浅谈铁路黄土隧道施工的要点及应注意事项

张华

摘要：本文对铁路黄土隧道施工中存在的问题进行了分析，并对铁路黄土隧道施工要点及黄土隧道施工注意事项进行了詳细的探讨。

关键词：铁路隧道；黄土；开挖；施工

引言：随着社会经济发展的需要，黄土地区修建的黄土隧道越来越多，黄土是一种在特定地理环境条件下第四纪以来沉积和成壤的地质体，在第四纪干旱、半干旱气候条件下形成的一种特殊土，基本色调是棕黄或者浅黄色； 颗粒成分以粉粒为主，约占整个颗粒的60%～ 70%，不含大于0.25 mm 的颗粒，具有孔隙，孔隙度达40%～ 50%； 同时黄土层理不明显，垂直节理发育，直立性强；一般黄土天然含水量小，遇水易剥落侵蚀，容易产生潜在的剥蚀而形成坍穴。TBJ 12-85 铁路工程地质技术规范将黄土划分为黄土和黄土质土两大类。按形成时代和结合工程建设的特点，又将黄土分为老黄土和新黄土、非湿陷黄土和湿陷黄土等。

1. 铁路黄土隧道施工中存在的问题

1.1 地基承载问题

黄土具有遇水软化、强度低、纵向裂缝发育的特性，容易受雨水冲刷侵蚀。在进行黄土隧道施工时，如果洞内水量较多或地下水位高，则会降低黄土隧道的地基承载能力，导致地表和隧道防护支架的大幅度沉降。

1.2 黄土隧道洞口的仰坡、高边问题

铁路黄土隧道的洞口出现仰坡、高边问题，有的仰坡高达几十米，受地理环境和气候环境的影响，黄土风化严重，所以仰坡的稳定性很差，对黄土隧道边坡的维护较为困难。

1.3 洞口段和浅埋段存在的问题

铁路黄土隧道洞口段的地质情况较为复杂，存在偏压、浅埋的问题，洞口段和浅埋段存在较多安全隐患，施工技术难度大，常见的灾害包括塌方、地表开裂、整体沉降等。

2. 铁路黄土隧道施工要点

2.1 隧道洞口处的施工

在隧道洞口进行土石方挖掘时，需要使用挖掘机，在进行石方开采时，应当采用非控制爆破装置，对于形成的石渣应当装载并及对其进行装车， 运用具有自卸功能的汽车对其进行运输。对于隧道修筑中使用的钢筋应当在钢筋加工场就对其进行弯制，并绑扎。对明洞拱墙的浇注采用整体浇注法进行修建。运用泵送混凝土的方式进行混凝土浇筑，对于捣固我们需要采用插入式和附着式两种振动器联合进行震动处理。对于隧道的边坡防护应当同明洞开挖同时进行，在明洞衬砌后需要趁早进行回填，在隧道的洞顶运用土工格式植草对隧道加以保护。黄土隧道的施工应当尽量避开雨季，应当及时对形成洞面的地点进行防护。在施工期间要持续对洞口附近山体进行观察和监测，洞口的一些力学性质以及围岩变形特征要有充分的掌握，并将其充分的利用以指导洞口施工。

2.2 隧道开挖

开挖方法：黄土隧道开挖应根据隧道断面大小、围岩级别采用台阶法、三台阶弧形导坑法、双侧壁导坑法、CRD 法等开挖方法。单线Ⅳ级围岩宜采用台阶法开挖； 双线Ⅳ级围岩单线Ⅴ级围岩宜采用三台阶弧形导坑法开挖； 双线Ⅴ级围岩宜采用交叉中隔壁法（ CRD 法） 分部开挖； 双线V 级围岩洞口浅埋或偏压段宜采用双侧壁导坑法开挖。开挖方法除考虑围岩级别外，还应结合土层含水量、施工中变形监测结果综合考虑。施工中围岩发生变化即施工开挖方法需要变化时，应做好工艺转变的严格控制，尤其做好掌子面的封闭施工工作。

2.3 隧道防排水控制

（1）防水

首先用简易作业台车将单幅无防布固定到预定位置，然后用专用热熔衬垫及射钉将无防布固定在喷射混凝土上。无防布铺设要松紧适度，使之能与紧贴在喷射混凝土表面，不致因过紧被撕裂；过松影响防水板挂设。无防布幅间搭接宽度大于10cm。然后用简易作业台车将EVA防水板固定到预定位置，用手动电热熔接器加热，使防水板焊接在固定无防布的专用热熔衬垫上。防水板铺设要松紧适度，使之能与无防布充分结合并紧贴在喷射混凝土表面。防止过紧或过松，防水板受挤压破损或形成人为蓄水点。防水板间搭接缝与变形缝、施工缝等防水薄弱环节错开1m以上。 防水板间用自动双缝热熔焊接机按照预定的温度、速度焊接，单条焊缝的有效焊接宽度不小于1cm。焊接后两条缝间留一条不小于2cm的空气道，用空气检测器检测焊接质量。焊接前先除尽防水板表面的灰尘再焊接，防水板搭接宽度须不小于15cm。

（2）排水

对于隧道洞口的地面水在处理以截为主，堵、排方式为辅。为了做好隧道的排水工作，施工人员需要在沿着隧道明洞外，进行防水卷材铺设，并用砂浆进行抹面处理。在施工缝处，应当铺上10mm 厚的止水胶带，对于拱脚处的横向水管应当有10m 的间距。在暗洞墙角处，应当安装纵向水管，在利用三通将横向水管与泄水管进行连接。这样就可以把漏出到隧道中的水排到制指定地点了。

2.4 隧道二次衬砌

隧道衬砌因为存在和周围地层的相互作用，所以不能采用简单的荷载结构模式，在衬砌的不同部位应考虑其地层反力的作用。在开挖断面更大的铁路隧道中这样的空间作用将更加明显。在二衬设计上应力求断面轮廓的圆顺，避免应力突变。衬砌的设计荷载不能简单地模仿普通铁路隧道的围岩压力计算方法，应通过模型试验及有限元计算再根据过去的经验确定围岩压力的计算。

二次衬砌施作的时间一般情况下须同时满足以下条件：当位移周边收敛，拱顶下沉量达到最终设计值的80%～90%净空变化速度小于0.1～0.2mm/d时，拱顶下称速率小于0.07～0.15mm/d时，喷射混凝土面无裂缝或少量微裂缝可以认定围岩基本稳定可施作二次衬砌；同时二次衬砌混凝土的施作的时间满足《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》的要求。

二次衬砌采用全断面钢模整体式液压衬砌台车，采用混凝土输送泵泵送作业，由下向上，对称分层，先墙后拱灌筑，入模倾落自由高度不超过2.0m，机械振捣。混凝土运输采用混凝土输送车，挡头模板采用制式钢模，确保施工缝处混凝土质量。

混凝土由自动计量拌和站生产。混凝土灌筑前做好钢筋的布设工作，钢筋角隅处要加强振捣，并做好防水层铺设及各类预埋件、预留孔、沟、槽、管路的设置。

3. 黄土隧道施工注意事项

黄土隧道施工应采用机械或人工开挖，不宜采用钻爆法施工。施工中要严格遵循“超前探、管超前、短进尺、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则组织施工，工序紧凑、初期支护紧跟开挖工作面，并及时施工二次衬砌。如发现工作面有失稳现象，应及时喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支架等加强支护。特别注意拱脚与墙脚处断面，如挖过大，应用混凝土或浆砌片石回填。如发现该处土体承载力不够，应立即采取相应措施进行加固，湿陷性黄土隧道基底可采用树根桩、灰土挤密桩、注浆、换填等处理措施。

黄土隧道采用台阶法施工时，上台阶每循环开挖支护进尺V、VI级围岩不应大于1榀钢架间距，仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺不得大于3m；隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，IV、V、VI级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。

4结语：

铁路隧道施工不仅关系到交通建设问题，更关系到隧道施工和铁路运行时相关人员的生命安全，应受到国家和施工单位的高度关注。黄土隧道施工中，需采取合理的施工方法、有效的技术措施，对施工方案进行优化，以便安全、顺利地完成隧道的黄土地层施工。

参考文献：

[1]郭振江. 铁路隧道施工技术研究[J]. 科技视界，2014，04：95+285.