复杂地质条件下的铁路隧道施工技术

　　摘要：铁路工程中有很多路段建设在复杂地形内。文章选取了某工程作为研究对象，详细研究了铁路隧道施工技术应如何运用在复杂地质环境中，该研究将大大提升工程质量，为类似工程借鉴。

　　1　工程概况

　　铁路施工易受到复杂地质环境的影响，隧道成为主要的应用形式，可有效降低施工风险、缩短铁路线路长度，实现高效、低成本的施工目标。因此，隧道工程是决定所在线路铁路工程整体品质的关键，施工单位要形成准确的认知，根据复杂地质条件的基本情况提出合适的隧道施工技术。

　　本文选取了二号隧道作为主要研究对象进行分析，该隧道地处我国云南景洪市内，利用了“1横洞+1斜井”的辅助坑道模式。施工现场围岩构成复杂，以页岩夹泥岩、泥灰岩等居多，地表处存在大范围竖向岩堆积现象。其中所有浅埋段都是全风化层，稳定性能非常差，对施工造成严重干扰。为创造安全施工环境及达到顺利贯通的效果，通过超前管棚加固的方式处理洞口段以提升其稳定性，引入3台阶仰拱闭合加预留核心土的工艺，各台阶均采取加强支护措施，目的在于消除不良地质条件对施工作业带来的影响，降低施工难度，提升安全性能。

　　2　铁路隧道工程复杂地质条件概况

　　铁路隧道往往建设在山岭、湖海等地质环境复杂的地区，常常按照穿越区域的不同划分成水下隧道、山岭隧道之类。施工中，若穿越薄弱围岩则将明显加大施工难度，缺乏合理控制措施时将引发安全事故，因此选择合适的施工技术是创造安全施工环境的必要前提。研究隧道施工步骤得知，易出现安全隐患的原因主要有以下几种。

　　（1）围岩状况是决定施工安全与否的关键因素，由于现场情况复杂且伴随有裂隙发育等问题，致使围岩不具备足够的自稳性。若遇到极端施工环境还会出现围岩完全丧失自稳性的情况，且隐蔽性较强，难以在前期准确预测。

　　（2）浅埋偏压地质环境下致使隧道埋深偏小，围岩的施工状况欠佳，难以形成稳定性较好的拱形结构。同时，由于埋深较浅因此更容易出现地表沉降现象，受施工作业的扰动性影响易引发地面位移问题。如果不对其科学管理将给周围环境带来恶劣影响。

　　（3）隧道附近环境较为复杂，为满足线路规划要求施工中需穿越特殊区域，因此明显加大了施工难度。例如，在穿越复杂岩层时容易出现围岩压力失衡的现象，在此情况下隧道支护效果大打折扣。

　　3　IV、V级围岩的施工技术

　　3.1　大管棚、小导管超前支护

　　开始开挖隧道前应先进行封闭工作，即借助混凝土把开挖面与坑道5m的部位封锁起来，随后运用风枪钻孔顺着坑道插入超前小导管。注浆原料使用的是水泥-水玻璃双液浆，主要从两侧往内倒入，使浆液由导管进入地表层内，待其硬化后将变为注浆帷幕以起到防止渗水的效果。其中钻孔直径应控制在4.2cm，环向、纵向间距应分别为30cm与3.5m，外插角应控制在10°。此外，超前小导管长度应控制在4.5m。

　　3.2　初期支护

　　V级围岩总体施工工艺流程如下：施工前先进行测量并找出和标注开挖位置，同时为超前小导管预制支护设施。待其完成后可前往拱顶完成准备工序，例如出渣、制作拱顶锚喷支护以及安置拱架等。随后可开启下台阶的开挖准备，也需要为其准备支护、拱架等设施，以保障其平稳性能。

　　3.2.1　开挖

　　开挖工作必须详细参照专业部门制定的操作图纸有序进行。

　　①派遣测量人员详细测量隧道中线，按照设计标准利用红油漆标注，以便于后续直接找出炮眼位置；②使用凿岩台车开始钻眼，但须确保钻研深度、角度均在规定的范围内；③钻孔完成后需将内部所有杂物清除干净；④应按照设计进行装药工作，待装药完成后需利用炮泥把孔眼完全堵塞；

　　⑤当爆破工作完成后必须展开检查，并防止出现欠挖的情况，若是出现超挖情况需要分析原因并制定针对性措施，以求达到预期效果。

　　3.2.2　钢支撑支护

　　型钢拱架在洞口1: 1样台中直接制作而成，借助设施输送至洞内完成组装，可将整个拱架分为几个部分，安装前要在岩层表面抹混凝土，还需找准其位置并利用红油漆标示。除此之外，安装时应确保安装方向与隧道中线呈直角。

　　在安装前需借助锚固钢筋确定钢架位置，将钢筋直接插入至围岩内0.5km。安装时需确保钢架基角放置在围岩表层，从两侧往拱部组装，待全部安装结束从纵向用钢筋把所有拱架串起使其成为整体，并再次喷混凝土将其固定以便加强承载力。除此之外，可在施工时安置临时拱脚等，以提升整个施工过程的安稳性。

　　3.2.3　钢筋网支护

　　安装钢筋网前需要反复筛选钢筋网的质量是否符合设计标准，若是发现不符合则不可投入使用。在使用之前需为钢筋网填涂一些混凝土，且钢筋网通过焊接将其与锚杆连接起来。

　　3.2.4　锚杆支护

　　（1）孔位定位。按照设计标准放线、根据锚杆布置图找出正确孔位，并借助红油漆、短钢筋等进行标记。锚杆应摆放成梅花型。

　　（2）钻孔。由施工人员驾驶台车、风动凿岩机等设施对标记的位置进行钻孔，按照锚杆设计长度需求选择合适的钻头、钻杆，钻孔全程锚杆都应与开挖轮廓面保持垂直。同时，不管是超前锚杆还是其他锚杆的安装角度都需根据设计规定。

　　（3）清孔。在高风压管端口出连接一根长约4m左右的20钢管，将钢管置于孔内，借助高压风管清理孔内杂物与水分。

　　（4）安装锚杆。安装锚杆前要确保锚头已与杆体连接，其后才可把锚头端置于孔内，同时需借助止浆塞、螺母等零件将其固定。其中止浆塞、垫板应置于围岩表层以及使用前应审查螺母质量。

　　（5）拌制砂浆。砂浆原料的最佳选择应是细砂且需经过过筛，避免其内部含有大粒料；水泥则选择矿渣525或425型号，尤其是具备早强性质的更加适宜。除此之外，水灰比、成分配比都应事先进行预估、测试或结合以往经验确定。整个项目内拌制砂浆工序对最终质量有较大影响，因此确定配比至关重要。

　　（6）注浆。注浆被称为锚杆施工中仅次于拌制砂浆的重要工序，必须确保注浆饱满，否则将耽误整体质量。

　　3.2.5　喷射混凝土支护

　　隧道内所有的喷射混凝土均应选用C25型号，借助喷射机完成喷射，喷射过程中先开风以防止出现堵管现象。同时，喷射开始前完成超前挖处理，并通过吹风将岩层表面的污染物清除干净，吹风工作结束后立即修改风压，将压力调整到0.45~0.7MPa范围内，可通过观察其表面光泽度以及混凝土回弹量来确定是否需要调节压力。最后，在喷射时应始终与喷射面保持90°，距离控制在1.5m左右，每次喷射厚度必须控制在5cm内，直至厚度达到设计标准，且每次喷射结束后需等待15min才可开始下次喷射。

　　3.3　仰拱、隧底填充施工

　　仰拱、隧底填充施工时可以驾驶混凝土罐车输送混凝土原料，填充则需借助捣固器以捣固方式开始施工。

　　（1）仰拱C25混凝土施工。

　　仰拱采用全弧一次性浇筑，长度应保持在6~8m。开工前将表层水分冲洗除尽；严格按设计及规范绑扎钢筋；待监理工程师确定质量达标才能进入浇筑阶段，且浇筑顺序应从仰拱中心往梁端开展。

　　（2）隧底C15片石混凝土填充。

　　隧底部分的填充则使用仰拱、半幅交错施工法，只有确保混凝土强度超过设计值的70%才能开始施工。

　　填充隧底混凝土之前要把仰拱面表层的杂物清理干净并去除积水，待上述工作完成后再安插侧沟、检查井以及排水管之类的部件，待专业负责人检测质量达标才能开始浇筑。浇筑需按照由外至内的顺序依次进行。除此之外，C15片石混凝土内包含的片石量必须在全部的30%内，同样需分层浇筑、分层铺砌，所有铺砌工作人工进行，每层厚度应＞0.5m并控制在0.8m范围内。

　　3.4　洞身二次衬砌

　　由于需要在洞内安置预埋管线、检查井之类的设施，所以二次衬砌无法一次直接完成，对此应先建造矮边墙，待内部工序施工完毕后再借助整体式模板台车泵将剩余部分浇筑完成。也就是其整个流程应分为两个环境，即仰拱填充后墙角与拱墙衬砌。前者使用时应注意洞口段借助全幅施工的方式而其他段则需按照半幅施工原则，以此实现平行作业。同时，施工应选用车长12m的模板台车，为避免二次衬砌不干涉到建筑限界需扩大半径，选择半径为548cm的台车。除此之外，其工作时间应随量测结果决定。

　　4　结语

　　综上所述，本文以工程实例为背景，根据复杂地质条件的基本特点探讨铁路隧道施工技术，最终取得了良好的施工效果，可为今后类似工程提供参考。

　　作者简介：姜龙（1985-），男，吉林人，中交一航局第三工程有限公司工程师，研究方向：安全管理。

　　参考文献

　　[1]穆文辉.复杂地质条件下铁路隧道施工技术微探[J].工程建设与设计，2020（2）：164-165.

　　[2]朱娇.试论复杂地质条件下的铁路隧道施工技术[J].绿色环保建材，2019（11）：157，159.

　　[3]邹华.复杂地质隧道施工安全风险与施工管理[J].住宅与房地产，2019（27）：135，

　　（责任编辑：刘振敏）