论文部分内容阅读
摘要：铁路隧道施工是整个铁路的关键环节，施工技术的选择，既要考虑所处位置的自然地理条件，还要考虑地质条件的制约，采用合适的施工技术工艺，方可提高施工的技术水平，确保施工安全。本文结合多年工作实践，对铁路隧道施工中相关技术的选择进行了探讨。
关键词：铁路隧道；施工技术
一、隧道开挖及支护技术的选择
铁路隧道施工开挖及支护技术的选择，要结合隧道的总体施工安排，进行动态的控制，以提高隧道施工的效率和质量。
（一）开挖
根据隧道地质条件，选择适合的开挖方法。一般来说分为全断面法开挖及台阶分部法开挖。全断面法施工钻孔时可配备多功能台架配合风钻，一次性爆破成型；台阶分部法施工时，可分别在上台阶和下台阶位置用多功能平台风钻机进行打眼，分别开挖支护成型。根据隧道每天的最大出渣量，配备装渣、出渣的机械设备，掌子面用挖掘机装渣。考虑到隧道断面和施工场地的狭窄，选用外形尺寸合适、经济实用的自卸汽车进行出渣作业。
（二）初期支护
初期支护体系一般由超前管棚、超前小导管、系统锚杆、钢支架及喷射混凝土等构成。管棚采用外径80mm、长6m的钢管加工。根据每组管棚的长度要求，用1m长的40mm钢管将80mm的钢管逐根套接以控制管棚的顺直度，再将80mm的钢管焊接。钢管沿纵向每30cm钻孔一个，孔眼呈梅花形布置。管棚环向间距33cm，纵向搭接长度为2m，外插脚控制在5°～7°。管棚之间采用40mm小导管，水泥—水玻璃双液注浆泵注浆加固。Ⅳ级、Ⅴ级围岩一般采用小导管超前支护。小导管采用42mm热轧无缝钢管，钢管壁厚3.5mm，单根长3.5m，每2.4m一环。小导管利用风钻钻孔，钻进至设计孔深后利用高压风吹净孔眼内的粉尘及岩石碎屑，然后再采用人工锤击或风钻钎尾顶入小导管。其余地段可以采用自进式锚杆、砂浆锚杆作为系统锚杆和喷射混凝土支护体系，局部地段设格栅或型钢刚架。80mm长管棚一般采用Z-GP150型管棚钻机施工，锚杆采用人工风钻打孔，注浆泵注浆，TK500湿喷机喷射混凝土。
（三）二次衬砌
衬砌按照“仰拱先行、拱墙整体衬砌紧跟”的原则进行施工，根据施工技术规范、设计文件及上级相关要求制定衬砌的施工时机。对自稳性很差的围岩，尽早施作衬砌，以策施工安全。一般仰拱与开挖面保持30～90m，衬砌与掌子面保持90～ 200m。仰拱施工采用架设栈桥，每8～10m跳段开挖及浇筑混凝土，人工绑扎钢筋，浮放仰拱架，混凝土灌车运至工作面溜槽入仓，插入式振捣器振捣，人工整平。衬砌施工与开挖平行进行，每个工作面配备1台12m自行式全断面液压钢模衬砌台车，用混凝土搅拌运输车运至工作面，混凝土输送泵灌注，附着式振捣器捣固。
二、防水施工技术的选择
目前隧道防水一般采用复合式防水层。
（1）基面处理。防水隔离层铺设之前要详细检查初期支护表面的平滑程度。初期支护的喷锚面往往是不平整的，而且可能有凸出的锚杆、网片等金属构件。因此，必须将基面上外露的锚杆等铁件切除，并用砂浆抹平。检查喷锚面的平整度，控制其宽深比小于7∶1，超出规定的可用细粒混凝土找平；（2）铺设透水管；（3）防水隔离层的铺设。①防水材料选型。根据隧道围岩的富水程度，对于富水地段采用拉伸强度较高的EVA型复合式防水板，对于弱富水地段則采用一般的LDPE型复合式防水板，一般幅宽2.1m，厚度均为1 mm，以300g/m2土工无纺布作垫层，无纺布与防水板呈带状点式粘连，带间距为1.0m。②防水隔离层的固定。先将土工布用头部带热熔衬垫的专用射钉固定在初期支护上，防水板则随之用热焊机粘连在固定无纺布的热熔衬垫上。施工中，无纺布的铺设应顺着初期支护表面弧形布置，坚持宁松勿紧的原则。铺设顺序一般为先拱顶、后边墙。射钉呈梅花形布置，拱顶部间距为0.5m，边墙间距为1.0m。在往热熔衬垫上热粘防水板时，应按照热焊机所规定的温度、电压等技术要求，严格控制压焊时间，以防止出现熔漏或时间短焊不上的现象。③接缝焊接。防水板搭接长度为10cm，幅间焊接采用SYW-B型热熔式塑料焊机，这种焊机采用内藏式电热管加热电楔，上下金属网花施压锟曲双链条，双链轮驱动，电子数显，自动恒温，，通过上下施压锟将热量传递到防水板表面，随着焊机的行走，上下施压锟将已热熔的防水板压合在一起。操作时，根据实际情况调整温度和工作速度的关系，，达到最佳的焊接质量。对于边角、沟等处或修小块空洞而不能使用焊机的地方，用手平嘴热风焊枪焊接。
三、通风技术的选择
隧道施工钻眼、爆破、装渣、喷射、内燃、运输、开挖等过程中，难免产生各种有害气体，再加上隧道内的岩尘混杂，使得隧道的空气污浊，危害施工人员的身体健康。随着隧道的纵深开挖，内部的温度和湿度不断提高，施工通风的难度极大，没有办法更换或者净化隧道内部的空气，无法提供良好的劳动环境条件，从而降低工效。铁路隧道通风技术，主要是针对施工过程中安全生产，以保证施工人员的身体健康。通过有效的通风，为隧道提供足够的新鲜空气，并稀释和排除有害气体，降低内部的粉尘浓度。
（1）在施工过程中，为了防止从洞中排放出来回风流被重新吸入进入洞中构成循环风，所以将出风口位置与隧道口两者之间的距离一定要超过30m。应该将通风管抬高并挂于洞壁拱腰处，能有效避免对流水作业以及其他相关操作工序造成不良影响。风管口位置与掌子面之间的路程还保持在有效射程范围，不仅能确保隧道的通风效果，还能防止因为爆破施工而对风管造成破坏。除了通风管设置，还要综合应用其他防尘技术。譬如压气水幕降尘、捕尘器除尘等，同时优化配置通风设备，譬如通风机匹配直径为1.8米的风管，提高通风机的性能。
（2）铁路隧道施工需要长距离通风，需要重点防止漏风和降低风阻，以确保百米漏风率和通风阻力系数符合设计的规范标准。首先，选择材料良好的风管，隧道的洞口高压风区域内，在以塑胶布为材料的风管上裹上长丝条纶纤维基布，以及压延PV塑料，提高风管的光洁度和降低流动摩擦阻力系数，起到抗老化、抗燃、抗静电和防水的作用，风管的焊接可采用热塑法、缝纫法、高频焊接法等；其次，加长风管的同时，减少接头的数量，以减少漏风和局部阻力，降低加工成本。譬如某特长铁路隧道的风筒管节长30米，有效实现防漏风和减少阻力的效果；再次，对风管进行改进加工，用混织胶布和强力胶粘结工作面风管，在接近洞口的1000米位置，用塑胶部和电热塑机加工的方法，封堵所有的针眼；最后，风管联接方式的改进，用薄钢板职称钢圈，加焊在风管的接头位置，然后接头套上两节端口，并用软铁丝固定，形成单反力的包覆结构，控制变形和泄露，并提高性能稳定性。
（3）通风系统的维护管理，为了保持通风系统稳定的工作状态，要提高检查的次数，尤其是长软管，发现漏风之后要及时修补、调整或者更换。并委派专人进行风量、风压、风速的日常测试，将测试结果记录在案，方便整体维护管理通风系统。
结语
综上所述，针对铁路隧道施工技术现状，笔者认为施工技术的选择，既要考虑所处位置的自然地理条件，还要考虑地质条件的制约，采用合适的施工技术，方可提高施工的技术水平，确保施工进度、施工质量和施工安全。
参考文献：
[1] 袁风磊.关于铁路的隧道施工技术研究[J].黑龙江科技信息，2013，06：282.
[2] 吕和蔼.长大铁路隧道施工难点及技术措施研究[J].隧道建设，2012，S1：55-58.
[3] 王勇.浅议复杂地质条件下铁路隧道施工技术[J].科技创业家，2013，04：27+30.
关键词：铁路隧道；施工技术
一、隧道开挖及支护技术的选择
铁路隧道施工开挖及支护技术的选择，要结合隧道的总体施工安排，进行动态的控制，以提高隧道施工的效率和质量。
（一）开挖
根据隧道地质条件，选择适合的开挖方法。一般来说分为全断面法开挖及台阶分部法开挖。全断面法施工钻孔时可配备多功能台架配合风钻，一次性爆破成型；台阶分部法施工时，可分别在上台阶和下台阶位置用多功能平台风钻机进行打眼，分别开挖支护成型。根据隧道每天的最大出渣量，配备装渣、出渣的机械设备，掌子面用挖掘机装渣。考虑到隧道断面和施工场地的狭窄，选用外形尺寸合适、经济实用的自卸汽车进行出渣作业。
（二）初期支护
初期支护体系一般由超前管棚、超前小导管、系统锚杆、钢支架及喷射混凝土等构成。管棚采用外径80mm、长6m的钢管加工。根据每组管棚的长度要求，用1m长的40mm钢管将80mm的钢管逐根套接以控制管棚的顺直度，再将80mm的钢管焊接。钢管沿纵向每30cm钻孔一个，孔眼呈梅花形布置。管棚环向间距33cm，纵向搭接长度为2m，外插脚控制在5°～7°。管棚之间采用40mm小导管，水泥—水玻璃双液注浆泵注浆加固。Ⅳ级、Ⅴ级围岩一般采用小导管超前支护。小导管采用42mm热轧无缝钢管，钢管壁厚3.5mm，单根长3.5m，每2.4m一环。小导管利用风钻钻孔，钻进至设计孔深后利用高压风吹净孔眼内的粉尘及岩石碎屑，然后再采用人工锤击或风钻钎尾顶入小导管。其余地段可以采用自进式锚杆、砂浆锚杆作为系统锚杆和喷射混凝土支护体系，局部地段设格栅或型钢刚架。80mm长管棚一般采用Z-GP150型管棚钻机施工，锚杆采用人工风钻打孔，注浆泵注浆，TK500湿喷机喷射混凝土。
（三）二次衬砌
衬砌按照“仰拱先行、拱墙整体衬砌紧跟”的原则进行施工，根据施工技术规范、设计文件及上级相关要求制定衬砌的施工时机。对自稳性很差的围岩，尽早施作衬砌，以策施工安全。一般仰拱与开挖面保持30～90m，衬砌与掌子面保持90～ 200m。仰拱施工采用架设栈桥，每8～10m跳段开挖及浇筑混凝土，人工绑扎钢筋，浮放仰拱架，混凝土灌车运至工作面溜槽入仓，插入式振捣器振捣，人工整平。衬砌施工与开挖平行进行，每个工作面配备1台12m自行式全断面液压钢模衬砌台车，用混凝土搅拌运输车运至工作面，混凝土输送泵灌注，附着式振捣器捣固。
二、防水施工技术的选择
目前隧道防水一般采用复合式防水层。
（1）基面处理。防水隔离层铺设之前要详细检查初期支护表面的平滑程度。初期支护的喷锚面往往是不平整的，而且可能有凸出的锚杆、网片等金属构件。因此，必须将基面上外露的锚杆等铁件切除，并用砂浆抹平。检查喷锚面的平整度，控制其宽深比小于7∶1，超出规定的可用细粒混凝土找平；（2）铺设透水管；（3）防水隔离层的铺设。①防水材料选型。根据隧道围岩的富水程度，对于富水地段采用拉伸强度较高的EVA型复合式防水板，对于弱富水地段則采用一般的LDPE型复合式防水板，一般幅宽2.1m，厚度均为1 mm，以300g/m2土工无纺布作垫层，无纺布与防水板呈带状点式粘连，带间距为1.0m。②防水隔离层的固定。先将土工布用头部带热熔衬垫的专用射钉固定在初期支护上，防水板则随之用热焊机粘连在固定无纺布的热熔衬垫上。施工中，无纺布的铺设应顺着初期支护表面弧形布置，坚持宁松勿紧的原则。铺设顺序一般为先拱顶、后边墙。射钉呈梅花形布置，拱顶部间距为0.5m，边墙间距为1.0m。在往热熔衬垫上热粘防水板时，应按照热焊机所规定的温度、电压等技术要求，严格控制压焊时间，以防止出现熔漏或时间短焊不上的现象。③接缝焊接。防水板搭接长度为10cm，幅间焊接采用SYW-B型热熔式塑料焊机，这种焊机采用内藏式电热管加热电楔，上下金属网花施压锟曲双链条，双链轮驱动，电子数显，自动恒温，，通过上下施压锟将热量传递到防水板表面，随着焊机的行走，上下施压锟将已热熔的防水板压合在一起。操作时，根据实际情况调整温度和工作速度的关系，，达到最佳的焊接质量。对于边角、沟等处或修小块空洞而不能使用焊机的地方，用手平嘴热风焊枪焊接。
三、通风技术的选择
隧道施工钻眼、爆破、装渣、喷射、内燃、运输、开挖等过程中，难免产生各种有害气体，再加上隧道内的岩尘混杂，使得隧道的空气污浊，危害施工人员的身体健康。随着隧道的纵深开挖，内部的温度和湿度不断提高，施工通风的难度极大，没有办法更换或者净化隧道内部的空气，无法提供良好的劳动环境条件，从而降低工效。铁路隧道通风技术，主要是针对施工过程中安全生产，以保证施工人员的身体健康。通过有效的通风，为隧道提供足够的新鲜空气，并稀释和排除有害气体，降低内部的粉尘浓度。
（1）在施工过程中，为了防止从洞中排放出来回风流被重新吸入进入洞中构成循环风，所以将出风口位置与隧道口两者之间的距离一定要超过30m。应该将通风管抬高并挂于洞壁拱腰处，能有效避免对流水作业以及其他相关操作工序造成不良影响。风管口位置与掌子面之间的路程还保持在有效射程范围，不仅能确保隧道的通风效果，还能防止因为爆破施工而对风管造成破坏。除了通风管设置，还要综合应用其他防尘技术。譬如压气水幕降尘、捕尘器除尘等，同时优化配置通风设备，譬如通风机匹配直径为1.8米的风管，提高通风机的性能。
（2）铁路隧道施工需要长距离通风，需要重点防止漏风和降低风阻，以确保百米漏风率和通风阻力系数符合设计的规范标准。首先，选择材料良好的风管，隧道的洞口高压风区域内，在以塑胶布为材料的风管上裹上长丝条纶纤维基布，以及压延PV塑料，提高风管的光洁度和降低流动摩擦阻力系数，起到抗老化、抗燃、抗静电和防水的作用，风管的焊接可采用热塑法、缝纫法、高频焊接法等；其次，加长风管的同时，减少接头的数量，以减少漏风和局部阻力，降低加工成本。譬如某特长铁路隧道的风筒管节长30米，有效实现防漏风和减少阻力的效果；再次，对风管进行改进加工，用混织胶布和强力胶粘结工作面风管，在接近洞口的1000米位置，用塑胶部和电热塑机加工的方法，封堵所有的针眼；最后，风管联接方式的改进，用薄钢板职称钢圈，加焊在风管的接头位置，然后接头套上两节端口，并用软铁丝固定，形成单反力的包覆结构，控制变形和泄露，并提高性能稳定性。
（3）通风系统的维护管理，为了保持通风系统稳定的工作状态，要提高检查的次数，尤其是长软管，发现漏风之后要及时修补、调整或者更换。并委派专人进行风量、风压、风速的日常测试，将测试结果记录在案，方便整体维护管理通风系统。
结语
综上所述，针对铁路隧道施工技术现状，笔者认为施工技术的选择，既要考虑所处位置的自然地理条件，还要考虑地质条件的制约，采用合适的施工技术，方可提高施工的技术水平，确保施工进度、施工质量和施工安全。
参考文献：
[1] 袁风磊.关于铁路的隧道施工技术研究[J].黑龙江科技信息，2013，06：282.
[2] 吕和蔼.长大铁路隧道施工难点及技术措施研究[J].隧道建设，2012，S1：55-58.
[3] 王勇.浅议复杂地质条件下铁路隧道施工技术[J].科技创业家，2013，04：27+30.