长大铁路隧道施工难点及应对措施

长大铁路隧道施工难点及应对措施

发表时间：2019-02-26T11:16:41.050Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：刘凯

[导读] 摘要：目前我国隧道钻爆法施工存在整体机械化程度较低、施工环境恶劣、工人劳动强度大的问题。

中铁二十一局集团第五工程有限公司重庆市永川区 402160

摘要：目前我国隧道钻爆法施工存在整体机械化程度较低、施工环境恶劣、工人劳动强度大的问题。该铁路作为西南地区穿越地层复杂的双线客货共线铁路，自开建以来，一直致力于推广和提高全线隧道施工技术水平，全面推进隧道建设新理念、新工艺、新技术的应用。本文以某单位承建的一座双线铁路隧道工程为例，介绍了长大铁路隧道施工的技术要点。

关键词：铁路；隧道；施工

随着我国经济发展及综合国力的提高，客货共线、高速铁路建设得到了空前发展。随着科学技术的进步和生产管理水平的提高，我国修筑山岭隧道的能力不断增长，修建隧道的规模和长度日益增加。在铁路线路建设中隧道一般为施工的关键环节，往往影响整个工程的进度。长大铁路隧道施工是研究人员、设计者及施工人员考虑的重点，特别是复杂地质条件下长大铁路隧道施工，越来越受到研究者的关注。复杂地质条件下，长大铁路隧道施工空间有限施工中相互干扰较大，在当前铁路建设工期大幅度压缩的情况下，提高长大铁路隧道施工成洞速率和工程质量，加快施工进度，使隧道提前于合同工期建成显得尤为重要。本文以某条在建铁路项目中某施工单位承建的一座隧道为例，介绍了长大隧道施工过程中所采取的相关措施。

一、概况

某在建铁路工程，全线正线隧道共计52座、长211km，占正线总长的54.7%。其中：L≥10km的隧道总长96.5km，全线隧道断面以双线为主，分为有砟和无砟形式，线路位于西南地区由北向南跨越区域广，铁路沿线地质条件复杂，穿越滑坡、危岩落石、崩塌、岩堆、泥石流、山体错落、岩溶、岩爆、有害气体、软土、粉砂、煤层瓦斯、高地温、高地应力等地层。

二、钻爆法施工现状

隧道钻爆法施工因其投资小、地质适应能力强，一直是国内山岭隧道的主要施工方法。

1、开挖工艺工法。开挖钻孔主要采用风动凿岩机、液压钻和简易的钻孔台架，个别长大隧道采用液压凿岩台车及多功能台车。围岩较好地段以机械开挖为主，采用全断面、台阶法施工；围岩较差地段以人工开挖配合小型机械设备为主，采用小断面分部开挖。

2、初期支护及设备。锚杆施作较多采用人工手持风钻打孔，施工劳动强度大，施工工效较低且施作质量较难控制；个别长大隧道采用凿岩台车进行锚杆的快速施作，但受技术、资金以及后期设备的维养等影响推广度较低。喷混作业一般采用小型湿喷机，施工效率较低、工程实体质量较难控制且施工现场环境比较恶劣，目前仅在较少的长大隧道内使用湿喷机械手。

3、仰拱施工及设备。仰拱施工一般采用简易仰拱栈桥，栈桥有效作业长度通常为6-12m，仰拱一次浇筑6-12m，简易栈桥移动通过装载机实现走行。仰拱模板采用标准钢模板或自行加工制作的弧形钢模板，仰拱纵向一次浇筑长度较短，施工接缝较多。

4、防排水及二次衬砌浇筑。防水板铺设采用自制的简易台架，人工需求量大且耗时较长，铺设质量较差时易形成拱部脱空或造成防水板拉断导致浇筑过程中二次衬砌混凝土隔离分层，而较少采用防水板铺设台车和防水板自动爬行焊机。衬砌台车采用全断面液压钢模板衬砌台车，钢模开口数量少、开孔尺寸较小，混凝土单窗集中供料、竖向跳窗供料及振捣不到位的现象突出，极易造成集料窝。二次养护未配备养护台车或其他养护设备，衬砌表面常出现麻面蜂窝、龟裂等表观缺陷。总体而言，目前国内山岭隧道钻爆法施工的整体机械化程度仍较低，工人劳动强度大，施工环境较恶劣，隧道实体工程质量及施工机械化配套水平仍有待提高。

三、某铁路隧道工程技术要点

1、建立监控量测信息化平台。建立隧道监控量测信息化平台，将全线隧道的监控量测数据统一纳入信息管理平台，同时明确施工单位是监控量测的责任主体，并将监控量测纳入施工工序管理。将全站仪测得的监控量测原始数据上传至数据存储中心，再通过数据交换平台建立全线信息共享的公共基础平台，保证建设、施工、设计、监理单位均能通过移动智能设备及时全面掌握隧道支护结构变形情况。自建立隧道监控量测信息化平台以来，取得了以下成效：

1）通过信息化监测数据，建立可靠的预警机制，实时掌握隧道初期支护的变形情况，确保施工人员及设备的安全。某施工单位承建的其中一座隧道共有4个作业面，施工至今共建立808条监控量测测线，施工期间发生过17次变形预警，均及时采取了措施，

2）实时掌握全隧道各级围岩的实际变形量，为隧道各级围岩的预留变形量值提供科学依据，在一定程度上减少了隧道出现的过度超挖和侵界现象，节约了工程成本。

3）通过对监控量测成果的运用，为优化隧道结构支护参数提供了依据，实现隧道结构支护参数的动态设计，保证隧道支护结构参数满足现场实际要求。

2、大断面隧道快速施工。为全面推行隧道快速施工技术，隧道开挖优先采用全断面法，其次采用微台阶、两台阶或三台阶法。软弱破碎围岩通过超前预支护或掌子面预加固等措施提高围岩自稳能力，创造微台阶开挖的施工条件。该方法强调初期支护快速封闭，要求初期支护钢架紧贴掌子面，初期支护仰拱及时封闭成环，紧跟下台阶。软弱围岩隧道施工时初期支护仰拱封闭成环距掌子面距离不大于35m。

3、确保隧道支护结构质量。明确初期支护是隧道的主要受力结构，提出初期支护应确保施工及运营期间围岩稳定及自身结构的安全，是施工安全最关键、最重要的保障。全隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺，极大地改善了混凝土的品质，初期支护混凝土的密实度、抗压和抗剪强度、抗渗性能得到充分保证；初期支护拱架采用工厂化加工并统一配送，确保钢架的加工质量。

4、隧道施工机械化设备推广应用

1）为全面贯彻新奥法施工理念，确保围岩和隧道初期支护结构作为承载主体，全面提高隧道初期支护结构的强度，业主单位要求全线隧道各工作面必须使用湿喷机械手，湿喷机械手喷射能力不小于20m3/h。为此，我项目对喷浆设备进行了采购，现场投入4台喷射能力达30m3/h的湿喷机械手，现场采用湿喷工艺结合喷射机械手作业相对于传统人工干喷或潮喷作业，采用喷射机械手极大地减少了粉尘量；同时，与小型湿喷机作业相比，采用机械手施工，使得人员远离喷射面遥控作业，为施工人员提供了一个相对良好的作业环境，降低了施工风险，降低了职业病的危害。2）避免了传统人工喷射时空洞和强度不达标等问题的发生，大幅度减少隧道后期出现的质量缺陷和病害。现场喷射机械手作业平均工效为30m3/h，而传统人工喷射作业平均工效为4m3/h，施工工效得到了极大的提高，同时降低了工人的劳动强度。总之，采用湿喷机械手作业，虽然前期投资大，但是由于人员需求少、施工效率高，施工综合成本要低于干喷机和小型湿喷机。