铁路浅埋隧道施工技术及质量控制

张智龙

【摘 要】高速铁路隧道浅埋段施工是隧道工程建设的重点和难点之一，对其进行施工风险分析及提出相应的控制措施是工程施工过程中非常重要的环节之一。文章以铁路隧道工程施工为背景，深入讨论高速铁路浅埋段施工工艺及注意事项。该隧道工程浅埋段施工过程中，借鉴国内先进安全风险管理办法，对浅埋段施工进行技术与安全分析，根据分析结果，提出安全隐患控制措施以及相应的结论和建议，为工程顺利通过浅埋区域提供可靠的参考依据。

【关键词】隧道；浅埋段；高速铁路；施工技术

一、铁路浅埋隧道施工工艺

1、地表注浆加固

其主要目的是为了防止在开挖过程中地表出现坍塌等现象而采取的措施，为了防止在注浆过程中出现冒浆现象一般在经过处理的地表设置20-30cm厚的钢筋混凝土层以作为注浆的止浆层并作为后期施工的防水面；注浆需设置孔口管，其一般采用钢花管，管身钻孔呈梅花型布置，孔径一般在8—10mm范围内，间距一般为1.5cm，全部注浆管安设完成后方可开始注浆以保证注浆不间断，开始时用1.5倍注浆终压对系统进行吸水试验检查是否正常，试运转时间一般为20min；浆料配置按照填料先轻后重的顺序添加，注浆过程中应先注最外侧两排孔，之后依次向里推进，每排孔施工时应先进行两端孔之后间隔交错灌注。

2、超前支护

一般隧道施工仅在洞口施作大管棚，洞内则一般采用小导管代替以防止隧道拱部坍塌及抑制地表沉降，小导管一般采用现场加工后用来喷射混凝土封闭岩面，其采用凿岩机钻孔后将小导管打入岩层，之后采用注浆泵压注水泥浆，施工中钻孔深度、角度及密度等均应符合设计要求；该阶段注浆是在地表加固注浆后的岩体内注浆，以进一步增强隧道围岩的抗渗性、完整性和承载强度，浆液为水泥浆液，施工中采取浆液由稀到浓逐步变换，在土层内注浆压力不小于2.0Mpa，其余地段注浆压力不小于1.0Mpa。注浆过程中位避免发生串浆现象一般在有多台注浆机同时施工的条件可采取多台同时注浆，若注浆机较少则可将注浆孔及时堵塞，待轮到该管注浆时再拔下堵塞物，并先用铁丝或细钢筋将管内杂物清除干净并用高压风或水冲洗干净后再进行注浆；若发生进浆量很大但系统压力不升高则应调整浆液工作性能，缩短胶凝时间，采取小泵量低压力注浆或间歇式注浆以使浆液在裂隙中有相对停留的时间便于凝胶。

3、三台阶法施工

上台阶施工。用钻机将小导管从钢架腹部顶入后与钢架焊接在一起，其外插角一般为10-150，待上循环初期之后完毕后加注单液水泥浆，待其强度达到设计要求后方可进行开挖；开挖一般采取人工风镐配合挖掘机同时开挖以减少对围岩的扰动，开挖应严格遵守“短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则，每循环进尺应控制在0.5-0.6m范围内，开挖完毕后应立即喷射混凝土进行封闭，喷射厚度一般为4cm，然后进行钢架架立、挂钢筋网施工，最后分层分片进行混凝土喷射至设计厚度；在退后掌子面2榀拱架处开始施作临时仰拱及扇形支撑，而挂网喷射混凝土只在竖撑和临时仰拱进行，竖撑采用一面关模喷混凝土，斜撑则只施作连接钢筋内外较差布置；中下台阶施工。该段施工一般采用挖掘机和装载机作业，一般先对开挖面前3-5m范围内围岩做超前探孔以及时发现不良地质地段并采取加强措施防止工作面坍塌；对系统中空锚杆、超前小导管注浆时应控制好水灰比及注浆压力，以确保注浆饱满，工作中一般拱顶的注浆压力不超过2Mpa，拱脚注浆压力不低于1.5Mpa。

4、临时支护系统的拆除

拆除时间应结合其对后续工序的影响和围岩监控量测数据变化情况来确定，应保证其变形处于稳定状态后方可进行，其中临时支撑可在仰拱混凝土浇筑前一次性拆除，具体拆除长度应依据仰拱浇注长度确定，对中隔壁混凝土拆除时应防止其对初期支护形成的振动和扰动，一般采用风镐自上而下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土和临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土，最后将钢构件采用氧气焊割断。

5、喷锚与钢支撑支护

初期支护系统锚杆采用4m/根的Φ25mm中空注浆锚杆，纵向1m，环向间距为1.2-1.5cm，梅花形布置；全环设置20b工字钢拱架间距60cm，钢拱架每个接头设2-4根4m/根锁脚锚管，拱部及边墙挂Φ8钢筋网，网格尺寸为20cm×20cm，喷射混凝土厚20cm。

第一次喷射在开挖后立即进行，以缩短围岩的暴露时间，防止围岩表层分化剥落。喷射前认真检查隧道断面，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压风冲洗岩面，充分保证混凝土与壁面的粘结度。

第二次喷射在系统锚杆、钢筋网、钢架安装施工后进行，以加速围岩自稳，控制变形。喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。

喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约为20～30cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。

二、如何做好隧道施工的质量安全控制工作

1、做好隧道施工前的地质勘测工作

隧道工程的设计建设与所处地点的地质环境和围岩工程地质特性有着很重要的关系，在隧道施工建设的前期首先要做好地质的勘察工作，工程地质勘测深度，对隧道的合理设计、顺利施工和避免地质灾害的发生有着重要的影响。

高度重视并加强前期设计过程中的地质勘测，对隧道地质条件进行深入细致勘查，对严重不良地质进行绕避，对于合理选线和科学的指导施工都具有极其重要的意义。

因此，做好隧道施工前的地质勘察工作对隧道工程的质量安全有着重要的作用。

2、加强隧道施工方面的质量控制

对于隧道施工的工程技术人员，在施工之前，要加强施工人员的安全质量意识的教育，提高施工人员对隧道安全质量的认识，严格落实安全生产责任制，严格遵守操作规程，广泛开展相应的质量检查小组活动，消除由于施工过程中人为因素造成的工序质量缺陷。同时，施工中要加强原材料的质量控制，定点、定量采购，严格检验和验收程序，消除原材料因素对工程质量影响。计量仪器和设备定期标定、检查，确保精度，积极采用先进的计量设备和快速准确的测试技术，消除和预防检验、测量和试验因素造成的质量缺陷。在隧道工程施工中，要根据施工设计及工程地质情况，选择安全、经济适用的施工方案，严格按照铁道部现行的隧道设计、施工、检验评定标准组织施工，主要做到严格按照开挖进尺进行开挖，采用合理的开挖方式，有效的控制开挖轮廓线，逐循环检查开挖效果、修正开挖参数，有效控制开挖断面的超欠挖。其次努力提高锚喷支护的质量，按规定检查锚杆的拉拔力和锚喷层厚度，做到断面尺寸符合设计要求，支护结构稳定可靠。综合以上各方面的质量控制因素从隧道施工的各个方面做好质量保证工作。

3、做好施工过程的监督管理工作

对于隧道施工的质量控制，要切实做好整个施工过程的监督管理工作，确保参加施工的工程技术人员在规范标准和管理制度下工作，對于参加隧道施工的作业人员，要做好必要的安全技术教育培训，让他们熟悉和遵守隧道施工技术安全规范，并进行安全考试，合格后方准上岗操作，并按规定佩带安全防护用品。

结束语

铁路隧道浅埋段施工由于其自身特征及土质影响因素等原因在隧道施工中显得尤为重要，其施工中应严格按照施工工艺并结合工程所在地的地质情况进行科学组织施工，并加强施工监测以期实现施工目标，确保施工质量。

参考文献：

[1]杨转运.张家山隧道浅埋偏压断施工技术[J].现代交通技术，2008（1）.

[2]李佳新，王国伟.浅谈施工阶段的过程管理方法及实施细则[J].陕西建材咨询，2010（10）.

[3]张东凯，王文楷.地下工程设计施工手册[M].上海：上海科协技术出版社，2011，（03）.

[4]张东明，李慧谦，浅谈隧道施工的安全管理，山西建筑，2009（11）.