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摘要：铁路是基础设施建设不可或缺的重要部分，随着我国城市的快步发展，大跨度隧道开挖施工技术在铁路施工过程中经常会被用到。本文围绕铁路隧道开挖施工技术的工程概况、施工技术以及安全注意事项进行探讨，希望对同行能起到借鉴作用。
关键词：铁路；隧道；开挖
1.引言
随着居民生活条件的不断提高，越来越多的人选择高铁、动车出行，从而使铁路工程量越来越大，受客观因素影响，在一些情况下，必须将铁路沿线所经过的隧道挖开，从而确保铁路轨道铺设的顺畅。本人结合多年工作经验，结合某工程实例，针对实例中的隧道开挖施工技术以及安全注意事项进行探讨，尤其是对于必要的爆破技术进行重点分析，希望对相关人员提供一些参考。
2.工程概况
某隧道位于我市南侧，基岩性经检测主要由砂类土、石灰岩、人工填土组成，车站现有6股道，专用线1条。线间距为4.1～5.0m，路基土石方55×112m3，其中挖方18×128m3，车站站房中心里程K312+108，其中车站北端K308+460～+580段既有高边坡路基开挖高度最高处为18.4m，坡度在1：0.6～1：0.4范围内，既有边坡破碎严重，自然环境差，施工场地十分狭窄，紧靠铁路既有线和接触网，横向平面运输比较困难，弃碴难度大，要求在125天时间内完成，工程量大，技术安全标准要求高。
3.铁路隧道开挖方法选择
铁路隧道开挖方法主要有整体断面方法、台阶法、钻爆方法等等，其中钻爆方法是目前我国主要使用的挖隧道方法。
3.1整体断面法
此种方法核心在于一次开挖成形，当时钻孔，当场爆破形成，提高围岩的整体性，是一种相对容易的施工方法。整体断面一次钻孔，装药连线，一次爆破成功，开挖跨度十分大，高度也是非常高的，隧道周围围岩会发生较大的塑性化。对于硬岩隧道，由于其本身的硬度较高，不会影响隧道的安全。开挖时应比照《铁路隧道围岩分级判定标准》，确定围岩本身硬度。对于软岩隧道，应充分做好预加固技术措施。总之，此种技术常常用于非浅埋1-3级硬岩地层和4-6级软岩地层。
3.2台阶法
台阶法施工优势非常多，可以分解成若干个步骤同时开挖，综合分析岩性指标、岩体整体状况，择选适合台阶方式。台阶法适用于1～4级硬岩地层，以及2～3级软岩地层，上台阶尺度一般设置为1～1.5倍，如超出此数值，就会丧失纵向承载拱受重能力，使工作的环境极其不稳定，容易造成控制构架扭曲从而引发地面下沉。强硬的岩地层可采用超短台阶方式进行施工，而松软地层应该尽量不用短台阶法操作。
4.爆破设计
4.1爆破手段
采用露天浅眼松动法，对于距离既有线路直径≦50mm，深度≦5m处，在相对密集的孔内装入少量爆破物，根据松动爆破原理控制爆破方案，由此一来即可对周边环境产生的影响减小到最小程度。
4.2台阶选定
台阶宽度应该与整个路基待挖宽度保持一致，长度设置为2.5～5m，高度设置为1.8～3.5m，3～4个台阶为一组一并实施爆破。对于深长土方路基，可引入大型设备予以清碴处理，爆破方式调整为分层爆破，梯段高度≧2.5m为宜。
4.3炮孔参数选择及炮孔分布
炮孔排距b设置为分层梯高H的二分之一，即b=H/2，炮孔间距a=1.1b。 靠近既有线一侧设置边炮孔，边坡开挖处设置为光爆孔，中间部分设置为主炮孔，边炮孔布置4个炮孔。 主炮孔周围布置3个炮孔，边炮孔布置4个炮孔，边炮孔与主炮孔均为垂直钻孔。
4.4单位耗药量设计
单位耗药量用q=a?h?b?k计算公式计算。q为单孔用药量，a为间距，b为排距，h为梯段高度，k为炸药单耗。结合各个工作位置的岩石种类和地质结构，a的取值范围在2.0～2.5m，b的取值范围在1.5～2.0m，k取值范围在0.5～0.55kg/m3，堵塞长度≥b。主炮孔q值一般取0.25～0.4kg/m3之间。
4.5起爆网路
如图1所示，中间一排炮孔皆设置第3段毫秒雷管，从内向外依次是第5段毫秒雷管第7段毫秒雷管。每列炮孔皆设置同段毫秒雷管，先中间后两侧引爆。对分层梯段爆破可选择同台阶主炮孔排与排利用孔内微差，先主炮孔引爆，然后两侧边炮孔和光爆孔紧随引爆，台阶之间利用孔外微差，自下而上逐台阶引爆。
5. 爆破施工
5.1试爆
为确保预裂效果，应该在正式爆破前采取小范围的试爆，在确定既有设定间距和装药位置基础上，按设计采用的参数进行试爆，在工程建设过程中如遇岩石结构和周边环境改变也要实施进行试爆，依据试爆效果进行参数调整。
5.2施工测量及布眼
为保证石质路堑边坡平整，应首先清除地表尘土，利用中线控制桩推出路堑坡顶桩，测量精确定线，标出孔眼所在位置及高程，以利于固定钻孔位置，确保每层底面高程始终维持在相同水平位置上。
5.3钻孔
场地清理环节中，应保持地层表面整洁、干爽，派专人进行污垢清理。钻孔前要进行润湿和清扫，并提前做好地板铺设，形成钻孔平台并设置装架，通过水平仪测量使装架保持水平。在机械检测环节，要对包括钻具、钻杆在内的各个零部件实施全方位检验，防止钻具、钻杆松动、扭曲，每个位置接头在各自的位置固定好，同心度符合要求。
5.4装药及堵塞
（1）灌药方法：方向自下而上、连续进行，避免中断。（2）堵塞方法：灌药后，轻轻振捣确保爆破用药密实后上层方能粘土回填，为避免卡孔，确保堵塞标准，应反复回填捣实，做好密封。
5.5起爆网路联结及覆盖
毫秒雷管的段别必须精确设置，孔外串联雷管应设置清晰的标识，连线自上而下逐一台阶连接，由技术人员负责核实起爆网路联结准确性，用铁丝绑扎稳固炮被，且用编织袋装土覆盖在炮被上，覆盖时注意不要将起爆线路刮断。
5.6爆破
起爆网路设置完成后，做好人员撤离和安全警戒，注意做好安全防护，避免“盲炮”突然爆破造成人员伤亡。在长时间后如检查无误可以解除警戒，开通线路。
6. 隧道开发施工的安全防护
隧道施工的项目难度大，责任重，对安全管理要求更高。因此，隧道工程施工人员应熟练掌握隧道开挖施工技术，通过接受安全培训提高安全风险意识。同时，隧道施工安全管理部门应完善安全管理机制，加强技术交底工作，在隧道施工的各个环节强化安全现场管理，确保施工安全生产管理不出问题。
结束语
综上所述，隧道开挖爆破的关键在于降低爆破震动对周边围岩的震动扰动，处理技术难度大，技术要求高，专业性强，对隧道开挖爆破人员提出了较高的要求。因此，要根据岩层特点和开挖条件，采取合适的方法和科学的技术，严格遵守安全标准，为单位或企业创造更高的经济价值。
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作者简介：李勇（1974-），男，大专，工程师，主要从事试验工作。
论文作者:李勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/25
标签：隧道论文; 台阶论文; 地层论文; 钻孔论文; 雷管论文; 铁路论文; 围岩论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;