铁路隧道施工技术

铁路隧道施工技术

摘要：铁路隧道是铁路线路在穿越天然高程或平面障碍时修建的地下通道。高程障碍是指地面起伏较大的地形障碍，如分水岭、山峰、丘陵、峡谷等。平面障碍是指江河、湖泊、海湾、城镇、工矿企业、地质不良地段等。铁路隧道是克服高程障碍的有效方法，有时甚至是唯一的方法。本文笔者探讨了铁路隧道施工技术。

关键词：铁路隧道施工技术

中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：

引言

为适应国民经济持续快速协调发展的迫切需要，我国铁路现代化建设实施跨越式发展思路，加快扩大路网规模、完善路网结构，全面落实铁路建设新理念，尤其是西部大开发的深入进行，隧道越岭往往成为山区铁路的最佳选择，铁路隧道所占线路的比重越来越大。本文笔者探讨了铁路隧道施工技术。

一、浅埋隧道的主要施工技术

1、浅埋隧道的判定

对于单线或双线铁路隧道洞顶埋深小于：vi级围岩35---40m。。v级围岩18-25 m, iv级围岩10-14m，ⅲ级围岩5-7m，为浅埋隧道。

2、浅埋隧道特点

最大的特点是埋深浅，因其覆盖层浅，围岩难以自成拱，地表易沉陷，施工过程中由于地层损失而引起地面移动明显，对周边环境的影响较大。因此对开挖、支护、衬砌、排水、注浆等方法提出更

高要求，施工难度增加。

3、埋深对隧道施工的影响

埋深对掌子面自稳性有重大影响。浅埋与深埋相比，主要是难以形成承载拱，同时，多数伴有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带等对隧道开挖有很大影响的特殊问题。视地质条件会出现下沉急剧增大、地表开裂等变异，有时也会出现掌子面不稳定等现象。所以，要根据情况采取掌子面稳定措施和控制地表下沉措施。

埋深与地表下沉有密切关系。埋深大时，在隧道横断面内形成了承载拱，开挖引起的下沉局限在隧道周边，而埋深小时，没有形成承载拱，开挖下沉会直接达到地表面，浅理时的掌子面松弛应力将达到地表面，不仅在横断面方向不能形成承载拱，在纵向的掌子面前方也形成不了承载拱。在这种情况下，埋深小的隧道，因不能期待形成承载拱，故为防止支护下沉、增强支承力，而应采取必要的措施，并研究采用药液压注、垂直锚杆等辅助工

4、浅埋地下工程的施工方法

主要包括：明挖法、盖挖法、盾构法、浅埋暗挖法。明挖法是指挖开地面，由上而下开挖石方至设计标高后自基础由下向上顺序施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法;盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后将顶部封闭，其余的逆做;盾构法是在软弱地层中使用盾构机进行暗挖法施工，当然也可适用于浅埋隧道施工;浅理暗挖法则是在特定条件下，不开挖地面，在地下进行开挖和修筑衬砌的隧道施工方法，该方法为现代铁路隧道在

浅埋偏压和软弱破碎围岩地段常用的首选的施工方法。

二、偏压隧道的主要施工技术

所谓偏压，是指由于种种原因引起围岩压力呈明显的不均匀性，从而使支护受偏压荷载的隧道

1、隧道偏压引起的原因

⑴施工原因因施工方法不当引起开挖断面局部坍塌，从而改变了围岩的相对稳定性，造成应力集中而引起隧道偏压。如处理得当，一般不会影响施工。

⑵地质原因围岩产状倾斜，节理发育，其间又有软弱结构面或滑动面，自稳能力极差，施工中一旦受到扰动，岩体就会沿层理面滑动。

⑶地形原因隧道通常按线路通过河谷边缘傍山而建以及通过冲沟浅埋地段侧翼时，地面显著倾斜，侧压力较大，一般隧道埋深较浅。

2、偏压隧道的判断

⑴地形引起的偏压

围岩类别、地面坡度和覆盖层厚度是判别隧道偏压的三个重要因素，当隧道外侧拱肩至地表的垂直距离t值等于或小于表3-1所列数值时，应视为偏压隧道。

浅埋偏压隧道以地形引起的偏压为主，且常常产生于洞口或洞身浅埋段，多以软弱围岩为主。当地面横坡较陡时，围岩地质条件较差，偏压荷载较大，在施工中应遵循“先治水、管超前、严注浆、

短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤测量”的原则。

⑵地质构造引起的偏压

地质构造常在多裂隙围岩中引起隧道偏压，其压力分布主要与下列因素有关：

①围岩的工程地质条件及控制性裂隙、节理或层理(统称为弱面)的产状及其与隧道轴线的组合关系;

②围岩扰动范围;

③控制性弱面的强度以及作用在弱面上的法向力的大小等。

隧道一侧受2个倾斜的软弱面(倾角为)及一组节理面所切割时，会形成不稳定块体，当围岩的内摩擦角小于弱面倾角时，岩层将沿弱面滑动并产生偏压。

⑶施工原因引起的偏压

由于开挖或支护不及时引起一侧围岩发生坍塌，或回填不密实造成不稳定土体，人为形成了偏压的地质构造。

三、软弱围岩隧道的主要施工方法

软弱田岩的自支护能力是比较弱的，甚至没有自支护能力。因此，在软弱围岩中施工最重要的是提高围岩的支护能力，保证开挖及后续作业的进行。

在软弱围岩中，提高围岩自支护能力的方法是很多的。根据国内外隧道的施工经验，提高田岩自支护能力的基本方法是控制围岩的松弛、坍塌。其原则是：稳定掌子面、及时闭合和加固地层。

1、稳定掌子面

在软弱围岩、破碎带中，确保掌子面的稳定性是至关重要的。方法有：

维护拱顶稳定的超前支护、维护掌子面正面稳定的正面锚杆和核心土以及拱脚稳定的锁脚锚管等，斜锚杆是作为支护结构的一部分轴力构件而发挥作用的，用以改善拱顶上方的围岩。多用在易崩塌的围岩中，作为支护拱顶的辅助方法，其施工实例见图所示。

（a）一般系统锚杆；（b）超前锚杆；（c）斜锚杆；（d）正面锚杆

图1采用锚杆的辅助工法

2、断面及时闭合

在软弱围岩中，断面及时闭合是成功的关键ds)。许多工程实践，都充分地证实了这一点。

在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为重要的。在岩石隧道中，因围岩的结构作用，能够“自封闭”，而在软弱围岩中，则必须改变“重视上部支护、忽视断面闭合”的做法。断面及时封闭的方法视施工方法而异，主要有以下几种：

⑴临时仰拱

在台阶法中，常常采用修筑临时仰拱的方法。

⑵加强底部

也可以采用加沟氏部的方法，如加强基脚、底脚的地层，向底部地层注浆、换填，设置底部锚杆，增加底部锁脚锚管并注水泥浆加