南宁铁路局 广西南宁 530028
摘要：随着我国高速铁路的发展，线路里程的增加，由于我国复杂的地形地貌特征，在进行高速铁路建设时，大量隧道工程的建设也随之增加。因此，隧道技术的发展大大影响着高速铁路的发展。本文从隧道设计技术要点与施工技术要点入手，分析我国隧道技术的现状，并对存在问题提出合理的建议，为今后高速铁路隧道的设计与施工提供参考。
关键词：高速铁路；隧道技术要点；建议
经济的迅猛发展带动了我国交通铁路网的建设，铁路网的建设不断地扩大，地形地貌和地质的复杂程度也越来越大，同时隧道断面的增大和技术要求高等特点，建设难度也随之加大，隧道设计、施工技术也面临着新一轮的挑战。我国通过科研与实践积累了不少的建设经验，也形成了自己独特的一套施工技术，但是我国高铁在施工和运营的过程中同样出现了一些问题亟待解决。
1.解决空气动力学的问题措施
高速铁路一般的运行速度在200km/h以上，是一项复杂的工程。它与普速列车不同，例如与空气的相互作用等现象，在低速运行时可以忽略，在高速运行时就显得尤其重要。列车在高速运行经过隧道时会与使空气产生一系列的物理现象，包括列车阻力、列车外表面压力的分布、列车气动特性、空气绕流。而这些物理现象将会产生一系列的影响，比如列车的能耗、列车的行驶速度、乘客的舒适程度、噪音的大小以及气压波对隧道二衬及洞门结构的影响。为了保证行车安全，给乘客提供一个舒适的环境，这些空气动力学问题都是不容小觑的。
目前我国对隧道空气力学的研究也有了显著成绩，相较于日本和欧洲国家不够成熟。然而以下问题普遍值得考虑，首先气压波的变化对乘客舒适程度的影响；其次是压缩波和微压波对隧道结构和列车的影响。针对如何削减压缩而究其产生隧道空气动力的根本原因，在于列车高速行驶通过隧道时，前方空气压缩并且没有足够的流动空间，气压升高产生压缩波，并不断增强直至列车驶出隧道为止。除了次很多外在因素会对气压产生影响，比如列车车头车身车尾的形态、行车速度、列车表面粗糙程度、列车外壳密封性、隧道净空断面、洞门形式、洞壁的粗糙程度、洞内辅助结构（通道）的形式等。
根据这些影响因素，想要减少压力波和噪音，较好的办法就是研究隧道断面的结构形式和洞门形式及增加辅助坑道等，比如采用斜切式洞口，并且尽可能使洞壁平整，这样可以使阻塞比减小，另外就是研究列车的结构形式及外壳材料及密封性。而如果对于已经建成的隧道，无法对结构形式进行改变，那可增加其他辅助措施。比如1）可修建一些附属的构筑物包括全封闭、有窗口、开槽式缓冲结构；2）控制车内的压力。可以通过控制和调节气流的进入和排出从而对车厢内的压力进行调控，研究车体外壳，保证车厢的气密性良好；3）针对列车车型进行研究设计，使车身满足空气动力学要求，尽可能减小与空气的阻力。4）研究车厢内可削减噪音的装置。
2.防排水结构体系
高铁隧道漏水是隧道工程中经常遇到并且很棘手的问题，一旦发生漏水现象或排水系统出现故障，将严重影响列车的安全行驶，并且阻碍铁路体统的正常运作，也将减少隧道的使用年限，同时对接触网存在较大的安全隐患。衬砌漏水现象常见有两种，一是隧道本身结构相对薄弱的部分，另一个就是一些变形缝和结构连接处。因此应按照保证隧道本身结构防水的前提下加强连接处（施工缝、变形缝等）防水为基本原则，切实做好防水排水工作。
（1）隧道结构防水
1）隧道初支应根据当地环境、水质以及防水等级要求选择不同的防腐等级和衬砌方式。
2）隧道防水板及透水盲管的设置。需按相关规范设置防水板，防水板的挂设技术、接头焊接、密贴程度、盲管设置需按相关规范及设计文件要求施工，同时材料质量必须达到国家和行业标准。目前隧道防水形式及材料尚需进一步研究。
3）变形缝、施工缝的处理。目前处理连接缝都是设置止水带，混凝土浇筑时部分止水带位移、脱落等现象较多，失去止水带效果，止水带的固定施工技术需进一步研究和提高。
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（2）隧道施工防排水
首先应该对隧道周围一定距离范围内对地表水进行勘测，分析土壤层的构成，含水量等各方面信息，做好防水工作。其次，隧道周围若有积水，应及时疏导将积水排走。对于不平易产生坑洼积水的地方应尽量填平，切实完善排水体系。再次完善洞内施工排水系统，在隧道开挖过程中做好排水工程，长期积水会造成隧道拱脚变软，存在较大安全隐患，同时施工环境较差，当隧道开挖需要反坡排水时，可设置集水井，采用抽水泵抽排。
3.衬砌支护
（1）开挖。山岭隧道开挖采用光面爆破，光面爆破对发挥围岩自身承载力至关重要，目前隧道光面爆破技术在理论性、系统性研究虽也取得显著的成绩，但对复杂多变的地质情况还存在较多困难与不适应性，光面爆破技术更多的是依靠经验，同时光面爆破对控制超欠挖起着决定性的作用，因此光面爆破技术研究是需亟待解决的问题。
（2）初支。目前，我国隧道设计、施工都是采用新奥法，其核心为运用各种手段（开挖方法、支护、测量及地层预处理等）控制围岩，充分发挥围岩自承能力。这就要求隧道施工时做好监控量测，采用动态设计。隧道支护形式采用锚喷柔性支护，但往往在施工过程中按设计文件施工，未及时动态调整设计。
（3）二衬。首先，二衬混凝土浇筑时，易造成防水板破裂或脱落、移位等，浇筑后由于混凝土凝固收缩等原因，容易造成二衬与初支脱空，所以施工二衬时应设置溢气孔和注浆孔，保证混凝土密实，同时对二衬与初支之间脱空进行注浆处理。其次，上文提出气压波对隧道衬砌存在较大的影响，因此隧道二衬混凝土质量、耐久性及平整度都影响空气压力的作用大小及方向。特别是洞口处会形成较大的气压波，为此在该处的设计、施工尤显重要。
4.施工技术要点
（1）开挖方法的选择
在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、埋深、施工条件、机械配置等众多因素有关。开挖方法是影响隧道围岩稳定的重要因素之一，钻爆法仍然是中国目前应用前景最广、最成熟的隧道修筑方法。我国高速铁路隧道开挖常用的工法是全断面法、台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法。在当前的施工实践中，最常见的方法是台阶法（含三台阶七步开挖法）和全断面法。这些工法中主要控制因素为实际地质情况，为此做好地质超前预报是关键，研究光面爆破和施工机械等配套工艺是保障。
（2）监控量测及支护时间的选择
支护时间的选择对支护受力及位移影响至关重要，需要监控量测的结果来指导施工。如在隧道开挖围岩刚开始变形时就立即进行支护，则此时被分配到的应变能力很大，反之一但周围发生塑形变形，围岩应变将迅速增加，这种趋势发展到一定程度是，围岩将失稳破坏，而将很大的重力势能传递给支护造成安全隐患。因此建议隧道支护宜在围岩即将发生塑性变形时进行。
（3）隧道施工安全风险评估
风险评估应按项目分阶段进行，以设计阶段和施工阶段为主，评估目标位安全、工期、投资、环境风险及第三方风险等。风险应进行分级管理，但通过一系列对策措施，可将风险降至可接受区域或可忽略区域，对残留风险，施工过程中，应将监控量测、综合超前地质预报等纳入工序管理，科学组织施工，以使风险损失降低到最小。风险管理在隧道设计、施工中处于起步阶段，需要大量而实效的研究。
5.结语
高速铁路也已经成为一项重要交通方式，具有更加的高效、快速、便捷的特点。然而高速铁路隧道是整个铁路施工过程中最复杂最艰难的一项工程，不仅需要满足各种结构力学的要求，还应该给乘客提供一个更加安全舒心并且舒适的环境。我国目前拥有先进的施工设备和技术，并在逐步完善一些新的建设理念和建设标准，不断的在从施工过程中获取经验。即便如此，但是在一些细节上仍然存在一些不足，比如衬砌质量和漏水问题、施工风险管理等，因此我们应当不断吸取经验，研究探讨出更好的材料、设备以及施工的方法，并提高施工的质量。尽可能地避免事故的发生，增加其使用年限，为乘客提供一个安全、舒适的环境等，这些需要我们每个从业人员不懈努力。
参考文献：
[1]龚彦峰，肖明清. 我国高速铁路隧道技术要点与有关建议[J]. 铁道工程学报，2014，12：67-71.
[2]徐坤. 隧道施工质量控制的关键技术研究[D].西南交通大学，2011.
论文作者:周恒松
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期
论文发表时间:2016/3/17
标签：隧道论文; 围岩论文; 列车论文; 结构论文; 光面论文; 高速铁路论文; 断面论文; 《基层建设》2015年26期论文;