shí)支撐棚架。直到施工到與正洞走向垂直的拱頂中線處，才能將臨時(shí)支撐棚架拆除，并繼續(xù)擴(kuò)挖斷面，直到正洞標(biāo)準(zhǔn)斷面；③對(duì)于棚架的架設(shè)必須要和正洞施工所對(duì)應(yīng)拱架的架設(shè)同時(shí)進(jìn)行。斜井交叉口的襯砌應(yīng)盡早施工，以保證進(jìn)入正洞口的安全施工。

4 鐵路長大隧道快速施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 邊仰坡施工

開挖洞口天溝、截水溝，洞頂截水溝設(shè)于邊、仰坡頂邊線以外5m處，抹水泥砂漿做為臨時(shí)排水溝，以截排地表水。根據(jù)圖紙的里程、標(biāo)高對(duì)洞口邊仰坡進(jìn)行放線，洞口土方及表層風(fēng)化石方采用挖機(jī)自上而下分層開挖。開挖成型的坡面按設(shè)計(jì)要求打設(shè)了錨桿，錨桿采用？準(zhǔn)22砂漿錨桿，長3m，間距1m，掛設(shè)？準(zhǔn)8×20cm鋼筋網(wǎng)，并噴設(shè)混凝土封閉，噴層厚15cm，避免長時(shí)間暴露。洞口部位開挖至拱頂1.5米左右留一平臺(tái)作為施工超前管棚及注漿使用。

4.2 洞口長管棚施工

管棚施工前先施工套拱，利用套拱進(jìn)行導(dǎo)向。套拱混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度時(shí)，實(shí)施管棚鉆孔，隧道進(jìn)出口采用Ф108mm管棚預(yù)支護(hù)進(jìn)洞，管棚長20m，環(huán)向間距0.4m。管棚采用φ108×mm6無縫鋼管，環(huán)向間距0.4m，管壁上鉆注漿孔。超前大管棚采用水平地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，管棚鋼管由機(jī)械頂進(jìn)，鋼管節(jié)段間用絲扣連接，保證隧道縱向同一斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%。按照從左到右對(duì)孔位進(jìn)行編號(hào)，鋼管與導(dǎo)向管間隙用速凝水泥等材料堵塞嚴(yán)密，以防注漿時(shí)冒漿，預(yù)留注漿管，安裝止?jié){閥。

4.3 三臺(tái)階七步開挖法

采用錨噴構(gòu)筑法施工，Ⅱ級(jí)圍巖采用全斷面法、Ⅲ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法、Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工，淺埋Ⅴ級(jí)圍巖及加強(qiáng)段采用三臺(tái)階七步開挖法，圍巖較好地段采用非電毫秒雷管起爆、光面爆破技術(shù)；軟弱圍巖地段采用微震光面爆破技術(shù)開挖，以減輕對(duì)圍巖的擾動(dòng)與破壞。其中，三臺(tái)階七步開挖法的施工步驟為：首先，上部弧形導(dǎo)坑開挖。在拱部超前支護(hù)后，環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，長度為3～5m，寬度為隧道開挖寬度的1/3～1/2，上臺(tái)階開挖矢跨比大于0.3。開挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)一般不超過1榀鋼架間距。開挖后立即初噴3～5cm素混凝土，然后打設(shè)錨桿，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)拱架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30～45°打設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。其次，左右側(cè)中臺(tái)階開挖：開挖進(jìn)尺根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，一般超過1榀拱架間距，開挖高度一般為3～3.5m，左右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開2～3m，開挖后立即初噴3～5cm混凝土，接長鋼架，打設(shè)拱腳錨桿和鋼架縱向連接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。隨后，左右側(cè)下臺(tái)階開挖：開挖進(jìn)尺根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，不超過1榀拱架間距，開挖高度一般為3～3.5m，左右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開2～3m，然后進(jìn)行初噴，拱架、鋼筋網(wǎng)片施做，最后復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。然后，上中下臺(tái)階預(yù)留核心土：各臺(tái)階開挖分別開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，完成兩個(gè)隧道開挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱。最后，隧底開挖：每循環(huán)開挖進(jìn)尺長度宜為2～3m開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，完成兩個(gè)隧底開挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱，仰拱分段長度宜為3～6m。

5 結(jié)束語

綜上所述，由于鐵路長大隧道對(duì)施工質(zhì)量的要求比較高，且存在地質(zhì)條件復(fù)雜等問題。因此為了保證施工的進(jìn)度、質(zhì)量及安全，除了要做好工程管理外，還要做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，并采用一些有效的關(guān)鍵施工技術(shù)，以加快隧道的施工進(jìn)度及保證施工的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[5]吳逢懷.長大隧道快速施工關(guān)鍵控制技術(shù)[J].交通世界（建養(yǎng).機(jī)械），2011，17（6）：178～179.