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摘要：在高鐵隧道工程施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到軟弱圍巖的路段。此路段很容易受到地質(zhì)條件的影響，造成地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)整個(gè)施工作業(yè)和日后的隧道使用帶來(lái)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，必須通過(guò)軟弱圍巖施工技術(shù)提高隧道的施工質(zhì)量。本文對(duì)鐵路隧道工程中軟弱圍巖施工技術(shù)進(jìn)行闡述，包括隧道的挖掘、爆破、支護(hù)等技術(shù)步驟及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行深入分析，為同行提供參考，旨在促進(jìn)高鐵隧道施工質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：隧道工程；軟弱圍巖施工技術(shù)；爆破設(shè)計(jì)；變形控制

0引言

在高鐵隧道挖掘過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到軟弱圍巖的路段，對(duì)整個(gè)工程施工帶來(lái)一定的危險(xiǎn)，一定程度上阻礙工程的正常施工。為了能夠更好地保障軟弱圍巖施工的正常進(jìn)行，需要采取一定的施工技術(shù)對(duì)其進(jìn)行支護(hù)，以保證隧道施工安全。本文重點(diǎn)對(duì)軟弱圍巖隧道的挖掘、爆破、支護(hù)等技術(shù)步驟及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1軟弱圍巖隧道挖掘技術(shù)

1.1臺(tái)階挖掘法

臺(tái)階挖掘法指的是需要將整個(gè)結(jié)構(gòu)斷面進(jìn)行一定的區(qū)分，通過(guò)分開(kāi)的形式來(lái)進(jìn)行分別挖掘，這樣才能夠更好地保證施工質(zhì)量。這種方法是隧道施工過(guò)程中最主要的施工手段。此種方法適用于各種地理環(huán)境，特別是對(duì)不良地質(zhì)條件的情況能夠給進(jìn)行穩(wěn)定實(shí)施。而且這種方法的使用十分靈活，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的掘進(jìn)工作，還能夠進(jìn)行一定的施工配合。在上部進(jìn)行挖掘和支護(hù)工作之后，下部分的挖掘工作是比較安全的，這樣就能夠保證整個(gè)隧道施工作業(yè)處于安全的環(huán)境之中。而且這種挖掘設(shè)備的投資資金較少。施工過(guò)程中，首先應(yīng)該進(jìn)行一定的弱爆破工作，這樣能夠更好地進(jìn)行臺(tái)階周?chē)闹ёo(hù)工作。進(jìn)行支護(hù)操作時(shí)首先應(yīng)該進(jìn)行混凝土的澆筑，然后再進(jìn)行一定的掛網(wǎng)操作，同時(shí)需要進(jìn)行拱架的搭設(shè)，并且通過(guò)一定的錨管設(shè)置，重新進(jìn)行混凝土的澆筑，這樣就能夠保證支護(hù)質(zhì)量的提升，滿(mǎn)足安全施工的要求。當(dāng)支護(hù)完成后，需要進(jìn)行下一步的弱爆破工作，繼續(xù)向前進(jìn)行隧道的挖掘并支護(hù)，從而更好地進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工[1]。

1.2臺(tái)階法與臨時(shí)仰拱法結(jié)合施工

在隧道挖掘過(guò)程中，使用臺(tái)階挖掘法結(jié)合臨時(shí)仰拱技術(shù),能夠更好地將所有的小單元進(jìn)行封閉成環(huán)，能夠讓其受力方向成為一個(gè)環(huán)狀，這樣可以較好地進(jìn)行支護(hù)工作，有效防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題發(fā)生。當(dāng)前循環(huán)超前支護(hù)工作完成之后，需要進(jìn)行一定的弱爆開(kāi)挖工作，并且進(jìn)行簡(jiǎn)單的前期支護(hù)，施工方法同上。需要對(duì)邊墻進(jìn)行一定的混凝土澆筑，并且進(jìn)行厚度的檢查，要求符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)混凝土厚度達(dá)到要求后，等待其凝固，這樣能夠更好地向前施工。

2爆破技術(shù)方案控制要點(diǎn)

2.1爆破方式

爆破工作是整個(gè)隧道施工中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是施工質(zhì)量的決定性因素之一。因此，需要進(jìn)行一定的爆破設(shè)計(jì)工作，這樣才能夠在最大程度上提高施工質(zhì)量，降低施工危險(xiǎn)。在施工的過(guò)程中，需要通過(guò)一定的鑿巖臺(tái)車(chē)和鉆孔臺(tái)架進(jìn)行配合，從而能夠?qū)鷰r進(jìn)行鉆孔工作。需要運(yùn)用導(dǎo)爆管進(jìn)行起爆工作，通過(guò)一定的控制來(lái)按照一定的順序進(jìn)行爆破。在進(jìn)行爆破的參數(shù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該根據(jù)圍巖的地質(zhì)情況和爆破材料等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究，這樣才能夠確定爆破參數(shù)[2]。

2.2炮眼布設(shè)

為了能夠提高隧道爆破質(zhì)量，需要進(jìn)行一定的炮眼設(shè)計(jì)?？梢岳眯毖蹃?lái)進(jìn)行整個(gè)炮眼的掏槽工作，能夠順著隧道的掘進(jìn)面進(jìn)行一定的布設(shè)工作。在進(jìn)行炮眼設(shè)置的過(guò)程中，應(yīng)該符合周邊眼抵抗線的要求。還需要進(jìn)行輔助炮眼的設(shè)置，需要將其設(shè)置在內(nèi)圈眼和掏槽眼之間，這樣就能夠更好地滿(mǎn)足爆破的需求。

2.3爆破控制

在進(jìn)行爆破工作中，應(yīng)該針對(duì)其爆破質(zhì)量問(wèn)題來(lái)進(jìn)行一定的技術(shù)控制。在進(jìn)行鉆孔工作之前，需要進(jìn)行一定的測(cè)量防線工作，這樣能夠更好地去對(duì)等高線以及相關(guān)的炮孔進(jìn)行位置測(cè)量。為了能夠保證測(cè)量準(zhǔn)確，需要利用激光鉛直儀進(jìn)行測(cè)量，保證其位置符合設(shè)計(jì)要求。需要在防線的過(guò)程中進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置，要求每隔100m進(jìn)行一次的水準(zhǔn)點(diǎn)放置。當(dāng)距離掘進(jìn)面50m的位置時(shí)，需要進(jìn)行中線樁的埋設(shè)工作，并進(jìn)行爆破參數(shù)的設(shè)置，保證爆破效果。在鉆孔作業(yè)前，需要仔細(xì)研究炮孔設(shè)置圖，對(duì)所有的工作人員、機(jī)械設(shè)備的位置等內(nèi)容進(jìn)行確定，還需要進(jìn)行鉆桿的精確定位，保證鉆桿與孔位的誤差不大于5cm，同時(shí)保證鉆孔的方向是平行的，不能夠出現(xiàn)交叉的情況，這樣才能夠保證安全施工。周邊眼開(kāi)鑿應(yīng)保證其深度不大于3m，其外插角度不大于3°。而眼深度在3～5cm之間時(shí)，需要保證其外插角度小于2°，這樣才能夠保證爆破質(zhì)量。在進(jìn)行含水地段爆破中，應(yīng)該使用乳化炸藥，而對(duì)于其它情況的地段應(yīng)該用2號(hào)巖石硝銨炸藥進(jìn)行爆破,同時(shí)控制炸藥的用量，從而保證爆破效果及爆破安全。

3隧道支護(hù)技術(shù)控制要點(diǎn)

3.1掌子面前方變形控制

在進(jìn)行軟弱圍巖隧道施工過(guò)程中，極容易出現(xiàn)圍巖變形的情況，影響整個(gè)施工安全。當(dāng)隧道開(kāi)鑿之后，圍巖自身穩(wěn)定時(shí)間非常短，無(wú)法保證初步的支護(hù)時(shí)間。因此，需要通過(guò)對(duì)變形的控制來(lái)進(jìn)行支護(hù)。那么就需要進(jìn)行超前支護(hù)工作，減輕其在挖掘后所釋放的荷載，從而保證圍巖不會(huì)發(fā)生變形。在進(jìn)行掌子面前方變形控制主要通過(guò)以下技術(shù)實(shí)施：3.1.1小導(dǎo)管支護(hù)技術(shù)。小導(dǎo)管支護(hù)技術(shù)是高鐵隧道施工過(guò)程中經(jīng)常用到的技術(shù)，能夠更好地防止出現(xiàn)坍塌的問(wèn)題。此種技術(shù)需要使用鋼筋、鋼管、注漿管等多種設(shè)備進(jìn)行施工。小導(dǎo)管支護(hù)工作主要是在掌子面前方的拱部位置，進(jìn)行錨桿和鋼管的打入，一般其長(zhǎng)度大概在6m左右，而且需要進(jìn)行斜方向打入，一般是在斜向60°左右。每次進(jìn)行打入的位置和深度都要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行一定的調(diào)整，還可以運(yùn)用砂漿來(lái)進(jìn)行錨固調(diào)整工作。3.1.2插板技術(shù)。此種技術(shù)也是隧道軟弱圍巖支護(hù)的一種方法，可以利用插板法來(lái)進(jìn)行一定的支護(hù)工作，通過(guò)對(duì)插板的搭接工作能夠更好地防止出現(xiàn)砂礫泄露的問(wèn)題。一般都是采用鋼插板，其寬度應(yīng)該在15m～25cm之間，長(zhǎng)度在1.2m～1.6m之間，保證具有30cm的間隔進(jìn)行打入，這樣能夠保證支護(hù)的穩(wěn)定性。鋼插板超前支護(hù)如圖1所示：3.1.3預(yù)襯砌技術(shù)。此種技術(shù)也是超前支護(hù)方法的一種，主要是運(yùn)用具有20cm厚度的混凝土殼來(lái)進(jìn)行掌子面的穩(wěn)定工作，這樣能夠在一定程度上控制地表下沉。3.1.4長(zhǎng)鋼管支護(hù)技術(shù)。在采用長(zhǎng)鋼管支護(hù)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體的圍巖狀況進(jìn)行設(shè)置，一般應(yīng)保證其長(zhǎng)度為10m～20m之間，進(jìn)行環(huán)向間隔打設(shè)。一般的間隔長(zhǎng)度為450mm，當(dāng)然也有間隔為600mm的實(shí)例。因?yàn)殚L(zhǎng)鋼管具有比較強(qiáng)的剛度，能夠在軟弱圍巖中起到一定的支護(hù)作用，具有比較好的固定效果。而這種鋼管的厚度一般應(yīng)保證在80mm～140mm之間，打設(shè)的角度應(yīng)控制在4°～10°之間。為了保證支護(hù)質(zhì)量，需對(duì)長(zhǎng)鋼管進(jìn)行一定的搭設(shè)，要求重疊部分不小于3.5m，從而保證支護(hù)穩(wěn)定[3]。3.1.5管幕技術(shù)。此種方法主要是在進(jìn)行高鐵隧道正式挖掘之前通過(guò)鉆機(jī)來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)鋼管的打磨工作，并且對(duì)鋼管進(jìn)行砂漿的填充，能夠更好地保證拱頂?shù)姆€(wěn)定，有效防止出現(xiàn)地面下沉的問(wèn)題，保證安全施工。此種技術(shù)采用的鋼管直徑需要大于150mm，施工長(zhǎng)度達(dá)到30m以上，一般在隧道的拱部120°的位置進(jìn)行施工作業(yè)，要求其間距為30cm～50cm，有效防止拱頂坍塌。3.1.6水平旋噴注漿技術(shù)。水平旋噴注漿技術(shù)主要是通過(guò)專(zhuān)業(yè)的機(jī)械設(shè)備來(lái)進(jìn)行鉆孔工作，并且通過(guò)回轉(zhuǎn)鉆桿的快速旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行水泥的高壓噴射工作，對(duì)圍巖進(jìn)行切割。此種方法能夠更好地進(jìn)行拱頂?shù)某爸ёo(hù)作業(yè)。

3.2掌子面擠出變形控制

3.2.1掌子面形狀優(yōu)化。在進(jìn)行鐵路隧道施工過(guò)程中，為了能夠更好地保證掌子面的穩(wěn)定性，可以對(duì)掌子面的形狀進(jìn)行一定的優(yōu)化，利用傾斜角度的掌子面來(lái)進(jìn)行隧道支護(hù)，能夠更好地提高圍巖的穩(wěn)定性。還可以運(yùn)用球形掌子面，能夠更好地完成隧道的承載工作，可以保證掌子面的穩(wěn)定。3.2.2留核心土技術(shù)。為了能夠更好地保證隧道挖掘施工的穩(wěn)定性，在進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)應(yīng)該將掌子面中間的部分留下，通過(guò)核心土的殘留來(lái)保證掌子面的穩(wěn)定?？梢酝ㄟ^(guò)液壓鏟進(jìn)行一定的分割挖掘，開(kāi)挖之后需要立刻進(jìn)行混凝土的澆筑?？梢岳没⌒伍_(kāi)挖技術(shù)，通過(guò)留核心土能夠更好地控制掌子面擠出位移，有效保證施工安全[4]。3.2.3掌子面噴射混凝土技術(shù)。為了能夠更好地對(duì)掌子面進(jìn)行穩(wěn)定，通過(guò)對(duì)掌子面進(jìn)行混凝土的噴射操作，要求噴射混凝土的厚度保持在5cm~10cm之間。對(duì)于軟弱圍巖部分，應(yīng)該采用留核心土和掌子面錨桿技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合使用，在進(jìn)行開(kāi)挖工作之后應(yīng)該立刻進(jìn)行混凝土的噴射工作，防止出現(xiàn)圍巖土的變形，保證施工安全。3.2.4掌子面錨桿技術(shù)。為了避免出現(xiàn)隧道坍塌的問(wèn)題，可以采用掌子面錨桿技術(shù)。要求錨桿的長(zhǎng)度保證在2m～6m之間，同時(shí)需要進(jìn)行一定的錨桿搭接工作，要求搭接的部分是錨桿長(zhǎng)度的一半，這樣能夠在最大程度上提高支護(hù)質(zhì)量。

3.3掌子面后方變形控制

為了更好地進(jìn)行掌子面后方變形的控制，需要優(yōu)化臺(tái)階開(kāi)挖高度，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)進(jìn)行模型分析，確定臺(tái)階開(kāi)挖高度。為了提高初期的支護(hù)承載能力，在進(jìn)行混凝土噴射時(shí)，可以將噴射混凝土的作用力分散到圍巖之中，這樣能夠更好地保證圍巖整體的平衡，防止出現(xiàn)局部掉落問(wèn)題。同時(shí)對(duì)圍巖中出現(xiàn)的凹面進(jìn)行一定的填充，防止應(yīng)力集中而造成圍巖坍塌。另外可以通過(guò)優(yōu)化錨桿形狀提高自身的強(qiáng)度，從而提高其附著性，提升支護(hù)能力；還可以采用高規(guī)格的鋼進(jìn)行支撐工作，因?yàn)槠渚哂斜容^高的承載能力，能夠更好地促進(jìn)掌子面的穩(wěn)定；還可以進(jìn)行多重支護(hù)的結(jié)合使用，第一次支護(hù)可以用高規(guī)格的鋼進(jìn)行支撐，進(jìn)行25cm厚度混凝土的噴射；第二次支付需要進(jìn)行鋼支撐和15cm厚度的混凝土噴射，這樣能夠提高支護(hù)效果。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了能夠更好地促進(jìn)高鐵隧道工程軟弱圍巖的安全施工，本文對(duì)鐵路隧道工程軟弱圍巖隧道的挖掘、爆破、支護(hù)等施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)分析,施工人員在作業(yè)過(guò)程中,要根據(jù)實(shí)際施工情況，選擇合適的施工技術(shù)，并保證施工操作滿(mǎn)足技術(shù)規(guī)范要求，可以有效保證施工安全，實(shí)現(xiàn)整體工程質(zhì)量的提升。

參考文獻(xiàn)

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作者:李慶 單位:中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司