高速鐵路隧道工程施工技術(shù)

曹愛華

鄭州鐵路技師學(xué)院（450000）

我國在吸收其他國家發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成了具有自身特色的高速鐵路隧道工程施工技術(shù)[1]。鐵路隧道作為一種空間有限的構(gòu)筑物，相較于其他類型的工程，作業(yè)面更多、整體情況更為復(fù)雜。高速鐵路的建設(shè)進(jìn)度主要取決于隧道工程的施工進(jìn)度，因此要充分考慮高速鐵路隧道工程的實(shí)際情況，選擇合適的施工技術(shù)。

1 工程概況

某鐵路隧道與國道相鄰，整體為南北走向，埋深達(dá)到110 m；設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h；隧道內(nèi)部采用燈光照明；隧道進(jìn)出口位置的左右洞門均采用端墻式結(jié)構(gòu)。隧道內(nèi)部的圍巖以Ⅳ級和Ⅴ級為主；受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，存在十分明顯的裂隙。

2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)及其預(yù)報(bào)流程

使用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，能夠在高速鐵路隧道建設(shè)過程中預(yù)防各種突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，降低事故發(fā)生的概率，從而保障施工人員安全及設(shè)備安全，進(jìn)而確保整個(gè)工程順利完成。

2.1 振源布置

相關(guān)工作人員首先要對施工現(xiàn)場及其周邊區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘測，并對主體部分的構(gòu)造進(jìn)行分析，通過計(jì)算得出隧道爆破的第一個(gè)爆破孔位置，如在作業(yè)面的15 m 處、20 m 處等[2]。同時(shí)，還要計(jì)算出與爆破孔相關(guān)的數(shù)據(jù)，主要包括爆破孔的深度、直徑及爆破孔與隧道底部的距離等。在爆破孔位置及相關(guān)數(shù)據(jù)確定之后，還要確定爆破孔的傾斜角、孔間距及爆破數(shù)量等。所有的爆破數(shù)據(jù)均計(jì)算、確定之后，需要在施工處進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)做好爆破準(zhǔn)備工作，等待爆破指令的下達(dá)。

2.2 傳感器布置

首先需要計(jì)算出傳感器與施工面的距離，然后再測量和計(jì)算出傳感器與最后一個(gè)爆破孔的距離，并在該位置兩邊的側(cè)壁之上安裝兩個(gè)傳感器[3]。在相關(guān)測量、計(jì)算工作完成之后，開始鉆孔。在完成鉆孔作業(yè)之后，用錨固劑將鉆孔填滿，以使插入到鉆孔中的傳感器管套保持穩(wěn)固，進(jìn)而保障傳感器能夠順暢、準(zhǔn)確地接收到振波信息。

2.3 測試和結(jié)果分析

圖1 地震波反射法探測工作示意圖

將工程數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)輸入電腦，同時(shí)將傳感器插入管套并與信號傳輸電纜連接，然后啟動(dòng)記錄儀進(jìn)行線路檢查和噪聲檢查并生成隧道影像點(diǎn)圖。在此基礎(chǔ)上，施工人員根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況及地質(zhì)學(xué)相關(guān)理論，判斷隧道前方可能出現(xiàn)的異常地質(zhì)情況，如地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)位置及整體規(guī)模大小等，然后將結(jié)果與最初的設(shè)計(jì)進(jìn)行比較分析，如果存在偏差，就需要向相關(guān)設(shè)計(jì)單位提出變更設(shè)計(jì)申請。圖1為地震波反射法探測工作示意圖。

3 施工技術(shù)

3.1 明洞施工

本工程主要采用明挖法。同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，需要同時(shí)開展左右線洞口的開挖和防護(hù)工作，這樣能夠避免因相互影響而出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。由于隧道內(nèi)部巖石的等級為Ⅳ級和Ⅴ級，所以為了減小施工對周圍巖石的擾動(dòng)，主要采用風(fēng)鎬和機(jī)械配合的方式進(jìn)行挖掘[4]。具體過程如下：首先，在對洞口位置進(jìn)行挖掘前，需要在洞口坡口之外隧道的橫斷面方向上設(shè)置觀測點(diǎn)，對施工的相關(guān)措施進(jìn)行檢測，同時(shí)在坡頂外采取雙向截水措施，以此來阻止地表水對洞門的沖刷，避免形成相應(yīng)危害；其次，按照設(shè)計(jì)要求，需要對邊仰坡放線，要最大化減少放線作業(yè)對洞口處地層的擾動(dòng)。對洞口進(jìn)行施工之前，需要完成仰坡的施工，并對山披上的石塊進(jìn)行清理，防止出現(xiàn)危險(xiǎn)。

3.2 支護(hù)施工

本工程主要采用超前小導(dǎo)管支護(hù)方案。

1）預(yù)留出靠近巖面的拱架，在挖掘作業(yè)面上噴涂混凝土，對開挖面進(jìn)行封閉處理，避免出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象；然后使用鉆桿開展鉆孔作業(yè)；鉆孔作業(yè)完成之后，將小導(dǎo)管放入孔中，并且導(dǎo)管應(yīng)該高出孔口20 cm 左右，以方便連接到注漿管[5]。

2）為了促使進(jìn)入到巖石中的漿液向周圍擴(kuò)散，需要在孔內(nèi)導(dǎo)管上鉆花眼，并且花眼之間的距離應(yīng)該控制在15 cm 左右。需要注意的是，為了避免出現(xiàn)漿液滲漏問題，在導(dǎo)管尾部50 cm 范圍之內(nèi)不要鉆花眼，但是需要在導(dǎo)管上安裝止?jié){閥。

3）在注漿之前，需要在作業(yè)面上噴涂混凝土，涂層厚度需要控制在50～100 mm，這樣才能夠防止出現(xiàn)孔口跑漿的情況。注漿壓力需要保持在0.5～1.0 MPa。

3.3 布眼和裝藥

本工程隧道洞身挖掘主要采用鉆爆施工法。為了盡量減小施工對隧道內(nèi)巖石的擾動(dòng)，采用了光面爆破技術(shù)，同時(shí)針對不同的巖石采用相應(yīng)的爆破方式。

1）在布眼之前，需要對掌子面進(jìn)行清理，清理完成后采用全站儀對掌子面進(jìn)行測量，畫出開挖輪廓線，并且標(biāo)記出炮眼的位置，其誤差需要控制在5 cm 以下。

2）所有鉆孔的底部需要處于同一個(gè)垂直面上，并且不能出現(xiàn)打穿或者相互交錯(cuò)的情況。

3）為了便于排水，要保證鉆孔分布均勻，并且鉆孔的孔斜不能夠超過輪廓線10 cm 以上。同時(shí)，在鉆眼的過程中，施工人員需要對炮眼的方向進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)校正；如果炮眼完全不符合要求，就需要廢除該炮眼。

通常情況下，該爆破模式主要使用乳化炸藥，所以在裝填炸藥前需要使用高壓風(fēng)進(jìn)行清理，并且在清理完成之后按照相關(guān)要求對起爆藥卷進(jìn)行加工。另外，還要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)藥量進(jìn)行裝填。

3.4 爆破作業(yè)

為了保障安全，本工程采用毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管和洞外連接方式，并使用火雷管進(jìn)行起爆。爆破點(diǎn)采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)布置方式，這種方式能夠提高起爆的可靠性[6]。

1）在對爆管進(jìn)行連接的時(shí)候，不能將爆管拉細(xì)，也不能打結(jié)；同時(shí)，需要使用黑色膠布將火雷管安裝在距離爆管10 cm 位置處；另外，當(dāng)爆破網(wǎng)絡(luò)布置完成之后，要安排專人進(jìn)行檢查，確認(rèn)安全后即可進(jìn)行爆破作業(yè)。

2）爆破完成之后，要立即使用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，快速排出煙霧；排煙時(shí)間以1 h 左右為準(zhǔn)。在排煙完成之后，由專人進(jìn)行排險(xiǎn)，消除安全隱患。

3）在整個(gè)爆破施工結(jié)束之后，需要安排專人對隧道巖石狀況進(jìn)行檢查并做好記錄，然后根據(jù)實(shí)際情況對支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善和調(diào)整，確保高速鐵路隧道施工的安全、順暢。