铁路工程大断面隧道开挖技术探讨

张利新

（中铁四局集团第一工程有限公司　安徽合肥　230041）

1　引言

由于施工作业空间狭窄和隧道施工小型施工工区，施工机械难以施工，难以施工。大断面隧道的建设主要是指建设通道面积20～100m2的隧道工程。大断面隧道横截面积较大，施工规模较大，施工工艺较为复杂。过程繁琐，施工质量有很多影响因素。因此，对建设项目管理提出了更高的要求。因此，完善大断面隧道施工管理，提高隧道施工的施工技术水平，保证施工质量合格，成为隧道施工管理的重要环节。这也是确保大断面隧道顺利施工的关键措施。

2　大断面隧道综述

某隧道的施工地点是丘陵地貌，山脉沿东西方向延伸，最高点是某山（地名），这是154.5m，穿过隧道轴线的最大高程为127m，南北入口应置于土石之中，陡峭的采矿表面，洞体段的自然坡度为20～35°，坡度较陡。沿隧道山丘基本上覆盖着第四纪斜坡的残积土层，植被茂密，山坡南坡盖层厚度大，没有基岩暴露，山坡北坡盖层厚度小，基岩部分露出。

3　大断面隧道开挖技术

3.1　隧道开洞和洞体施工过程

（1）进洞施工。对于隧道洞口施工，雨季应尽可能避免施工，施工前应完善洞口的排水系统。洞室施工方案通常采用上下写作施工作业方式，分层开挖支护，为加快施工进度，同时开挖明洞，阳坡，大门和明洞一体化施工。进洞时，可通过事先对管棚进行灌浆加固的方式进行作业，并利用钢支架在洞内施工时关闭隧道开挖段，竖设现场钻孔钢拱，进入先进的钢管和注浆操作。

（2）明洞施工。在明洞施工前，应在洞穴旁边设置拦截沟，并将拦截沟连接到路基排水系统。明洞和斜坡的挖掘通常采取从外到内，从上到下，从分层部分挖掘的形式。在开挖到设计标高后，应对隧道基础进行处理，以确保基础得到满足。在项目施工要求后，立即支撑模板并扶强筋，竖设明洞外模，浇注混凝土。混凝土强度达到设计要求后，拱圈外应平整，铺设防水板。明洞的回填可以回填土石层，与隧道入口上坡形成良好的重叠。

（3）开挖大型隧道隧道。由于隧道横截面面积较大，因此大断面隧道不利于隧道开挖后的应力再分配，而且，隧道底部的应力集中过大，拱顶不稳定。这使得容易在隧道周围造成土壤松散现象。为避免施工过程中发生安全事故，有必要合理确定隧道施工方案。在这一阶段，在大断面隧道开挖施工中，有多种开挖方式，主要有台阶法，圆弧引导法，CD法，CRD法，双侧壁导坑法等，当时，应根据项目的实际地质情况选择最合理的开挖方式。一般来说，对于岩性较好的地层，采用台阶法。在开挖岩性很差的地层时，通常采用分段开挖方法。

3.2　提前支持施工工作

（1）超前大管棚。对于地质条件不利的断层破碎带和富水地层，超前大管棚预注浆通常用于推进隧道施工支护，大管棚预注浆用于在隧道内形成掩护窗帘和炮弹挖掘现场。提高工程建设的安全性。大管棚通常由φ108热轧无缝钢管制成，深度钻入管内，间距为0.5m，孔径约为6～8mm，采用梅花形交错孔增加浆料的渗透性。钻孔完成后，插入加工好的钢管，用水泥封闭钢管口周围的孔。这些操作完成后，水泥浆通过高压注入钢管中，并穿过孔壁周围的孔。巩固周围围岩的作用。

（2）超前小导管施工。首先应使用喷射混凝土密封挖掘的剖面和面部。完成关闭后，按照圆周间距直径约0.4m开始钻孔。钻孔直径应超过钢管直径20mm。通常使用直径直径40mm的热轧无缝钢管作为小导管，并且管尖是锥形的。完成小导管安装后，应灌装水泥浆，并及时检查灌浆效果。对于灌浆来说，填充孔和灌浆是及时的。

3.3　隧道防水施工

（1）环向透气盲管密度不当。成因：隧道内地下水的分布通常不均匀，设计时间间隔相等。防治措施：根据现场开挖地下水的分布情况，根据循环透气盲管的布置距离，在地下水丰富的地方加密盲管和干燥处适当增大间距。

（2）侧壁下的水平排水管堵塞。原因：①预埋管道长度不够，有包覆喷嘴；②立式，卧式排水管安装位置不准确，管口处无明显沟壁；③暂时堵塞没有适当的材料，喷嘴，泥浆等。活口。预防和控制措施：①侧向排水管的长度应超过沟槽的长度；②垂直和水平排水管应精确安装，喷嘴应露出沟壁；③在施工期间，管道的喷嘴应暂时用编织袋塞住。

（3）隧道内路面切口处的水。形成原因：①地点有丰富的地下水，但没有盲沟安装在引水沟的地方。②虽然在路面平整层设置了水平排水盲沟，但盲沟被透水层包围，水泥被破坏。泥浆的渗透阻塞了排水通道并阻止排水。③盲道两端未连接隧道纵向排水道，导致盲疏排水功能无效。防治措施：①施工应根据地下水的发展情况，盲沟的数量应足以安装；②使用质量好的盲沟材料时，施工应严肃认真，注意防止损坏，堵塞，切断；③发现道路施工时要从适当的水槽范围内，准确查明漏水原因；④根据泄漏原因，采取控制措施。

（4）隧道洞口顶部截水沟未及时施工，砌体厚度不足，砂浆未满，导致隧道顶部的稳定性受到影响。造成原因：①施工单位的工作程序安排不妥，洞内顶部排水不够重视；②施工队伍以次充好、偷工减料。防治措施：①隧道顶部的拦截沟必须先施工，保证质量；②主隧道工程施工前，隧道顶部的截水沟必须经过监理验收合格。

3.4　初期支护施工

（1）混凝土的喷射。为提高混凝土的喷出质量，应采用湿喷法进行隧道初始支护，利用32.5普通硅酸盐水泥，为了提高混凝土的凝结效果，应适当加入加速促进剂。施工过程是通过喷射机将混凝土直接喷洒在隧道内的岩石表面上。

（2）锚杆施工。锚杆可以有效地起到支撑围岩的作用，提高各层间的摩擦阻力。在隧道开挖和初步喷射混凝土完工后，应及时安装锚杆。螺栓通常采用符合国家标准要求的高张力无缝钢管制造。在隧道施工作业的这个阶段，螺栓的安装方法通常选自自钻式螺栓。通过在螺栓的前部安装合金钢钻头，连续钻出锚杆作为钻杆。钻完成螺栓安装后，应从锚杆底部浇注水泥浆，并及时用快干水泥浆密封钻孔。

（3）钢拱架支撑的施工。钢拱架应在加工场制作完成。为保证钢拱架安装质量，应保证钢拱架沿隧道周边的偏差在30mm以内，翘曲偏差应在20mm以内。钢拱单元应在开挖面装配成一个完整的钢拱，并用连接螺栓固定。安装钢拱后，应在每个接头处加入砂浆螺栓，以充当锁定锚以确保钢。拱门的安装非常牢固。

（4）钢筋网安装。对于钢筋支撑的情况，钢筋网可以直接焊接到2个钢支撑的外弧上。如果没有钢支撑，钢网和锚杆可以焊接并固定在隧道开挖的围岩表面上。

（5）防水层的构造。对于大断面隧道，通常需要在混凝土喷层与二次衬砌之间增加防水层，以提高隧道的防水效果。防水层的防水材料通常结合土工布和塑料防水片。需要说明的是，为防止防水层受损，在防水层施工时，应先使用大粒石和混凝土基础上的凸起岩石。脱开并擦平，然后安装防水层。

4　结束语

综上所述，目前在铁路隧道施工过程中，大断面铁路隧道施工占有较大比重，随着经济发展和技术进步，大断面铁路隧道施工也在不断推进。在资金和技术支持下，大型铁路隧道建设项目的数量和规模不断扩大。但是，如果大断面铁路隧道施工技术不规范或不合理，很容易造成塌方，严重影响铁路施工质量和使用价值。因此，施工人员在施工大断面铁路隧道时，必须明确施工现场的条件，如天然环境，地质构造等，严格按照设计图纸，标准的要求施工，以提高铁路隧道大断面施工质量，从而促进经济发展和社会进步。

[1]赵春平.超大断面铁路隧道施工技术要点探讨[J].建材与装饰，2017（32）：276～277.

[2]樊明军.大断面隧道施工技术研究[J].黑龙江交通科技，2013（12）：105～106.

[3]梅志远.浅谈铁路大断面隧道施工技术及控制要点[J].中国新技术新产品，2015（23）：120.

[4]陈林海.浅谈重载铁路软弱围岩隧道超大断面与超小净距断面转换施工技术[J].建筑·建材·装饰，2015（10）：241～242.