论述铁路隧道施工技术常见问题及改进措施

王健　于兴野

【摘 要】随着经济的发展和科技的进步，我国的交通运输业越来越发达，人们对交通运输的要求与标准越来越高，这就需要不断地拓展交通运输方式。目前，我国的铁路隧道工程量不断增加，要求必须提高铁路运输的高效性和安全性。高速铁路隧道建设工程的标准不断提高，施工难度也随之提高，在施工过程中受到许多方面的阻碍。因此我们必须进一步分析当前铁路隧道施工过程中存在的技术问题，不断完善与创新施工技术，提高铁路隧道的施工质量和运行效率。

【关键词】铁路隧道；施工技术；问题与措施

引言

随着我国在西部铁路建设步伐的加快，铁路建设发展有了很大的提升，铁路隧道施工面对的环境越来越复杂，隧道施工具有开挖面积大、施工难度高，技术复杂等特点，要求在铁路隧道施工中要不断提高铁路隧道施工技术水平。

一、我国铁路隧道施工的相关概况和现状

铁路隧道一般是指一个区域内，在地下、山间或者是水下专门开发出来的一条铁路，这条铁路主要是供机车车辆通行。铁路隧道根据其所处的位置分为山岭铁路隧道、城市铁路隧道及水底铁路隧道，具体定义如下：第一类，为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；第二类，为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；第三类，为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。在这三种铁路隧道中，比较常用的是山岭隧道。

我国铁路隧道建设的现状：随着我国铁路隧道技术的不断成熟与发展，隧道施工的速度和质量也在不断提高。目前，我国的铁路隧道的长度发生了变化，以往的铁路隧道距离比较短，现在不仅距离变长而且安全性能较之前也有了较大的进步。当前，我国的铁路隧道不仅仅是在山中、地下，越来越多的水下隧道不断涌现。铁路隧道能够满足地形的要求，同时还能够缩短距离和路线，有效地避免了不良路段对交通条件的影响。根据长期的分析与总结，相关专家发现我国铁路隧道建设施工过程中在以下几个方面比较欠缺：工程地质勘查、水文地质勘探设备与技术、施工速度、机械化操作能力等。这种现状就要求我们必须分析铁路隧道施工中遭遇的各种技术问题。

二、铁路隧道施工技术常见问题

近年来我国铁路隧道施工技术有很大提升，但是由于隧道施工环境的复杂性以及多变性等导致在铁路隧道施工中还是存在一些技术问题有待人们去解决，其主要表现在：

1、隧道沟槽的设计和实施工艺、隧道通风口设计及空气成分净化技术不够成熟。隧道内部挖掘沟槽、设计沟槽比较难，因为必须考虑各方面力度、稳定性和强度的问题，同时也要注重隧道内部通信、电力设备运行的效率。隧道通风口设计及空气成分净化技术是铁路隧道施工技术成熟的标志，但是隧道通风口的距离比较长、工程量大，常常会出现空气质量变差的现象。

2、开挖技术没有得到充分的改进。在当前的开挖技术过程中，Ⅳ、Ⅴ级围岩的开挖采用的是台阶法。虽然在某种程度上降低了施工成本，缩短了施工时间，但是台阶法容易出现拱底围岩松动，这样就大大降低了地基的稳定性，为后期的铁路隧道施工留下了安全隐患。

3、在爆破过程中是否能够精确地控制与稳定爆破范围的技术。 铁路隧道施工的场地有山地、地底和水下，主要集中于山地。 因此良好的隧道挖掘技术是铁路隧道顺利施工的前提与基础，一般都是采用大型机器设备进行挖掘。 为了提高大型机器设备的挖掘质量，充分发挥机器设备的功能，提高挖掘作业的效益，保证挖掘工作者的安全，减少工作人员的工作负担，挖掘方式由传统的分步挖掘逐渐转变为全断面挖掘。 在新型的挖掘技术中，精心控制的爆破技术和岩石固定技术是关键，如果爆破的范围不能够精确控制或者是周围岩石经过挖掘之后不够牢固，就会造成严重的事故，影响铁路隧道的安全性。

4、机制砂喷混凝土湿喷工艺技术不够娴熟、成本比较高并且机制砂技术不够成熟。在隧道开挖过程之后，我们必须通过灌浆技术来加固岩石，长钢管压浆是超前支护的重要体现形式。机制砂喷混凝土湿喷工艺是进行隧道支固的重要条件， 但是机制砂喷混凝土湿喷工艺的成本比较高， 而且机制砂与天然砂存在着较大的差距，不能够完全替代天然砂的功效，严重地影响了隧道的坚固性和安全性。

三、改进铁路隧道工程施工技术的措施

1、开发隧道沟槽施工配套设备和工艺技术，最大化发挥通风设备和空气净化设备的功效。铁路隧道运行需要通信设备和电气设备的支持，因此就必须研发隧道沟槽施工配套设备和工艺技术，以此来提高铁路隧道的经济效益和社会效益，降低施工成本，缩短施工工期。不仅如此，还要提高空气净化设备和通风设备的效能，提高空气质量，将我国的铁路隧道技术推到一个新的阶段。

2、不断改进和完善开挖技术。国家政府和地方政府应当大力支持铁路隧道科技研发部门的研究工作，不断创新隧道开挖技术，积极研究新型、高效的隧道开挖技术。我们应当致力于研究出能够适用于全断面和台阶法的开挖技术，然后能够有完善的支架实现台阶之间的连接，有效地解决Ⅳ、Ⅴ级石质围岩隧道挖掘过程中存在的问题，提高铁路隧道的安全性。

3、积极改进机制砂喷混凝土湿喷工艺技术和机制砂制造技术。机制砂喷混凝土湿喷工艺技术是隧道加固的重要前提，同时也是铁路隧道能够正常运行的重要保证。特别是机制砂制造技术，当前我国制造的机制砂成本高，其效能却远远低于自然砂，因此必须改进这方面的技术，既要提高铁路隧道的施工速度，又要保证铁路隧道的安全性和可行性。

4、控制爆破施工技術

隧道施工中爆破挖掘是我国很常见的挖掘方法，爆破能够有效改变隧道中围岩的应力应变，对于浅埋暗挖隧道的影响就更明显了。但是，若是爆破技术没有控制好，对于施工人员及周遭环境的伤害也更大，所以，采用爆破的手段施工必须控制好爆破范围。

爆破的安全管理中除了常规管理以外还要对爆破中安全进行管理。首先，要对爆破施工过程中的主次范围分清楚，按照工作人员施工技术能力的高低分配任务，专业性较强的工作由经验更丰富、工作更熟练的工人担当；对爆破施工中的每个环节都做好记录跟踪控制管理，记录施工过程，保证标准化操作；爆破完成后要马上报告结果，并对施工现场的质量进行检查，统计爆破后的围岩特性数据，并找出爆破出现问题的原因，进行合理的修正；对工作人员提出科学合理的奖惩机制，实行岗位责任制。

5、锚杆注浆支护技术

在隧道施工中，应该设置径向系统锚杆。作为初期支护用的钢架，可以采用I20型号的钢架，在保证受力均匀的同时要加强自身的稳定性。同时，在进行混凝土喷射时要采用湿喷的方式，有效降低粉尘的污染，充分利用所有的材料。喷射过混凝土后钢架能够在短时间内就承受起V级围岩的变形压力，在开挖时能够有效保证稳定性。除此之外，喷射施工时要控制好水灰比和速凝剂、随拌随喷、分组分层，保证均匀合理的喷射。

6、加强对实时数据的监测技术

施工中除了要进行超前地质预报，还要对施工过程中的实时数据进行分析，保证围岩支护的稳定，并随时根据实测数据调整施工技术。工程中会涉及到很多数据，这里我们需要对各类的应力数据和变量进行实时测量，采用先进的高精度机械和测量仪器，工作人员对施工中用到的钢架、锚杆、混凝土等进行检验分析，评价其实施支护效果，若是超出了控制范围，应及时调整并进行加固。除了需要对应力应变的数据进行实时监测外，还要对隧道围岩的变形量进行实时测量，并通过洞内外的变形量来监控洞内的支护设备的稳定性，主要测量的数据包括净空收敛、拱顶下沉和围岩内部位移以及地表沉降。

7、提高施工人员的技术水平。隧道施工技术不仅仅包含隧道硬件设施技术，还包括施工人员的技术水平，因此要提高施工人员的技术水平，首先在施工人员上岗前要对其进行专业培训，通过科学系统的检验体系选择技术合格的人员从事隧道施工，对于重点岗位要执行持证上岗；其次提高施工人员的质量管理意识，施工人员是隧道施工建设的第一人，如果单靠对工程的监督是不能提高隧道质量的，而是要充分发挥施工人员的质量安全意识，让施工人员在施工过程中树立质量管理的意识。

结束语

铁路隧道在我国的交通运输业中占据重要地位，是不发达地区與其他地区进行沟通的纽带，同时也是国民经济协调发展的重要前提。因此，必须努力解决我国铁路隧道施工过程中面临的主要技术问题，提高铁路隧道的安全性，提高运输行业的经济效益和社会效益。

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