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铁路长大隧道施工
李大春
【摘 要】随着我国交通事业的蓬勃发展，交通隧道的优越性正逐渐得到交通土建工程界的认可与接受，铁路隧道也得到了巨大的发展。在长大铁路隧道施工过程中，技术要求较高，本文以河北李家营隧道为例，介绍了工程概况，分析了施工过程内容及并指出了容易出现的问题，对施工技术在铁路长大隧道施工中的运用进行了探讨。
【关键词】长大铁路；隧道；施工
1 工程概况
李家营隧道位于河北省承德市境内，设计为双线隧道。进口里程为DK312+800，出口里程为DK322+239，隧道全长9453m（其中包括明洞及棚洞19m），最大埋深583m。隧道进口段位于左偏曲线上，左线半径R=1600m，右线半径R=1604m，曲线段长504m；隧道出口段位于左偏曲线上，左线半径R=1600m，右线半径R=1596m，曲线段长275m。隧道其余地段均位于直线上。隧道内纵坡为单面坡。从隧道进口DK312+791至DK313+650为-4‰的坡，长859m；DK313+650至DK321+050为-9.0‰的坡，长7400m；DK321+050至DK322+243为-3.0‰的坡，长1193m。
其中隧道进口至斜井长5250m，起讫里程DK312+800～DK318+050，该段隧道多为Ⅱ、Ⅲ级围岩，其中Ⅴ级加强、Ⅴ、Ⅳ级围岩地质条件差；隧道出口至斜井4189m，起讫里程DK318+050~DK322+239，该段除洞口段围岩较差外，其余地段多为Ⅱ、Ⅲ级围岩。隧道支护采用Φ42小导管超前支护、Φ25中空注浆锚杆、Φ22砂浆锚杆、型钢及格栅钢架支护、钢筋网、C25喷射砼，模注砼、钢筋砼衬砌。洞口段采用Φ108大管棚注浆超前支护进洞。
隧道斜井长850m，设置里程DK318~+050，除洞口段约100m围岩较差外，其余地段多为Ⅱ、Ⅲ级围岩。
2 施工过程
2.1 洞口工程施工
首先开挖并施工洞口边仰坡截水沟，以截排地表水，截水天沟距边仰坡开挖边缘不小于5m，沟底纵坡不小于3‰。排水沟与路基排水系统衔接。
开挖洞口顶部及明挖部分土石方，开挖土石方均自上而下进行，能用机械直接作业的，均选用机械开挖，人工配合。仰坡面采用光面爆破成形。开挖形成的坡面按设计要求及时进行封闭防护。明洞采用先墙后拱法。混凝土达到设计要求时拆模，施做明洞防水层，两侧对称回填。
2.2 正洞洞身开挖
严格按照Ⅱ、Ⅲ类围岩施工方法与施工步骤，洞口段约100m围岩较差，在钻爆施工时要确保安全。
2.3 支护施工
2.3.1 超前小导管
采用单液注浆泵，注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏液，对于强行打入的钢管先冲清管内积物，然后再注浆。注浆按从下到上的顺序，两侧对称施工，局部有涌水的注浆孔先注浆止水。浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓。考虑到注浆后需尽快开挖，注浆用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂。
2.3.2 喷射混凝土
采用泵送式混凝土湿喷机，进行喷射混凝土作业。在喷射混凝土之前要按照规范和标准对开挖断面进行检验，按湿喷工艺施工。喷射混凝土严格按设计配合比拌合。喷射前检查隧道断面尺寸，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。喷头垂直受喷面，喷射路线先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动。隧道喷射混凝土厚度＞5cm时分两层作业。第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时后进行，冲洗第一层混凝土面，初次喷射先找平岩面。喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于7天。
2.3.3 挂网
按设计要求加工钢筋网，钢筋网采用Φ6mm钢筋网，洞外分块预制，洞内铺挂，随开挖面铺设，同定位锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，混凝土保护层大于2cm。
2.3.4 注浆锚杆施工
采用锚杆钻机钻孔，专用注浆泵注浆施工。注浆压力一般为地下水静水压力的2～3倍，同时考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。瞬间最高压力值不超过0.5MPa。
2.3.5 型钢拱架及钢筋格栅拱架施工
型钢钢架和钢筋格栅拱架现场拼装加工。采用机械运至安装现场，人工作业平台配合装载机安装，焊接纵向连接，形成支撑体系。
2.3.6 砂浆锚杆支护施工
砂浆锚杆用于Ⅲ类围岩地段，以加强拱部软弱岩体。锚杆采用Φ22mm钢筋，长3.0m，锚杆间距100×100cm。采用凿岩机钻孔，搅拌机拌制普通砂浆，牛角泵灌注。注浆压力控制在0.5～1.0MPa，并注意随时排除孔中空气。
2.4 洞身衬砌
2.4.1 防水层铺设
防水板按环进行铺设，铺设防水板在铺设台架上进行。防水板铺设前，喷混凝土表面处的钢筋头和锚杆头先切除，再用手持砂轮机磨平，对凹凸不平部位修凿喷补，有局部渗水处，进行处理。
固定防水板采用胶热焊接，胶垫与胶垫之间防水层不得绷紧，要保证板面与喷射混凝土密贴。
2.4.2 洞身衬砌
隧道采用整体钢模液压衬砌台车衬砌，一次衬砌长度10m，台车采用激光准直仪导向定位。混凝土采用混凝土拌合站集中拌制，混凝土输送车运输，输送泵泵送入模，插入式振捣器振捣。
3 铁路隧道施工需要注意的问题及施工技术的运用
3.1 瓦斯安全处置
该隧道地质条件差，岩性复杂多变，多为Ⅱ、Ⅲ级围岩，可能蕴藏瓦斯有有害气体，产生岩爆现象。瓦斯在空气中爆炸条件按瓦斯在空气中的浓度，下限为5%～6%，上限为14%～16%，在7%～9%时最容易爆炸。
施工人员根据在隧道开挖过程中要密切关注瓦斯燃烧现象，根据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120—2002）规定，利用催化型瓦斯检测仪AZJ—2000型甲烷检测报警仪，严格规范施工中瓦斯监测制度。另外，还要采取相关措施预防瓦斯爆炸，例如：水封爆破、洒水除尘和防爆设备、注意出渣安全、地质超前钻孔卸压，改善通风措施、改善衬砌结构气密性等来做好瓦斯安全处置工作。
3.2 施工通风
做好隧道通风是可以稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度，确保安全生产，有利于提高生产率。施工人员要采用性能良好的进口通风机，并加大风管节长、改革风管加工工艺等措施做好防风降阻工作。
3.3 施工地质超前预测预报
由于李家营隧道长地形条件复杂，不良地质多，地质灾害很容易造成安全事故，导致工期延误。因此在施工前查明隧道工程岩体的状态、特性，准确地预测预报隧道施工中可能发生的地质灾害的位置、规模和性质。
鉴于李家营隧道工程地质条件的复杂性，可采用采用以TPS202超前地质预测预报系统进行长距离预测预报，以地质雷达、超前地质钻探、掌子面地质编录进行短距离预报，二者相互结合，以确保安全施工。
4 总结
在李家营隧道施工中，鉴于复杂的工程特点，要综合运用多种施工技术，熟练掌握和应用大长隧道施工技术是确保安全施工和施工效率的基础。
参考文献
[1]刘新华，张帆，陈秋南，李晓峰，吴多云.长大铁路隧道施工中瓦斯安全处置技术[J].矿业工程研究，2011，26（3）
[2]韩应明.长大铁路隧道施工通风技术研究[J].科技信息，2009（21）
