铁路隧道安全进洞施工技术攻关

杨云鹏

【摘 要】 铁路隧道的进洞主要是针对明暗挖衔接的部位的施工。由于铁路隧道洞口的地质条件相对较差，岩石也比较松散破碎且风化现象极为严重。在进行隧道开挖进洞的时候，就容易出现山体平衡的破坏，进而导致岩土顺层滑动以及坍塌等问题。因此，隧道进洞口的施工是最为困难的地段。基于此，笔者重点论述了铁路隧道进洞施工技术。

【关键词】 铁路隧道；施工技术；攻关

1、铁路隧道洞口的主要特点

1.1铁路隧道洞口岩层稳定性差

铁路隧道的洞口地段，岩土一般都覆盖的较薄，且岩层大多属于破碎、松散的，且风化相对比较严重。此外铁路隧道的洞口地段通常也是软硬岩石交界的地方，地形以及地质条件都极为不稳定，并且地表水极为容易汇集。这些因素都导致了铁路隧道进洞口地段的施工特别困难。

1.2铁路隧道洞口结构受力体系复杂

铁路隧道进洞口的边坡岩土在长期的表层生物的作用下，通常处于平衡的状态。但是隧道洞口的开挖势必导致破坏山体原有的平衡状态。铁路隧道的洞口在进行仰坡开挖支护，仰坡由之前的三维受力状态转变为二维的受力状态，这样仰坡就极为容易出现片落的现象。此外铁路隧道的洞口在开挖支护，仰坡和隧道顶板之间的交叉部位则直接处于一维的受力状况，受力的条件极为不利。如果不进行及时的维护和支护，该部位极为容易发生坍塌事故。再者就是洞口的顶板一端由工作面进行支撑，而另一面则处于悬空的状态下，属于悬臂梁结构，其稳定性也比较差。同时由于铁路隧道的进洞口经常会有一些明挖的深（路）堑，其边坡也是处于二维的受力状态。随着铁路隧道洞口段的开挖以及支护，则该段将重复的进行应力的释放以及重新的分布。这样就极为容易导致洞口段的地表出现滑塌、坡面崩塌以及偏压和塌方事故等。

1.3铁路隧道洞口施工支护加固工程量大

由于铁路隧道进洞口的边仰坡以及洞口的开挖，会导致原有的山体平衡遭到破坏，这样就必须采取一定的加固支护手段。在开挖过程中，必须要对铁路隧道洞口路堑边坡、洞口及洞顶以上仰坡进行锚喷预加固处理；进洞前采取超前锚杆、超前小导管周边注浆、设置大管棚等超前预支护技术；开挖后及时喷射混凝土和仰拱紧跟形成封闭受力环。

1.4铁路隧道洞口植被容易造受破坏

山区铁路隧道洞口生态植被极其脆弱，若铁路隧道洞口进洞方案制定不妥、洞口勘察设计选址不当、洞口变坡点设置不合理或洞口处在深路堑等，都会造成大面积原生植被的破坏，且难以恢复生态，容易出现水毁冲刷和水土流失，严重者会造成铁路隧道洞口坍塌。

2、铁路隧道进洞施工技术攻关

2.1工程概况

某铁路隧道全长14372m，进口里程为DK380+681：出口里程为DK392+665。隧道内设3座辅助坑道，该铁路隧道经过的地段多为山区，以构造腐蚀中山为主，地形险峻，山谷低深，植被繁密，自然坡度大约为30-60度，沟谷的类型多属切沟，表现为“V”字形隧道内部有着比较多的断层，水流量比较大，且地质复杂。

2.2进洞施工关键技术

2.2.1洞口开挖方案的选择

铁路隧道洞口进洞施工不但要满足安全性、经济性，更重要的是要保护好环境，尽量降低施工导致的原始山体以及植被的破坏。在开始施工之前，首先清理铁路隧道洞口段上方以及侧方可能滑塌的表层土，灌木以及危石等。在进行洞口土石方工程的时候，不宜采用深眼大爆破或者集中爆破的方式，以免影响到边坡的稳定。应依据设计的具体要求进行边仰坡的放线，且自上而下进行逐段的开挖。若发现地形地貌和设计不符合时，应及时会同设计方进行设计方案的调整，合理确定洞口边仰坡的坡点，尽量降低洞口边仰坡开挖的高度，减少刷坡面积和范围以及洞口段植被的破坏量。

2.2.2洞口支护加固技术

2.2.2.1超前长大管棚的施工技术

对该铁路的地形进行分析，可发现其对隧道出口存在一定的限制，导致“零”挖洞的办法难以得到使用。通过测量断面之后发现，地形地质明暗的分界处里程

DK382+644处，可进行混凝土导向墙的制作，此处便长管棚的起点。长管棚施工先做好导向墙，等到导向墙达到强度需求之后，利用预留下的孔口钻孔来钻孔和安装好长管棚。注浆完毕以后固结好钢管、孔壁内、围岩中间隙，对并围岩和管棚進行固定，使其足够紧密。以便对钢管的强度有所提高。结束开挖后，应采用拱形钢架进行支撑，使其以保持棚状，足够紧密。发挥出超前的支护作用。从而避免围岩发生坍塌和地表出现下沉。这样不但可以对施工安全有所保证，还可对隧道本身的稳定性有一定的保证。

2.2.2.2小导管注浆加固

超前小导管注浆也是一种广泛使用的注浆加固负责施工措施，通常和钢拱架等一起进行设置。在铁路隧道的洞口仰坡防护完成之后，首先将洞面进行修整，安装第一组钢拱架，且确保第一组钢拱架尽量和洞面贴近，然后运用风枪沿着钢拱架的腹部穿过，将小导管顶入岩层中，且和钢拱架焊接牢固，形成共同的预支护体系。然后使用注浆设备将浆液顺着小导管注入地层中，实现洞口地段围岩加固的作用，确保隧道工程的顺利开挖。

2.2.2.3拱套加固的施工技术

大管棚施工之后，以明暗分界的区域向里程Sm内做拱套，拱套选择C30型号的混凝土，并且保持0.8m的厚度。拱套选择明洞衬砌的外缘尺寸作为内缘尺寸拱套之内设置好钢架，钢架为拱套内外缘的中心。彼此相邻的钢架纵向连接螺纹钢间距为lm，成60度的钢架夹角，为钢架内翼缘处。套拱施工步骤是从拱部往边墙。边墙为侧边施工，等到开挖为左侧，墙拱套便可以支设仰拱部拱架，与两侧边墙相连，形成闭合环，从而增强拱架整体稳定。

2.2.2.4锚喷混凝土加固

在进行浅埋洞口地段的开完时，极为容易出现一边开挖一边塌方的现象，这主要时由于偏压洞口一侧边坡开挖的抬高，导致边坡的不稳定，进而影响到施工安全。在这种情况下，采用锚喷混凝土加固的方式就必须适宜。其一，对于洞口边仰坡进行表层预加固，首先依据设计坡度进行刷坡，然后沿着坡面喷射混凝土，特殊情况时可以加设锚杆钢筋网；其二，在洞口上方陡坎位置加固和仰坡加固；其三，针对浅埋洞口地段的预加固，如果洞口的自然坡度较缓，围岩软弱，隧道的覆盖层薄，就可以采取以锚杆加固为主。

2.2.3洞口偏压抑制

测量实际断面发现，明暗的分界处里程DK382+644的前后5m存在着明显断面。长管棚右侧起到了支撑偏压和扩大拱脚的作用。长管棚的施工之后，棚架也将洞口偏压消除。为了保证支撑的安全性，在洞顶和坡面上设置好地面变形、沉降的观测点如果问题产生，及时处理。

2.2.4洞口段洞身掘进

该隧道为V级的围岩出口段，进行开挖时选用双侧壁导坑法。施工前要做好相应的准备，例如布置炮眼、爆破参数、施工进尺控制等。爆破时要保证弱爆破、强支护，而且要做到亲两侧和早封闭根据规范进行操作，并监控分析洞身的结构，提供支护的参数。等到隧道开挖进尺之后，要紧跟着实施仰拱和二衬施工，形成封闭受力环，并用二衬刚性结构消除围岩的余变，保证掘进洞口的成功。

2.2.5监控测量

洞口的测点布置，需要满足相关的监控测量规程。该隧道功能布设19个监测点，并且根据实际情况在DK382+621断面设置9个监控点，彼此为5m的间距并在左侧仰坡上设置3个变形观测点，彼此为8m的间距。另设6个沉降观测点。在长管棚施工时，边仰坡两天1次检测，公路监测点3天一次。施工时要实时和阶段分析监控量测的数据，以便为后期的施工提供指导作用。

综上所述，铁路隧道进洞口施工的难度较大，尤其是在地质条件复杂的区域施工的难度就更大。因此在具体施工过程中，应针对工程的具体情况，地质类型，周报呢环境等情况合理确定洞口开挖、洞口支护、洞口爆破以及洞口监测方案，进而确保铁路隧道进洞口工程顺利施工，进而确保整个隧道工程的顺利施工。

参考文献：

[1]杨立波.复杂地形地质条件下隧道进洞施工技术[J].山西建筑2012（03）

[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003