高速铁路隧道工程施工技术

曹爱华

郑州铁路技师学院（450000）

我国在吸收其他国家发展经验的基础上形成了具有自身特色的高速铁路隧道工程施工技术[1]。铁路隧道作为一种空间有限的构筑物，相较于其他类型的工程，作业面更多、整体情况更为复杂。高速铁路的建设进度主要取决于隧道工程的施工进度，因此要充分考虑高速铁路隧道工程的实际情况，选择合适的施工技术。

1 工程概况

某铁路隧道与国道相邻，整体为南北走向，埋深达到110 m；设计时速为80 km/h；隧道内部采用灯光照明；隧道进出口位置的左右洞门均采用端墙式结构。隧道内部的围岩以Ⅳ级和Ⅴ级为主；受地质构造运动的影响，存在十分明显的裂隙。

2 超前地质预报技术及其预报流程

使用超前地质预报技术，能够在高速铁路隧道建设过程中预防各种突发地质灾害，降低事故发生的概率，从而保障施工人员安全及设备安全，进而确保整个工程顺利完成。

2.1 振源布置

相关工作人员首先要对施工现场及其周边区域进行地质勘测，并对主体部分的构造进行分析，通过计算得出隧道爆破的第一个爆破孔位置，如在作业面的15 m 处、20 m 处等[2]。同时，还要计算出与爆破孔相关的数据，主要包括爆破孔的深度、直径及爆破孔与隧道底部的距离等。在爆破孔位置及相关数据确定之后，还要确定爆破孔的倾斜角、孔间距及爆破数量等。所有的爆破数据均计算、确定之后，需要在施工处进行标记，同时做好爆破准备工作，等待爆破指令的下达。

2.2 传感器布置

首先需要计算出传感器与施工面的距离，然后再测量和计算出传感器与最后一个爆破孔的距离，并在该位置两边的侧壁之上安装两个传感器[3]。在相关测量、计算工作完成之后，开始钻孔。在完成钻孔作业之后，用锚固剂将钻孔填满，以使插入到钻孔中的传感器管套保持稳固，进而保障传感器能够顺畅、准确地接收到振波信息。

2.3 测试和结果分析

图1 地震波反射法探测工作示意图

将工程数据及相关参数输入电脑，同时将传感器插入管套并与信号传输电缆连接，然后启动记录仪进行线路检查和噪声检查并生成隧道影像点图。在此基础上，施工人员根据现场的实际情况及地质学相关理论，判断隧道前方可能出现的异常地质情况，如地质性质、地质位置及整体规模大小等，然后将结果与最初的设计进行比较分析，如果存在偏差，就需要向相关设计单位提出变更设计申请。图1为地震波反射法探测工作示意图。

3 施工技术

3.1 明洞施工

本工程主要采用明挖法。同时，根据设计的要求，需要同时开展左右线洞口的开挖和防护工作，这样能够避免因相互影响而出现安全风险。由于隧道内部岩石的等级为Ⅳ级和Ⅴ级，所以为了减小施工对周围岩石的扰动，主要采用风镐和机械配合的方式进行挖掘[4]。具体过程如下：首先，在对洞口位置进行挖掘前，需要在洞口坡口之外隧道的横断面方向上设置观测点，对施工的相关措施进行检测，同时在坡顶外采取双向截水措施，以此来阻止地表水对洞门的冲刷，避免形成相应危害；其次，按照设计要求，需要对边仰坡放线，要最大化减少放线作业对洞口处地层的扰动。对洞口进行施工之前，需要完成仰坡的施工，并对山披上的石块进行清理，防止出现危险。

3.2 支护施工

本工程主要采用超前小导管支护方案。

1）预留出靠近岩面的拱架，在挖掘作业面上喷涂混凝土，对开挖面进行封闭处理，避免出现渗漏现象；然后使用钻杆开展钻孔作业；钻孔作业完成之后，将小导管放入孔中，并且导管应该高出孔口20 cm 左右，以方便连接到注浆管[5]。

2）为了促使进入到岩石中的浆液向周围扩散，需要在孔内导管上钻花眼，并且花眼之间的距离应该控制在15 cm 左右。需要注意的是，为了避免出现浆液渗漏问题，在导管尾部50 cm 范围之内不要钻花眼，但是需要在导管上安装止浆阀。

3）在注浆之前，需要在作业面上喷涂混凝土，涂层厚度需要控制在50～100 mm，这样才能够防止出现孔口跑浆的情况。注浆压力需要保持在0.5～1.0 MPa。

3.3 布眼和装药

本工程隧道洞身挖掘主要采用钻爆施工法。为了尽量减小施工对隧道内岩石的扰动，采用了光面爆破技术，同时针对不同的岩石采用相应的爆破方式。

1）在布眼之前，需要对掌子面进行清理，清理完成后采用全站仪对掌子面进行测量，画出开挖轮廓线，并且标记出炮眼的位置，其误差需要控制在5 cm 以下。

2）所有钻孔的底部需要处于同一个垂直面上，并且不能出现打穿或者相互交错的情况。

3）为了便于排水，要保证钻孔分布均匀，并且钻孔的孔斜不能够超过轮廓线10 cm 以上。同时，在钻眼的过程中，施工人员需要对炮眼的方向进行检查，如果发现问题要及时校正；如果炮眼完全不符合要求，就需要废除该炮眼。

通常情况下，该爆破模式主要使用乳化炸药，所以在装填炸药前需要使用高压风进行清理，并且在清理完成之后按照相关要求对起爆药卷进行加工。另外，还要严格按照设计药量进行装填。

3.4 爆破作业

为了保障安全，本工程采用毫秒延时导爆管和洞外连接方式，并使用火雷管进行起爆。爆破点采用复式网络布置方式，这种方式能够提高起爆的可靠性[6]。

1）在对爆管进行连接的时候，不能将爆管拉细，也不能打结；同时，需要使用黑色胶布将火雷管安装在距离爆管10 cm 位置处；另外，当爆破网络布置完成之后，要安排专人进行检查，确认安全后即可进行爆破作业。

2）爆破完成之后，要立即使用通风机进行通风，快速排出烟雾；排烟时间以1 h 左右为准。在排烟完成之后，由专人进行排险，消除安全隐患。

3）在整个爆破施工结束之后，需要安排专人对隧道岩石状况进行检查并做好记录，然后根据实际情况对支护设计进行完善和调整，确保高速铁路隧道施工的安全、顺畅。