鐵路隧道軟弱圍巖水平巖層施工技術(shù)

侯飛

[摘要]鐵路隧道建設(shè)項目，是我國交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程一個重要的組成部分，施工項目的質(zhì)量直接決定著我國交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程發(fā)展的效率。在鐵路隧道施工階段，根據(jù)隧道內(nèi)軟弱圍巖水平巖層的實際情況，制定切實可行的施工技術(shù)，才能夠確保整個施工項目的質(zhì)量得到保障。本文以麻科義隧道為例，詳細的論述水平巖層施工技術(shù)在實際隧道施工過程中是如何應(yīng)用的。

[關(guān)鍵詞]鐵路隧道;軟弱圍巖;水平巖;施工技術(shù)

文章編號：2095 - 4085（ 2019） 04 - 0092 - 02

對于軟弱圍巖水平巖層的鐵路隧道施工作業(yè)當(dāng)中，施工方案的制定，開挖爆破參數(shù)，以及支護方案對于整個施工項目的質(zhì)量起到著決定性的作用，也就是說，鐵路隧道的實際施工質(zhì)量，是受多個方面的因素共同決定的。所以，在制定隧道施工方案之前，先要對施工區(qū)域的水平巖層進行系統(tǒng)的勘測干工作，然后根據(jù)勘測得到的結(jié)果制定相應(yīng)的施工方案。在設(shè)計施工方案，以及施工作業(yè)的過程中當(dāng)中，要加大智能化勘測設(shè)備，以及自動化施工設(shè)備的應(yīng)用力度，只用這樣做才能夠切實有效的提高整個施工項目的質(zhì)量。

1工程概況

麻科義隧道位于延安市寶塔區(qū)及延長縣境內(nèi)，進口為延安市姚店鎮(zhèn)張皮溝村.沿線經(jīng)過麻科義，窯則溝，捻山峁，出口設(shè)置在延長縣張川河村。隧道起訖里程DK358 +192.4～DK366 +920. 95。隧道正線全長為8728. 55m，為單洞雙線隧道，最大埋深234m，最淺埋深8m（距洞口300m附近）。隧道地表大部分地區(qū)覆蓋厚層黃土。該隧道共設(shè)置3座斜井。

1.1特點淺析

首先，通過對該隧道圍巖地質(zhì)進行系統(tǒng)的勘測法相，該隧道施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，區(qū)域內(nèi)以濕陷性黃土為主，還慘雜了大量的砂巖等巖石結(jié)構(gòu)。其中，軟弱圍巖的分布具有區(qū)域性，大部分的軟弱圍巖都集中在施工區(qū)域的進出口處，而在隧道中央，軟弱圍巖在地質(zhì)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的占比有大幅的下降。

其次，在對麻科義隧道隧址區(qū)的地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行勘測的結(jié)果顯示，整個施工區(qū)域內(nèi)部存在有大量的油井，以及窯洞，而且在施工區(qū)域內(nèi)還檢測出了一定濃度的瓦斯，所以在實際施工的過程中，要注意施工區(qū)域通風(fēng)設(shè)施的完善性，并對每一位施工人員都配置全套的安全防護設(shè)備，隧道采用壓入式通風(fēng)，確保洞內(nèi)施工空氣質(zhì)量。

最后，本隧道屬于陜北高原梁峁區(qū)，沖溝發(fā)育，零星分布小面積黃土塬，溝谷切割較深，地勢總體自東西傾斜，海拔921m～ 1210m之間，一般高差50m～ 200m。大部分地區(qū)覆蓋厚層黃土。復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，決定了本隧道施工項目的難度也要高于平原隧道施工項目的難度。隧道巖層傾角較小，大部分呈水平分布，裂隙發(fā)育，坍塌掉塊現(xiàn)象較多。工程范圍礫巖夾砂巖分布較多，巖性軟硬不均，不利于光面爆破作業(yè)。

1.2施工技術(shù)淺析

麻科義隧道共有5段存在土石分界面，隧道上部為黃土下部為泥巖，砂巖，爆破作業(yè)時產(chǎn)生的震動對圍巖和地表的影響，易引起土石界面處圍巖應(yīng)力變化，極易造成土體沿土石界面處滑塌和拱部坍塌事故，安全風(fēng)險高，施工難度大。土石分界段隧道施工的重難點是有效控制開挖中局部坍塌及初支過大變形。

1. 2.1優(yōu)化前期勘測工作的質(zhì)量

麻科義隧道的地質(zhì)復(fù)雜，所以要優(yōu)化前期勘測工作的質(zhì)量。在實際勘測工作開展的過程中，首先要使用紅外線勘測儀器對整個施工區(qū)域進行全面的掃描，相應(yīng)的勘測人員要結(jié)合儀器掃描得到的圖像判斷出整個隧道有幾個土石分界面。然后再使用超聲波勘測儀器對隧道進行二次掃描，這次掃描的目的主要是為了論證第一次掃描工作的準(zhǔn)確度。綜合兩次勘測工作的結(jié)果，再設(shè)計相應(yīng)的施工方案。不僅如此，在施工作業(yè)開展期間，也要定期對于麻科義隧道的各項地質(zhì)參數(shù)進行測量，并及時對隧道進行監(jiān)控量測，根據(jù)數(shù)據(jù)分析隧道沉降情況及穩(wěn)定性。只有掌握了隧道的實施地質(zhì)參數(shù)，才能夠制定出更為合理的施工方案。

1.2.2精準(zhǔn)爆破炸藥用量（圖1）

由于麻科義隧道以軟弱圍巖為主，所以在制定爆破方案的時候，要充分考慮炸藥的用量，如果用量過大則會直接導(dǎo)致隧道崩塌，但是炸藥的用量過少，則會影響施工進度。所以，站在施工安全，以及施工效率的角度上看，要精準(zhǔn)定位炸藥的用量，才能夠保證到整個麻科義隧道的施工質(zhì)量。在確定炸藥用量的時候，要結(jié)合前期勘測得到的結(jié)果，使用仿真軟件對整個爆破作業(yè)進行擬態(tài)運行，工作人員要將隧道有關(guān)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息錄入到系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)內(nèi)部的程序就會進行分析工作，并生成一套合理的爆破方案，方案當(dāng)中包含了隧道炮眼的分布以及各炮眼中炸藥的用量，如圖1所示，即為針對麻科義隧道制定的爆破方案，由于麻科義隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，所以在原有爆破方案的基礎(chǔ)上，應(yīng)增加炮眼的數(shù)量，并減少裝藥量，確保爆破過程中減少對圍巖整體性的擾動。

1.2.3完善支護措施

由于麻科義隧道原設(shè)計施工采用臺階法，三臺階大拱腳臨時仰拱法，CD法等方法進行施工。初支支護措施為型鋼鋼架支護。但原設(shè)計的施工工法進度慢、工效低、存在一定的局限性，如，限制了大型施工機械的使用，基本靠人工開挖，工效低，速度慢，難以滿足麻科義隧道工期要求。各分部開挖面循環(huán)銜接性差，相互干擾大，施工質(zhì)量得不到充分保證。臨時支護多且反復(fù)拆除，成本投入大等。為加快現(xiàn)場施工進度，確保施工質(zhì)量，本隧道施工中結(jié)合實際地質(zhì)情況，設(shè)計文件地質(zhì)說明，對工法進行科學(xué)合理的變換。采用臺階法，三臺階法施工，支護措施采用格柵鋼架支護，嚴格控制開挖進尺，盡快封閉成環(huán)，各施工方法應(yīng)符合安全步距要求，對圍巖較差地段，可加大格柵鋼架尺寸，減小鋼架間距，增加鎖腳錨管數(shù)量。并采用φ2超前小導(dǎo)管預(yù)注漿，φ89超前中管棚對圍巖進行預(yù)加固，為了保護施工環(huán)境，施工時采用濕噴工藝施工，初支完成后及時進行襯砌施工，保證隧道的整體穩(wěn)定性。

2結(jié)語

鐵路隧道建設(shè)項目，是推動我國交通運輸行業(yè)發(fā)展的重要保障之一，最為目前世界上鐵路總里程第一的國家，如何維持第一的地位，以及提升鐵路工程的實際質(zhì)量，是我國首先要考慮的問題。在施工作業(yè)開展的過程當(dāng)中，要有效的結(jié)合施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，并使用智能化勘測設(shè)備（紅外線勘測儀器、超聲波勘測儀器等），對施工區(qū)域再次進行全面的勘測作業(yè)，除此以外，還要根據(jù)施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，制定一些具有針對行的措施，進而促使整個鐵路隧道建設(shè)項目的施工質(zhì)量切實能夠得到保障。

參考文獻：

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