1、关于铁路浅埋隧道施工技术的探究摘要：随着人们对隧道围岩和支护问相互作用的认识的深入，对隧道开挖与支护尤其是浅埋、软弱地质条件下的开挖与支护及时得到了长足发展，但在铁路浅埋隧道开挖与支护施工中尚未有一套完整的施工工艺及措施，同时隧道的开挖与支护对整个隧道的质量安全具有关键性的作用，因而严格控制其施工技术及施工质量对隧道施工具有重要意义。本文论述了铁路浅埋隧道施工工艺及各工艺施工质量控制要点，并从多角度论述了施工中关键施工技术。 关键词：铁路；浅埋；隧道施工；测量；技术 中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号： 1. 隧道施工测量 施工测量在隧道工程中起着相当重要的作用，一般可分为两个部分
2、:一是保证隧道开挖按规定的精度要求贯通；二是严格控制超欠挖使衬砌结构符合设计要求。其中贯通测量尤为重要，这主要由于高速铁路要求的线路平顺度高，道床要求精度高，特别是无碴道床，因此线路采用的曲线半径大。而贯通误差过大，在普速铁路中，由于线路曲线半径小，标准低，贯通后，通过线路拟合能较为容易的调整贯通误差引起的线路平顺度，一般也不会造成土建工程的报废；而在高速铁路中，贯通误差过大，线路很难拟合，往往会造成土建工程的报废，以顺应线路的平顺度。为做好隧道施工测量，一般按“先总体、后局部”的控制的原则开展工作。 “先总体”即洞外总体控制，作为指导隧道施工的测量工作，在隧道施工前要建立具有必要精度的、独立
3、的隧道洞外施工控制网，宜优先采用 GPS 测量，洞口不能少于三个平面控制点作为引测进洞导线点的依据。 “后局部”即洞内分级控制。洞内平面控制洞内控制点控制正式中线点,也是洞内二次衬砌和洞内其他建筑物施工放样的必要依据，正式中线点控制临时中线点；临时中线点控制掘进方向。洞内高程控制与平面控制方法一样，即采用临时水准点控制开挖面的高低，正式水准点控制洞内衬砌和洞内建筑物的高程位置。一般选取两条进洞联系边向洞内同时传递方向和坐标，以代替过去洞内与洞外导线单一连接方式。这种传递方式可以使洞外与洞内的导线闭合进行检核，也可以提高洞内导线贯通精度。 2. 施工工艺及质量控制要点 2.1 地表注浆加固 其主
4、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。 2.2 超前支护 一般隧
5、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
6、先用铁素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。 2.3 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 10-15o，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”的原则，每循环进尺应控制在 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
7、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 范围内围岩做超前坍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；对管式注浆锚杆、超前钢插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。 2.4 中间支护系统的拆除 拆除时间应结合其对后续工序的影响并同股沟围岩监控
8、量测确定，应保证其变形处于允许范围内方可进行，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，最后将钢构件采用气焊割断。 2.5 明挖段施工 压顶梁施工。其为条形承台基础，其施工工艺一般为测量放线-基坑开挖-桩头剔凿-混 凝土垫层浇筑-钢筋绑扎及模板支护-混凝土浇筑及养护等；因其作为初期支护的一部分因此内侧模板必须定位准确，并严格控制其道隧道轴线距离，以防止距离过小入侵二衬，距离过大导致护拱拱架无法与其正
9、常连接； 护拱施工。一般用工字钢作为主架，拱架间距辅以钢筋网，拱架内侧全部挂模，外侧则从压梁顶到 1/3 弧长范围内挂模，为避免施工时发生漏浆现象模板安设时必须紧密，对过大的缝隙必须提前用锚固剂或水泥砂浆封堵； 混凝土浇筑。浇筑前应在拱圈内采取必要的支撑措施以增加拱架的稳定性，施工用混凝土应严格控制水灰比、坍落度，避免混凝土离析，大量浆液从模板缝渗漏，浇筑应采用对称浇筑的方式以免单侧混凝土压力过大导致拱架失稳； 片石混凝土回填。护拱施工完成后并达到一定强度后即可进行片石混凝土回填，回填也应采取对称回填，应控制拱圈两侧高差在 0.5-0.8m范围内，单层回填厚度不超过 1.0m，回填一般采用人工
10、与机械配合回填，片石间应留有空隙以便让混凝土将片石完全包裹以保证回填段施工质量。3. 隧道施工关键技术 3.1 超前注浆固结地层 因隧道穿越地层为砂质粘土,局部地段为海冲击砂层,地下水丰富。设计采用32 mm 超前小导管超前注浆固结地层,封堵地下水。小导管长315 m , 在一般地段布置在开挖轮廓线外拱部 120范围内,砂层富水地段采用76 mm 管棚与32 mm 小导管共同注浆加固地层,并在开挖面上台阶按 1.0 m 1.0 m 间距布置,注浆作业采用 KBY-50/70 及 HFV -5D 双液注浆机注浆,注浆压力管棚控制在 0.60.8 MPa , 小导管控制在1.2MPa 。注浆作业由
11、下向上后退施工,两侧分别向中间进行,最后完成拱顶注浆。 采用上述注浆后,在开挖时围岩稳定,没有产生坍塌或大变形情况,注浆效果明显。注浆用水泥水玻璃双液浆,配合比经试验确定,其凝结时间、固结强度必须达设计要求,达到固结岩体、提高岩体稳定能力及防水止水的效果。 3.2 超前引排地下水 隧道位于地下水位以下,开挖后大量地下水涌入隧道内,给施工带来很大影响,同时由于地下水的作用,粘土层在地下水的作用下软化,水量大时成流塑状, 造成拱脚下沉、两侧涌泥,支护结构下沉,施工极为困难,为保证施工安全,经多次研究决定采取降水措施。由于区间隧道位于深圳市繁华的深南大道下,两侧建筑物密布,无法进行地面降水,根据现场
12、实际情况,结合地质情况,最后采用隧道内超前排水和隧道内降水两项措施,成功地解决了地下水对施工的影响问题。 超前排水 超前引排水在全部区间隧道内采用,排水效果明显,基本保证拱脚至隧道底部以上处于少水状态,改善了施工条件,保证围岩稳定,超前排水设计。钢管内排引的地下水由排水管道直接排入集水井排出。108 mm 钢花管采用地质钻机钻孔并推管入孔,仰角为 13,钢管分段组装,分段长度 4 5 m , 丝扣连接,左右两侧各布置 1 个,随着开挖的进行分段拆除。 隧道内降水 在第四系残积砂质粘土地段,由于地层渗透性差,采用超前引排水效果不明显,开挖作业时,地下水仍较大,为保证顺利施工,采用轻型井点降水。轻型井点采用50mm 轻型井,井点布置。井点在下台阶开挖完成地段布置,井点布置斜插角度为 2025,井垂直深度大于 3.0 m , 即降水深度大于底板以下 3.0 m 。纵向每 5.0 m 布置 1 组,每组在隧道两侧各布置 2 口,用 JSJ30 型射流泵将井点管连接吸排地下水。 参考文献： 1 高速铁路工程测量规范 （TB10601-2009）中国铁道出版社.2010 年. 2 叶建延、李林峰.浅谈永龙隧道光面爆破.华东公路出版社.2010 年第 2 期. 3 铁路隧道防排水施工技术指南 （TZ331-2009）中国铁道出版社.2009 年.
