铁路长大隧道施工过程内容及易出现的问题

铁路长大隧道施工过程内容及易出现的问题

得到交通土建工程界的认可与接受，铁路隧道也得到了巨大的发展。在长大铁路隧道施工过程中，技术要求较高，本文以河北李家营隧道为例，介绍了工程概况，分析了施工过程内容及并指出了容易出现的问题，对施工技术在铁路长大隧道施工中的运用进行了探讨。

1 工程概况

李家营隧道位于河北省承德市境内，设计为双线隧道。进口里程为DK312+800，出口里程为DK322+239，隧道全长9453m（其中包括明洞及棚洞19m），最大埋深583m。隧道进口段位于左偏曲线上，左线半径R=1600m，右线半径R=1604m，曲线段长504m；隧道出口段位于左偏曲线上，左线半径R=1600m，右线半径R=1596m，曲线段长275m。隧道其余地段均位于直线上。隧道内纵坡为单面坡。从隧道进口DK312+791至DK313+650为-4的坡，长859m；DK313+650至DK321+050为-9.0的坡，长7400m；DK321+050至DK322+243为-3.0的坡，长1193m。

其中隧道进口至斜井长5250m，起讫里程DK312+800～DK318+050，该段隧道多为Ⅱ、Ⅲ级围岩，其中Ⅴ级加强、Ⅴ、Ⅳ级围岩地质条件差；隧道出口至斜井4189m，起讫里程DK318+050~DK322+239，该段除洞口段围岩较差外，其余地段多为Ⅱ、Ⅲ级围岩。隧道支护采用42小导管超前支护、25中空注浆锚杆、22砂

浆锚杆、型钢及格栅钢架支护、钢筋网、C25喷射砼，模注砼、钢筋砼衬砌。洞口段采用108大管棚注浆超前支护进洞。

隧道斜井长850m，设置里程DK318~+050，除洞口段约100m围岩较差外，其余地段多为Ⅱ、Ⅲ级围岩。

2 施工过程

2.1 洞口工程施工

首先开挖并施工洞口边仰坡截水沟，以截排地表水，截水天沟距边仰坡开挖边缘不小于5m，沟底纵坡不小于3。排水沟与路基排水系统衔接。

开挖洞口顶部及明挖部分土石方，开挖土石方均自上而下进行，能用机械直接作业的，均选用机械开挖，人工配合。仰坡面采用光面爆破成形。开挖形成的坡面按设计要求及时进行封闭防护。明洞采用先墙后拱法。混凝土达到设计要求时拆模，施做明洞防水层，两侧对称回填。

2.2 正洞洞身开挖

严格按照Ⅱ、Ⅲ类围岩施工方法与施工步骤，洞口段约100m围岩较差，在钻爆施工时要确保安全。

2.3 支护施工

2.3.1 超前小导管

采用单液注浆泵，注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏液，对于强行打入的钢管先冲清管内积物，然后再注浆。注浆按从下到上的顺序，两侧对称施工，局部有涌水的注浆孔先注浆止水。浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓。考虑到注浆后需尽快开挖，注浆用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂。

2.3.2 喷射混凝土

采用泵送式混凝土湿喷机，进行喷射混凝土作业。在喷射混凝土之前要按照规范和标准对开挖断面进行检验，按湿喷工艺施工。喷射混凝土严格按设计配合比拌合。喷射前检查隧道断面尺寸，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。喷头垂直受喷面，喷射路线先边墙后拱部，分区、分段S形运动。隧道喷射混凝土厚度＞5cm时分两层作业。第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时后进行，冲洗第一层混凝土面，初次喷射先找平岩面。喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于7天。

2.3.3 挂网

按设计要求加工钢筋网，钢筋网采用6mm钢筋网，洞外分块预制，洞内铺挂，随开挖面铺设，同定位锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，混凝土保护层大于2cm。

2.3.4 注浆锚杆施工

采用锚杆钻机钻孔，专用注浆泵注浆施工。注浆压力一般为地下水静水压力的2～3倍，同时考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。瞬间最高压力值不超过0.5MPa。

2.3.5 型钢拱架及钢筋格栅拱架施工

型钢钢架和钢筋格栅拱架现场拼装加工。采用机械运至安装现场，人工作业平台配合装载机安装，焊接纵向连接，形成支撑体系。

2.3.6 砂浆锚杆支护施工

砂浆锚杆用于Ⅲ类围岩地段，以加强拱部软弱岩体。锚杆采用22mm 钢筋，长3.0m，锚杆间距100100cm。采用凿岩机钻孔，搅拌机拌制普通砂浆，牛角泵灌注。注浆压力控制在0.5～1.0MPa，并注意随时排除孔中空气。

2.4 洞身衬砌

2.4.1 防水层铺设

防水板按环进行铺设，铺设防水板在铺设台架上进行。防水板铺设前，喷混凝土表面处的钢筋头和锚杆头先切除，再用手持砂轮机磨平，对凹凸不平部位修凿喷补，有局部渗水处，进行处理。

固定防水板采用胶热焊接，胶垫与胶垫之间防水层不得绷紧，要保证板面与喷射混凝土密贴。

2.4.2 洞身衬砌

隧道采用整体钢模液压衬砌台车衬砌，一次衬砌长度10m，台车采用激光准直仪导向定位。混凝土采用混凝土拌合站集中拌制，混凝土输送车运输，输送泵泵送入模，插入式振捣器振捣。

3 铁路隧道施工需要注意的问题及施工技术的运用

3.1 瓦斯安全处置

该隧道地质条件差，岩性复杂多变，多为Ⅱ、Ⅲ级围岩，可能蕴藏瓦斯有有害气体，产生岩爆现象。瓦斯在空气中爆炸条件按瓦斯在空气中的浓度，下限为5%～6%，上限为14%～16%，在7%～9%时最容易爆炸。

施工人员根据在隧道开挖过程中要密切关注瓦斯燃烧现象，根据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB101202002）规定，利用催化型瓦斯检测仪AZJ2000型甲烷检测报警仪，严格规范施工中瓦斯监测制度。另外，还要采取相关措施预防瓦斯爆炸，例如：水封爆破、洒水除尘和防爆设备、注意出渣安全、地质超前钻孔卸压，改善通风措施、改善衬砌结构气密性等来做好瓦斯安全处置工作。

3.2 施工通风

做好隧道通风是可以稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度，确保安全生产，有利于提高生产率。施工人员要采用性能良好的进口通风机，并加大风管节长、改革风管加工工艺等措施做好防风降阻工作。

3.3 施工地质超前预测预报

由于李家营隧道长地形条件复杂，不良地质多，地质灾害很容易造成安全事故，导致工期延误。因此在施工前查明隧道工程岩体的状态、特性，准确地预测预报隧道施工中可能发生的地质灾害的位置、规模和性质。

鉴于李家营隧道工程地质条件的复杂性，可采用采用以TPS202超前地质预测预报系统进行长距离预测预报，以地质雷达、超前地质钻探、掌子面地质编录进行短距离预报，二者相互结合，以确保安全施工。