哈尔滨铁道职业技术学院 黑龙江省哈尔滨市 150060
摘要：随着我国铁路建设事业的迅猛发展，铁路建设工程项目建设中，经常会进行隧道工程施工。本文介绍不同环境下高速铁路隧道工程施工的施工方法、施工工艺和标准。
关键词：铁路隧道；施工方法；技术
1工程概况
隧道起讫里程为DK239+955～GDK244+676，全长4721m，进、出口路肩标高分别为342.018m、378.246m。隧道采用有碴轨道结构。A隧道线路穿越中低山丘陵区，多为“U”型河谷，谷底与分水岭相对高差20~180m，山顶一般呈浑圆状，地面高程为353.06m~462.5m，山坡自然坡度较陡倾，变化较大，部分上陡下缓，部分下陡上缓，纵向自然坡角一般为16~280，进口纵向坡度470，出口纵向坡度230；横向自然坡度9~150，隧址区多为松林，植被覆盖率约80%。
2施工方案及方法
2.1. 施工方法
本段隧道围岩分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶分部开法施工，上断面台阶长为20～30m，Ⅴ级加强围岩采用三台阶预留核心土法开挖（必要时采用CRD法），台阶长度控制在3～5米，循环进尺为0.75m，核心土加固采用10cm的素喷混凝土，下断面开挖采用左右错进的方法进行开挖，但同一榀脚左右侧不能同时悬空，循环进尺为1.0～1.5m。上下断面开挖匀采用人工手持风钻进行钻孔，光面爆破。起爆为上、下断面同时起爆，出碴、立拱、喷浆和钻孔为上下断面相互交差施工。落底采用左右错进开挖。上断面采用挖机扒碴，下断面用装载机配合自卸汽车进行出碴。Ⅲ级围岩施工采用全断面开挖法，循环进尺为3m-3.5m，施工时采用人工手持风钻打眼起爆，爆破采用光面爆破。一台轮式装载机配合3台自卸汽车进行出碴。第一次初喷在出碴完后进行，第二次喷浆工序紧跟在开挖工序工后面6m进行作业，一次喷浆作业为6m。隧道洞身开挖采用的施工方法根据隧道围岩等级、支护结构设计不同而不同。
本标段隧道Ⅱ级、Ⅲ级围岩地段采用全断面法开挖，采用人工钻眼，光面爆破。用锚杆台车钻锚杆孔，人工安装锚杆并进行锚固或注浆，采用湿喷机配机械手进行喷混凝土。开挖进尺4.0m，根据量测要求布设量测点，并及时进行分析反馈指导施工。本隧道Ⅳ级围岩一般地段采用台阶法开挖，台阶长度3～5m，周边采用光面爆破减少对围岩的震动以控制成形。上、下台阶均用风钻钻孔，上断面用挖掘机扒碴到下断面。下断面出碴利用装载机装碴，自卸汽车运碴至指定的弃碴场地。为确保施工安全量测及时进行。本隧道Ⅴ级围岩浅埋地段采用三台阶临时仰拱法。隧道开挖时，在隧道断面中部设临时仰拱以抑制地层变形和提高初支结构的整体稳定性。隧道V级围岩新黄土地段及洞口浅埋偏压地段采用CRD工法。
2.2 装碴运输
根据隧道开挖净空尺寸和隧道独头掘进长度，台阶法开挖时拟采用配挖机一台上断面扒碴，下断面用一台装载机配合四台自卸汽车进行出碴。自卸汽车将碴运输至弃碴场。全断面开挖时拟采用一台装载机配合八台自卸汽车进行出碴，自卸汽车将碴运输至弃碴场。开挖的石碴根据石质合理分类，强度较好的岩石经粉碎并检验合格后用于隧道、桥涵建筑材料，废碴运至指定弃碴场。隧道开挖小于1000m时，在隧道洞口处设空压机房，采用2台27 m3移动式空压机供开挖使用，空压机房设在合适的地段，不阻碍隧道正常施工。隧道开挖大于1000m时，将移动式空压机移至隧道风机房处，采用直径159mm的钢管供风。靠自然河流水及钻井取水供应生活及施工用水要求。在隧道软弱围岩地段，为避免该岩层改变特性等情况，尽量减少集水坑，最大可能减少抽水分级的原则。正洞反坡排水段：
（1）掌子面排水
掌子面排水采用移动潜水泵分级提升，将掌子面的水排出洞外。具体为在掌子在开挖时配备一台4kw的潜水泵，将水抽至开挖台架后面的集水坑内，集水坑再配置两台5.5kw的潜水泵和φ159钢管，将水抽到锚段大避车洞中转水箱后，再用37kw的单级抽水机和3m3的中转集水箱配φ159钢管直接排出洞外。出碴时在集水坑内用两台5.5kw的潜水泵继续向锚段大避车洞中转水箱排水。要求潜水泵放在筛网筐内，防止石碴进入泵内卡住泵轮。
（2）铺底段排水
铺底排水时在掌子面φ159排水钢管上焊接一个闸阀，采用一台5.5kw的潜水泵直接将水抽到掌子面排水管内。
（3）掌子面施工用水
掌子面施工用水采用在已铺好底处设的高压水箱供水，高压水箱内的水用1.1kw的潜水泵由已铺好底的水沟内抽入。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经沉淀后用4kw的管道增压泵抽向掌子面。中转水箱和集水坑内排水设置水位控制器自动排水。在隧道内渗水超过设计流量时，使用备用管道排水。当隧道隧道施工网电停电时，采用备用发电机供电抽水。
2.3 隧道通风与防尘
2.3.2 通风标准及方法
隧道采用压入式通风方式，各洞口安设2组轴流风机经φ1500mm通风管向工作面送新风，污风由隧道内排出洞口。风管采用新型拉链接头软风管，风机的选择由所需风量和风管参数计算的风压确定。根据工程情况和施工进度采用压入式或混合式通风。隧道内施工作业环境应达到下列卫生标准：空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg，含有10%以下的游离二氧化硅粉尘时，不得大于4mg。（3）有害气体浓度：①一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；在特殊情况下，施工人员必须进入工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min。②二氧化碳按体积计不得大于0.5%。③氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。隧道内气温不得高于28℃。（5）隧道内噪声不得大于90dB。
2.3.2 通风计算
（1）条件与计算模型
假设隔板不漏风；拉链式轻型软正压通风管百米漏风率0.015-0.02、摩阻系数0.02；工作面最小允许风速V≥0.15m/s；巷道内最大允许风速V≤15 m/s；通风管内允许最大风速V≤24 m/s；斜井井身和正洞施工分别计算，且正洞施工需风量按2个作业面同时处于一种工况计算；以内燃机械为主的无轨运输方式隧道施工的通风最不利工况为出碴阶段。
（2）正洞单工作面施工通风计算
单个工作面最不利工况：参数：340马力（功率250KW，排气量20l/ min）出碴车6台，ZL50C内燃装载机（功率162KW）1台，PC200挖掘机（功率170KW）1台，1.5t农用车（功率17KW）3台，工作人员35人，正洞开挖断面面积按53 m 2。按洞内稀释内燃机械废气计算：
Q＝V／K（m3/min）+ n×m，其中V =∑βρ
式中：β——内燃机产生的有害气体，按照有净化装置机械产生的CO气体为0.09×10-3（m3/min .kW）；P—内燃机功率；K—允许浓度（0.01％）；n—每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取为4m3/min；m—同时工作人数。
计算得：Q＝2337m3/min
（3）最大风量：
按照2个工作面同时出碴和另外2个工作面分别处于初期支护工作阶段进行组合（以2台干式喷射机作业，单台风量需求为900m3/min），正洞施工所需最大风量为7374m3/min。
2.3.3 通风设备与材料选型
主通风机选用SDF（C）-No12.5（最大功率为110×2kw），需安装4台；射流风机选用37-55kw规格即可，需安装9台，每个掌子面1台，三岔口1台，巷道接力4台。正洞最大通风距离分别为1500m、1700m检算所需通风管直径分别为1860mm、1720mm，即所需通风管直径为1800mm。
3结论
随着我国铁路建设事业的迅猛发展，铁路建设工程项目建设中，经常会进行隧道工程施工。隧道施工的开挖面积相对较大，施工的难度也比较高，技术相对较为复杂，使得隧道施工的安全性相对较为严峻。了解铁路隧道工程施工方法和技术，可为施工提供参考。
参考文献
[1]陈彦武.高速铁路隧道工程施工质量控制分析[J].建筑技术开发，2017，44（23）：118-119.
[2]韩浩.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].价值工程，2017，36（33）：133-135.
[3]杨建栋.基于项目法施工的铁路隧道施工组织设计[J].价值工程，2017，36（17）：40-42.
[4]刘佳.论述铁路隧道施工技术常见问题及改进措施[J].工程建设与设计，2017（06）：134-135.
论文作者:赵立冬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/8
标签：隧道论文; 断面论文; 围岩论文; 工作面论文; 台阶论文; 进尺论文; 地段论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;