铁路隧道施工技术要点探讨

覃庚

（中铁十七局集团第一工程有限公司 山西太原 030032）

铁路隧道施工技术要点探讨

覃庚

（中铁十七局集团第一工程有限公司 山西太原 030032）

铁路是一个国家的重要基础设施，它作为交通运输的骨干之一，决定着国家的国民经济命脉。铁路运输生产的根本任务是把旅客和货物安全、快捷的运送到目的地，而铁路运输生产的作用、性质和特点，决定了铁路建设必须把安全放在第一位。为此，本文介绍了隧道的施工方法的选择，铁路隧道从洞口施工到动身开挖，重点针对隧道施工通风消烟除尘新技术深入探究，并对其施工的技术要点进行阐述。

铁路隧道；施工；技术要点

1 引言

一般铁路道路施工的工期都比较紧，对施工的技术要求很高，施工难度也大，可以说是一项综合性很高的工程。而整个铁路隧道工程的质量的好坏将直接影响到经济效益的发挥。随着改革开放的到来，我国的隧道工程（包括：公路，水站，发电站以及铁路等）的发展也进入了一个全新的时期，20世纪初，我国的公路隧道已达1700多座（约为630km），已经运行的铁路隧道达5400多座（约为266km），而且当时在建的项目还有梁山隧道（约12km）、秦岭隧道（月19km）、终南山公路隧道（约18km）还有小浪底水电工作站隧道。无论是数量上还是长度上都是新的突破。就铁路隧道而言，已经不再是单纯的采用钻爆法或者机械开挖进行修建。

随着各种双线道路隧道在铁路，公路建设中不断涌现，隧道技术的发展也面临着新的挑战和机遇。

2 施工方法选择

在隧道的施工中最重要的就是选择合理的施工方法，要对现有的矿山法、全断面法、分部开挖法以及台阶法（其开发示意图如图1所示）等施工方法进行进一步的改造和完善。满足现有公路铁路隧道发展形势的需要，总结施工经验，提高现有施工技术的水平。

图1 台阶法施工开挖示意图

2.1 施工条件

在决定施工方法时首先要考虑的一个基本因素就是施工条件，主要变现为所选施工队的能力素质以及装备水平和管理水平，这是最基本的因素。

2.2 围岩条件和埋深

围岩条件是只工程的地下水、地质现象以及围岩级别等地质条件，虽然对基本施工方法影响不大，但对党法的选择却起着重要作用。埋深则受到围岩的初始应力的影响，同样的条件下，施工方法会因埋深的不同具有很大的差异。

2.3 隧道断面积

随着公路隧道中二车道向三车道甚至四车道的发展，水电隧道中大断面洞室的需求，双线或者多线铁路隧道的出现，隧道的断面逐渐向的断面发展。这时候，隧道的施工方法也必须适应这一发展，为此，全断面法和台阶法得到了普遍使用，而且先用其他方法修小断面，在对其进行扩大，也是成为一种非常盛行的施工方法。

2.4 工期和环境条件

工期是隧道施工的设计条件之一，是对施工的开挖和运输的生产能力、均衡速度、管理模式的基本要求，在一定程度上影响着基本施工方法的选择。此外，环境条件则是施工方法选择的另一重要因素，它是指在施工过程中对周围环境引起的不良影响。

3 铁路隧道的施工要点

在隧道施工的整个过程中，要实时对围岩条件进行现场监控量测，并及时反馈，根据反馈修正设计参数进而指导施工方法做出相应的改变。要用规范的量测方法对围岩情况进行预测、观察开挖面的地质，根据测数据来进行信息反馈，评价支护的稳定状态，还要根据测量后反馈的信息及时调整施工方法（如开挖方法和支护形式等）或者采取相应的措施（如断面的开挖步骤、初期支护参数等），要保证坑道的稳定和支护的质量，同时还要工程的造价必须合理。对于软弱围岩地段，要事先做好适当的防护措施（比如，采用锚做封闭式的支护），因为这些地区易风化，自身的稳定性差。

每一步支护前，都应进行围岩量测，确定围岩的稳定性并指导下一循环施工。检查开挖断面超欠值，参数见表1。

表1 断面欠挖值

3.1 隧道浅埋段的开挖

对于浅埋和洞口加强的地段，由于通常这些地段软弱易碎，所处的围岩自稳定性差，在进行开挖施工和支护措施时，要考虑到地表沉陷的地质条件。如果选择了不恰当的施工方法或者支护方式，不但对地面建筑会有安全隐患还会对施工安全具有重大影响，因而必须先采取支护保护，防止开挖时发生塌陷，进而造成施工费用较高或者影响施工效果。

3.2 隧道浅埋段支护方法技术要求和施工要点

可采用的施工方法有单侧和双侧导坑法，多台阶法（实验与围岩较完整地段）和留核心土开挖法。开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑。严谨采用全断面法，因为这种施工方法可能会导致周壁围岩松动，甚至很可能造成坍塌。

3.2.1 隧道浅埋地段进行支护要满足以下技术要求

当采用符合式衬砌时，应加强初期支护的锚喷混凝土。Ⅵ线浅埋以上围岩应尽快施作衬砌，防止围岩出现松动。每次开挖完毕，应及时施作初期支护，及早成环，仰拱及填充应超前二次衬砌施工，且分别全幅浇筑。仰拱距上台阶开挖工作面距离：Ⅲ级围岩≤90m，Ⅳ级围岩≤70m。锚喷混凝土支护及构件支撑，应尽量靠近开挖面，其距离应小于1.0倍洞跨。当浅埋地段的地质条件很差时，可配合采用超前小导管注浆或者采用超前锚杆支护等措施。

3.2.2 隧道浅埋段初期支护施工要点

隧道浅埋段施工开挖后，要立即铺设钢筋网（这里采用的是小孔网），并喷射3～4cm厚的混凝土层；之安装钢拱架和锚杆，钢拱架上要做二次支护，为大于3cm的喷射混凝土；在安装下部钢拱架和锚杆的同时还要喷射混凝土进行挂网；最后进行杨工封底，尽早形成封闭结构。

3.3 隧道施工通风消烟除尘新技术

在隧道施工中，掌子面的爆破主要是通过炸药爆炸瞬间所产生的大量能量，通过高温高压形式形成的冲击波以及气体来冲击周边的岩石使其破裂。在岩石破裂的同时还有很多剩余的能量会无畏消耗掉，这些能量可能会造成空气的冲击、飞石、掌子面气体温度上升以及地震等方面的问题。

而全新的隧道施工通风消烟除尘采用的是湿式除尘技术，此技术主要是通过所形成的温差效应在掌子面的周边形成循环流。按照本项目施工现场的情况进行测量得知，掌子面在爆破前后具有5～8℃的温差，在爆破后所形成的烟尘主要位于掌子面40m范围内的拱顶。因为温差的存在，会形成上部为高温气体、下部为冷空气，在离掌子面30m位置较小的锥形体。将轴流风机安放在锥尖部位，发生爆破后所形成的烟尘会在拱顶位置被轴流风机吸出而输入到湿式除尘器内部，在液体和含尘气体相互接触之后，依靠烟尘本身所具有的惯性会和液体发生碰撞、扩散以及粘附，之后这些粘附后的尘粒会相互凝聚，这样就会使尘粒和气体得到分离，分离后所得到的冷空气就可以通过风筒来改变方向参与到掌子面的污浊气体循环系统中去。

通过此技术的应用能够将绝大多数的粉尘以及有害气体吸除掉，从而对掌子面的空气质量进行一定的改善，并且能够降低隧道施工中的通风费用。与此同时和压入式通风进行配合使用，可以较有效的解决隧道施工通风消烟除尘的目的。

湿式除尘设备的基本构成：

湿式除尘设备主要包括以下几部分，分别为：隧道轴流通风机、自制的行走工作平台以及冲击水浴式除尘器等等，如图2～3所示。

（1）设备动力系统介绍。湿式除尘设备动力主要采用的是洞内的380V动力电，要按照通风机所需要的功率来明确掌子面的电压降。在隧道内部准备一台能够移动的变压器，同时配备相应规格的电缆。

（2）设备吸尘系统介绍。主要是通过一台轴流通风机进行烟尘的吸入，从拱顶位置将污浊的空气吸入。轴流通风机的功率为55kW。

（3）设备行走系统介绍。主要是通过一台自制的台架当成移动工作平台。隧道所用的轴流通风机设置在喷射混凝土的台架顶部。

图2 湿式除尘法的基本构成

图3 湿式除尘设备横断面示意图

（4）冲击水浴式除尘设备介绍。冲击水浴式除尘设备主要包括以下几部分，分别为：通风机、除尘器、排泥浆设备以及水位自动控制装置等等，如图4所示。

图4 冲击式除尘器工作原理示意图

具有烟尘的空气进入到进气室3之后会和洗涤液进行混合，相对比较粗的尘粒因为受到惯性的作用而进入到液体中，但是相对比较细的尘粒就会跟随气体一起经过“S”形叶片通道2（通过速度为18～35m/s），气体通过通道位置时会对液体造成比较强烈的冲击，就会形成非常大量的水花，这样就能够和液体进行充分的接触，尘粒就会和液滴充分融合在一起，使空气得到净化。得到净化之后的气体需要通过气液分离室10以及挡水板4，在将水滴去除之后排出。和液滴融合后的尘粒会下降到漏斗的底部位置，并且会按照规定时间间隔排出。设备内部水位的高低是通过溢流箱8来控制的，在溢流箱的顶盖上具有自动控制装置6来控制水位情况，用来确保除尘器的水位处于恒定状态，这样就能够有效确保除尘效率的稳定可靠。若是所用的除尘器体积比较小，那么可以使用比较简单的浮漂来进行水位的控制。针对此项隧道施工通风消烟除尘来说，单位长度叶片处理风量可以采用5000～6000m3/（h·m）。

4 结束语

随着民经济的快速发展，我国的铁路隧道工程也在飞速增加。铁路已成为国家实现经济进步的重要命脉。对铁路施工的要求标准的逐步提高使得施工难度也随之提高。因此我们必须注意铁路隧道施工过程中技术的提高，要准确把握各个施工要点，满足铁路发展需求。

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1004-7344（2016）36-0208-02

2016-12-10