铁路工程隧道洞身黄土围岩施工及质量控制分析

吴亮

【摘 要】铁路工程建设隧道施工越来越多，在隧道施工中，黄土节理较发育，质软破碎，循环多，进尺少，不仅影响工期，而且稍有不慎，便会引起坍塌等事故的发生，已成为隧道施工中控制的重点和难点。所以隧道从开挖、支护、防水、衬砌等方面施工时，要遵守相关规定和操作规程，严格按设计和制定的方案及工艺要求进行施工，本文结合某隧道施工实际，详细分析了铁路工程隧道洞身黄土围岩的施工工艺、方法和质量控制措施，目的是总结铁路工程隧道黄土围岩的施工技术、施工方法和相关标准，熟悉和掌握铁路工程隧道黄土围岩的施工内容和质量控制要点，在后续施工中，严格遵守相关规定，严格按工艺标准去施工，预防铁路工程隧道施工坍塌等事故的发生，确保铁路工程隧道施工稳步推进，确保工程进度和施工质量安全。

【关键词】隧道洞身；黄土围岩；质量控制

1 工程概况

某隧道为双线隧道。围岩类型有Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级，其中Ⅲ级40%，Ⅳ级32%，Ⅴ级28%。隧道最小埋深10m，最大埋深为145m。隧道出口工作面部分围岩为Ⅴ级加强黄土围岩。

2 开挖支护方式及主要步骤

2.1 拱部小导管超前支护

2.2 上部弧形导坑环向开挖，施作拱部初期支护和临时横撑

2.3 中、下台阶左右错开开挖，施作墙部初期支护

2.4 中心预留核心土开挖，隧底开挖，施作隧底初期支护

3 围岩开挖及支护

3.1 小导管加工

小导管采用Φ42×3.5mm无缝钢管，L=3.5m，前端呈尖锥状（20cm长），尾部焊Φ12钢筋加劲箍，小导管在现场加工成型。方向角：2°；孔口距：±50mm；孔深：+50mm。

3.2 开挖及临时横撑

开挖要以衬砌轮廓线为基准，考虑预留变形量，测量贯通误差及施工误差适当加大，由于黄土围岩质地较柔软且破碎，所以开挖多采用机械辅助人工开挖，掘进进尺上台阶每循环开挖长度为1榀（0.6m）钢架间距，边墙每循环开挖长度为2榀（1.2m）钢架间距。上台阶拱架架设完成，及时施做锁脚和临时横撑。临时横撑每2榀设置一道。允许超挖值：拱部：平均线性100mm，最大150mm；边墙：平均100mm；隧底：最大平均超挖100mm；不允许欠挖。

3.3 初期支护系统锚杆施工

初期支护采用型钢钢架并挂网喷护。施工顺序为初喷→系统锚杆→挂网→组拼架立钢架→复喷C25混凝土至设计厚度。拱部、中、下台阶钢架连接采用钢板和螺栓连接，拱脚设置锁脚锚管。

3.4 钢筋网

钢筋网纵向采用Φ6、环向采用Φ8光圆钢筋加工而成，网眼尺寸为20×20（cm），采用在钢筋加工场加工成型，按网格间距制成1.5m左右大小的网片，纵横钢筋相交处可点焊成型，也可用铁丝绑扎成一体。运到现场后，点焊固定在锚杆头或钢架上，网片间搭接长度不小于1～2个网格。

4 仰拱施工

4.1 仰拱钢筋

采用钢管做托架，架起洞身主筋，并固定钢筋位置，下部与仰拱钢筋搭接焊，然后从下至上对称绑扎钢筋。按设计，仰拱二衬与拱墙二衬钢筋连接，连接方式为接驳器，在施工中要注意拱墙竖直主筋的预留长度，相邻主筋预留钢筋不要放在同一水平面上。

4.2 模板

仰拱及填充模板采用钢模板，钢模板分上、下两部分，上下两部分中间设置止水带。

4.3 混凝土施工

采用全幅整体浇筑至拱墙脚基座标高。施工缝和变形缝处做好防水处理。混凝土自中间向两侧对称浇筑，插入式振捣器进行振捣密实。仰拱混凝土终凝后才可进行填充混凝土的施工。

5 防水、排水施工

5.1 防水层铺设

5.1.1 平整基面

使喷射混凝土表面无明显的凸凹及起伏，喷混凝土基面有钢筋、锚杆等突出物时，予以切除、再用手持砂轮机磨平。对隧道净空进行量测检查，对欠挖地段、凸凹不平等处基面进行处理，确保表面平顺，跨深比h/b≤1/6，以满足净空及基面要求。有局部渗水处，进行处理。

5.1.2 土工布铺设

首先在喷射混凝土的隧道顶部正确标出隧道纵向中线，再使裁剪好的土工布衬垫中心与喷射混凝土上的中线标志重合，用专用锚钉将无纺布固定在喷射混凝土表面上，从拱顶开始起向下对称铺设。

5.1.3 防水板铺设

先在隧道拱顶部的无纺布上正确标出隧道纵向中线，再使防水板的横向中线与这一标志重合，与土工布衬垫一样从拱顶开始向下两侧对称铺设，边铺边与垫片热溶焊接，中间留检查孔。铺设时，防水板与喷射混凝土密贴，并留出搭接余量。整个隧道的防水板为一整体，防水板拼接采用自行式爬焊机焊接，双道焊缝，焊缝宽度不小于2cm，不得有漏焊点，破损处补焊。要求搭接宽度不小于10cm，控制好热合机的温度和速度，避免漏焊或过焊，保证焊缝质量。相邻两幅防水板的接缝错开，错开距离不小于1m。粘接结合部位采用真空加压检测，焊缝强度一般不低于材料强度的80%。

5.2 止水带、止水条施工

5.2.1 中埋式止水带

纵向止水带施工采用钢筋卡定位，环向止水带施工采用特制模板定位，确保止水带埋入二衬及边墙的位置准确。

5.2.2 止水条施工

止水条施工前，在二衬端头预留安装止水条的小槽，然后用铆钉或粘胶将止水条安装在小槽内。

5.3 隧道排水

盲沟的施工：环向盲沟φ50mm透水管，纵向盲沟φ80mm透水管。纵向排水管全隧道埋设，设在墙脚，并用土工布半卷纵向排水管。纵环向盲沟用三通连接，使环向盲沟内水汇集于纵向盲沟，纵向盲沟在拱脚部位直接拉入中心水沟内。

6 二次衬砌施工

6.1 钢筋绑扎

用门式钢管架做绑扎工作平台，架起洞身主筋，并固定钢筋位置，下部与浇筑仰拱时预留的钢筋采用驳接，然后从下至上对称绑扎钢筋。

6.2 衬砌台车

混凝土二次衬砌施工采用全断面用全液压衬砌台车，钢模台车，满足刚度和强度要求。断面尺寸准确无误。台车就位时，先调顶模中心标高，然后调整台车中线符合要求。最后调节边模张开度，调整到位后放下翻转模和底脚斜撑丝杠加固。两侧电缆沟盖板以下直墙部分，人工立模先行浇筑。台车控制标准：严格控制轨道中心距，允许误差±1cm；轨面标高比隧道路面中心高15cm，允许误差±1cm。

6.3 混凝土混凝土由下至上分层、左右交替、对称灌注。两侧混凝土灌注面高差宜控制在50cm以内，同时合理控制混凝土浇注速度。混凝土不得直冲防水板板面流至浇筑位置，垂距控制在1.5m以内，以防混凝土离析。隧道衬砌起拱线以下的反弧部位是混凝土浇注作业的难点部位，对混凝土性能、坍落度及捣固方法进行有效控制，以减少减小反弧段气泡。当不承受外荷载时，混凝土强度达到8MPa或在拆模时棱角不被损坏并能承受自重时拆模；当衬砌施作时间提前，承受有围岩压力时，按规范要求进行。当围岩变形量较大，流变特性明显时，二次衬砌及早施作，以保安全。二次衬砌要满足安全步距要求，距掌子面距离不得大于70m。

6.4 二次衬砌主要质量标准

6.4.1 衬砌台车

设计制造时考虑施工误差、贯通测量调差及预留沉落等因素。衬砌台车安装允许偏差：边墙脚平面位置及高程±15mm；起拱线高程+10mm/0；模板平整度5mm；相邻浇筑段表面高低差±10mm。

6.4.2 衬砌钢筋

钢筋加工允许偏差：受力钢筋全长：±10mm，弯曲钢筋弯折位置：20mm，箍筋内净尺寸：±3mm。同一截面内接头数量不大于50%，轴心受拉构件不得大于25%，同一截面指在钢筋直径35倍且不大于50cm范围内。受力钢筋排距误差：±5mm，同一排钢筋间距误差：边墙±20 mm；拱部±10mm。保护层厚度误差-5，+10mm。

6.4.3 衬砌混凝土

衬砌厚度不小于设计厚度。衬砌超挖回填符合设计要求。墙脚以上1m范围内各整个拱部的超挖部分采用同级混凝土回填。衬砌与仰拱接触面凿毛及清理干净。衬砌施工完毕后按时养生，时间为7～14天。衬砌外形尺寸偏差：边墙平面位置：±10mm；拱部高程：+30mm/0；边墙、拱部表面平整度：15mm。

7 结语

铁路工程隧道施工工序繁多、工艺复杂，现场情况变化多样，本文只是介绍了隧道洞身黄土围岩主要工序的施工内容和质量控制要点，其他一些专业性较强的施工工序和非主要的工程项目未曾介绍，比如：测量控制、监控量测、地质探测、水害治理、通风防尘、照明和用电等施工内容，望大家在施工过程中全面掌握，结合现场围岩变化情况，制定切实可行的施工方案，严格落实隧道施工安全质量有关规定和相关标准。

【参考文献】

[1]闻雁.基于数值模拟的黄土隧道施工地表变形分析与控制[J].兰州交通大学学报，2015，34（3）：5-9.

[2]赖金星，樊浩博，来弘鹏，等.软弱黄土隧道变形规律现场测试与分析[J].岩土力学，2015，36（07）：47-49.

[责任编辑：王楠]