基于鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工工藝探討

郭鐘浩

（中鐵上海工程局集團(tuán)第六工程有限公司， 云南 昆明 650000）

鐵路隧道施工中，因為常常遇到地質(zhì)條件比較繁瑣的路段，針對施工單位而言，需要兼顧到多種因素方可順利完成施工工作。圍巖疏松且破碎，在修建隧道工程時，仿真軟弱圍巖淺埋層的施工方案，確定對該種地質(zhì)環(huán)境下要采取哪種工藝來開展鐵路隧道施工工作，確保鐵路隧道順利完工。

1 CRD工藝方法

CRD工藝方法采取預(yù)留核心土的手段，把大斷面隧道劃分為四個單獨(dú)的小洞室，再對這 4個小洞室進(jìn)行分部建設(shè)，遵守以下操作原則：小分部，小臺階，小循環(huán)，迅速封閉，勤檢測，強(qiáng)支撐。邊挖邊撐，全面做好早期支護(hù)。由于該種施工方法分布很多，不適合機(jī)械化施工，后期開挖與拆卸支護(hù)會干擾之前施工出現(xiàn)的力學(xué)平衡結(jié)構(gòu)，防護(hù)調(diào)整圍巖應(yīng)力，可能會產(chǎn)生明顯的變形量。通常軟巖淺埋段會產(chǎn)生拱部圍巖受拉位置連通，損壞洞身穩(wěn)定性，臨時支撐中鋼架、錨桿、網(wǎng)片與噴射混凝土的強(qiáng)度均要根據(jù)永久性支護(hù)系統(tǒng)參數(shù)處理。因為原始預(yù)留1.5米的核心土，為加大未封閉之前拱腳連接面積，于兩拱腳處支墊槽鋼，管理拱腳的沉降速度。CRD工藝施工時臨時支護(hù)的拆卸，要在全斷面閉合后，洞身變形穩(wěn)定之后才可處理。

2 大拱腳臺階法介紹

2.1 基本特征

在鐵路隧道施工中，利用大拱腳臺階法可以在軟弱圍巖承載性能不夠的隧道施工條件下，經(jīng)加大頂部鋼架拱腳與墊板的范圍，縮短與減小臺階長度的手段確保支護(hù)施工的順利實(shí)現(xiàn)。而該種施工工藝既能夠在施工項目初期就成為支護(hù)環(huán)，還可以在后期施工開挖中時時跟進(jìn)與穩(wěn)固整個支護(hù)結(jié)構(gòu)。后期開挖施工對早期已出現(xiàn)的支護(hù)系統(tǒng)影響很小，針對軟弱圍巖的作用力也處于允許范圍以內(nèi)。在上述隧道工程開挖環(huán)節(jié)，大拱腳留下的核心土臺階法一共能分為4個部分，即上、中、下臺階與仰拱。而且，在開挖環(huán)節(jié)需要對4個規(guī)劃好的不同施工面進(jìn)行交叉處理，并且開挖時同步進(jìn)行各個分部的支護(hù)施工，最后成為一個支護(hù)整體。其施工工藝的關(guān)鍵是通過核心土來施壓掌子面，特別是在拱腳位置的特殊規(guī)劃，不僅提升了鋼架支護(hù)的穩(wěn)定性，還提高了早期支護(hù)性能，使整個隧道的受力體系更為優(yōu)化。

2.2 大拱腳臺階法應(yīng)用需注意的事項

在鐵路隧道施工中采用大拱腳臺階施工工藝，不僅要嚴(yán)格維護(hù)管理與加強(qiáng)隧道建設(shè)，還要采用減小開挖頻率的手段來達(dá)到縮短早期支護(hù)周期要求的方法，需要減少在施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)不安全事故的概率。在實(shí)際施工中，需要注意相關(guān)重要技術(shù)問題。在鐵路隧道工程施工中采用大拱腳臺階施工工藝，要注意施工前后順序的交替連接問題，防止出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)問題，降低圍巖裸露部位受風(fēng)化作用。并且，要嚴(yán)格控制在施工環(huán)節(jié)隧道垂直方位出現(xiàn)的變形情況，及時在頂部鋼架之中安裝大拱腳，增加拱腳的承載能力；而且，應(yīng)在鋼架拱腳下方安裝鎖腳錨桿，以確保整個鋼架的承載能力。這種工藝方法不僅能夠避免在開挖時引起較大的不均勻沉降與變形現(xiàn)象，還可以保證施工是根據(jù)整個工藝標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計來處理的[1]。要保證超前錨桿的支撐外插角維持在10°-20°以內(nèi)，保證超前支護(hù)的順利完成。另外，在施工的隧道周圍預(yù)留 20-30厘米的緩沖帶，防止采用機(jī)械化施工時嚴(yán)重影響到圍巖，確保軟弱圍巖不會在開挖中出現(xiàn)坍塌情況。

3 軟弱圍巖淺埋段建設(shè)工藝技術(shù)重點(diǎn)

3.1 早期準(zhǔn)備工作

隧道工程的建設(shè)因為地質(zhì)環(huán)境差異，通常在工藝技術(shù)與難點(diǎn)上都存在差別，軟弱圍巖淺埋段項目施工比其他隧道建設(shè)均難許多。所以，在其他隧道建設(shè)中極易產(chǎn)生的施工問題應(yīng)當(dāng)引起重視，在開挖工程時要嚴(yán)格管理施工質(zhì)量，以保證施工安全高效開展。

在正式施工之前，施工企業(yè)要全面勘察與分析施工場地，全面掌握與分析施工場地的情況，早期針對圍巖特征、周圍自然條件、隧道地質(zhì)、淺埋段地下水等諸多項目施工地質(zhì)條件進(jìn)行研究，設(shè)計出完整的項目方案，用最科學(xué)規(guī)范的態(tài)度處理軟弱圍巖淺埋段施工任務(wù)。

3.2 施工階段要注意的要點(diǎn)

在鐵路隧道建設(shè)中，因為軟弱圍巖的構(gòu)造比較松散，所以，巖體的承載能力及強(qiáng)度比較低，在工程開挖之前，需要做好超前支護(hù)防備工作，避免在開挖階段出現(xiàn)緊急的坍塌問題而引起停工甚至人員傷亡等事故。需要結(jié)合鐵路隧道實(shí)際的穿越長度、施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境及隧道上覆土層等實(shí)際狀況進(jìn)行研究，以確定規(guī)范的支護(hù)導(dǎo)管尺寸與直徑參數(shù)。而且，為了使支護(hù)性能更為完善穩(wěn)定，要在壓漿之前就對其做好壓水試驗檢測施工的結(jié)果，還要對所采用的機(jī)械化施工設(shè)施進(jìn)行檢測，看是否滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，從而保證支護(hù)工作的穩(wěn)定性[2]。在支護(hù)過程，要保證超前支護(hù)工作與開挖施工工作相符合，與隧道施工初期所規(guī)劃好的項目方案相匹配，同時在施工環(huán)節(jié)采用的工程材料也要滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。不同工作季節(jié)針對施工效果也有很大的影響，要特別注意的是，在冬天施工時要將噴射機(jī)內(nèi)砼的粉塵含量保證在2mg/m3之下，其中最小溫度不能小于5℃。方噴射砼結(jié)束后，還需對其做好養(yǎng)護(hù)措施。當(dāng)早期支護(hù)工作結(jié)束后，要對已竣工的支護(hù)項目質(zhì)量展開技術(shù)與質(zhì)量評定，檢查其是否滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，若不滿足技術(shù)要求，則要重新加護(hù)，在符合設(shè)計要求以后方可繼續(xù)開始下個環(huán)節(jié)的施工工作。在開挖工程時，采用的各種開挖方法要立即跟進(jìn)支護(hù)施工。在爆破過程所用的爆破火藥數(shù)量與爆破方式要嚴(yán)格根據(jù)初期設(shè)計方案開展爆破工作，盡量降低爆破過程對周邊軟弱圍巖的擾動。另外，還要保證隧道工程施工工作在冬季或是雨季以前做好洞門開挖處理，將墻背回填施工與端墻的砌筑同步開始，防止由于二次襯砌所引起的偏差問題影響最后的施工質(zhì)量[3]。另外，為了避免在工程施工中出現(xiàn)拱頂坍塌問題，還要在底部項目開挖以前，在頂部支護(hù)拱腳的位置安裝鎖腳錨桿與縱向槽鋼托梁，采取該種方法來提升對拱頂?shù)闹ёo(hù)力度，也能夠采取添加套拱的途徑來處理沉降量大的位置，降低隧道拱頂塌陷的幾率。

4 結(jié)語

鐵路隧道工程軟弱圍巖淺埋層處理中，需要采用支護(hù)阻止或是緩和處置圍巖變形狀況，如此方可防止在應(yīng)用時出現(xiàn)坍塌問題。上述分析的CRD施工工藝與大拱腳臺階法，就最后的施工效果數(shù)值結(jié)果比較來說，大拱腳臺階施工工藝的變形數(shù)值低于CRD工藝方法的變形數(shù)值。而且，大拱腳臺階法相較于CRD工藝方法工作效率更高、安全穩(wěn)定性更有保證，并且在投資費(fèi)用上也低于CRD工藝方法。所以，在鐵路隧道修建中，要積極采用大拱腳臺階施工工藝，并結(jié)合當(dāng)下施工工藝應(yīng)用狀況及時修改整個工程方案，依據(jù)這種的基本特征來調(diào)整工程方案，科學(xué)分配各個施工工序，如此方可全面提升軟弱圍巖的施工質(zhì)量，保障鐵路隧道施工工作的順利竣工。