关键词：黄土地区；铁路隧道；施工
1工程概况
早胜三号隧道经过甘肃省庆阳市宁县平子镇、良平乡及早胜镇，为银西铁路控制性工程，早胜三号隧道走行与黄土梁塬沟壑区。地面高程995m～1250m，相对高差255m，北高南低，沟梁相间，冲沟下切较深，多呈“V”字形，两岸边坡高陡，局部发育滑坡、错落、溜坍和黄土陷穴等不良地质现象。起讫里程DK182+493.62～DK193+665，全长11171.38m。
2黄土特性及分布
我国的黄土是第四纪干旱、半干旱气候条件下形成的一种特殊土，基本色调为黄色，颗粒成分以粉粒为主，一般无明显层理，垂直节理发育，直立性强，表层多具湿陷性，易形成陷穴。主要分布在西北和华北等地，其特点为分布广、厚度大、地层层序比较完整。
根据地质年代，黄土大体上可分为老黄土和新黄土2个大组。老黄土(Q1、Q2)结构多经压密，一般不具有湿陷性，土的承载力较高，主要分布在陕甘黄土高原，覆盖在第三纪红土层或基岩上；新黄土(Q3、Q4)广泛覆盖在老黄土之上，质地均匀，具有多孔性，有肉眼能看到的大孔隙，呈松散结构状态，密度低，在北方各地分布很广，一般都具有湿陷性。
3黄土隧道的特点
1)我国黄土隧道大多数分布于黄土台塬地区，即隧道顶部较为平坦，通常为村庄或农田，建(构)筑物多，且人畜活动频繁。
2)由于黄土地区植被稀少，水土流失严重，隧道洞口大多沟深坡陡，滑坡、崩塌等不良地质发育，洞口选择困难。
3)施工进度慢。与其他隧道相比，黄土隧道具有围岩强度低、变形量大、自稳能力差的特点，其施工难度急剧增加。
4黄土地区铁路隧道设计施工技术要点
4.1进洞端洞口开挖、防护
4.1.1开挖
人工预先清除开挖区内的植被、杂物，测量人员放出设计开挖边线，核实开挖断面，按设计施做截水沟。土方开挖采用挖掘机从上至下开挖，边、仰坡预留30cm，采取人工刷坡。土方采用挖掘机配合自卸车运输至弃渣场。
开挖完成后，对隧道开挖断面的中线和高程采用仪器测量进行检查，工艺如下图所示。
4.1.2初喷混凝土、锚杆施工
边仰坡开挖完成后，先进信开挖面混凝土初喷施工，初喷厚度4-5cm。
初喷完成后，进行锚杆孔的施工。
锚杆孔施工时应注意：标记锚杆孔位置时偏差不得大于15cm；砂浆锚杆的锚杆孔径应大于锚杆体直径15mm；锚杆孔应保持与边仰坡开挖面垂直；砂浆锚杆孔深应大于设计长度约10cm；
4.2套拱及洞口长管棚施工
4.2.1套拱施工
隧道套拱的施工放样，主要是平面位置和纵断高程的放样，平面位置放样在套拱施作时采用全站仪对拱架进行定位，确保能为管棚提供导向作用，纵断高程的测量采用水准仪，同时用全站仪校正安管斜度。
4.2.2管棚施工
管棚法，就是在预计开挖断面外周，以一定间距，一定的外插角度，用钻孔方法先行设置钢管，利用超前导管注浆，先行加固松散围岩体，边开挖，边利用格栅拱、喷锚等共同支护，对隧道开挖起到有效支护的方法。管棚法开挖是在超前钢管形成连续的棚架之下进行的，对防止初期松弛，地压扩大，土体坍落等有着明显的效果。因此，管棚法是在地质条件不好情况下能安全开挖，防止地层下沉、防护地中及地上结构物的有效的辅助方法。
为保证管棚方向、角度的施工精度，设置管棚导向墙，导向墙采用C25混凝土，截面尺寸为1mx1m，导向墙设置于拱顶140°范围。
4.3.3超前小导管预支护
隧道进洞端位于黄土浅埋段，在拱部设置单层φ42超前小导管，L=4.0m，环向间距0.4m，外插角10°~15°，纵向搭接不小于1m，石质围岩注浆，土质围岩不注浆。
4.4隧道暗洞开挖施工
采用短台阶，分步平行开挖，开挖分成多个作业面进行，将集中开挖化为分散开挖，既减少对围岩的扰动，又充分利用时间。分步平行施作拱墙初期支护，混凝土仰拱超前施作及时闭合构成稳固的初期支护体系，保护围岩的天然承载力，有效抑制围岩变形。全断面一次施作防水层和灌筑混凝土衬砌，确保了混凝土衬砌施工质量。监控量测信息反馈指导施工，及时调整支护参数。
黄土隧道掌子面机械设备利用率更高，黄土隧道不用钻爆，具备开挖扰动小、粉尘少的特点，具备开挖立架交叉作业、同时进行的条件，将开挖出渣耗时尽可能的化解到立架工序时间内，以减少初支循环作业时间，达到“快挖、快支、快封闭”，确保黄土隧道安全施工。因此选择科学合理的机械设备，对隧道的安全、质量、进度影响更大。
4.5初期支护
初期支护是由锚杆、钢筋网、钢架和喷射混凝土组成的一种联合受力结构。为保护围岩的天然承载力，初期支护要尽快施作，其施工流程见图如下。
喷锚是隧道施工的一项重要工序，其速度的快慢对隧道施工的安全、质量、进度影响很大，通过一年来的施工及工序时间统计，湿喷机械手比小湿喷机有着明显优势，速度更快，掌子面处需要的施工人员更少
4.6仰拱施工
仰拱开挖采用人工配合机械开挖的方式，利用自行式液压栈桥，可以正常通车，不影响掌子面的正常施工。
采用湿喷机械手喷射混凝土，喷射混凝土应与岩面、钢架密贴，不得留有空洞和间隙，初期支护与围岩应成为整体的支护体系。
按设计要求，在仰拱施工缝处、小边墙施工缝处铺设土工布、防水板及环向、纵向盲管等防排水措施，盲管全部用土工布包裹，然后采用窄条防水板锚固在初期支护岩面上。防水板铺设松紧适度，使之能与土工布充分结合并紧贴在喷射混凝土表面。
钢筋应在加工厂内统一加工，预弯好弧度后运至作业现场，主筋下料根据实际长度需要采用钢筋切断机下料。下料完成后进行车丝，现场用直螺纹套筒连接，运输必须保证钢筋接头处干净，无磨损。
钢筋绑扎应保证保护层、间距、排距等规范要求。采用自制定型角钢模具保证钢筋间距，角钢间穿丝杆保证钢筋保护层及两层钢筋间排距。
仰拱环向施工缝采用中埋橡胶止水带+背贴式止水带+土工布+防水板的复合防水构造；施工顺序：铺设2m宽土工布、防水板、背贴式止水带安装、中埋式止水带安装。
先放入背贴式止水带然后采用下部弧形模板将底部背贴式止水带压紧固定，再放入中埋止水带，安设上部弧形钢模，中埋止水带由两块弧形钢模夹装。最后安装填充钢端模。
4.7混凝土衬砌
采用可调式防水层作业专用台车按设计材料和技术参数施作防水层，采用无钉孔工艺，并视初期支护的平整情况，将防水板留一定的富余量，以防绑得过紧而被混凝土挤破。
混凝土衬砌采用全断面液压钢模台车、泵送混凝土灌筑。要左右对称灌筑，防止台车偏移。设置制式档头板，以确保施工缝处混凝土质量。
结语：
综上所述，在黄土地区铁路隧道施工中，明确隧道施工技术要点和落实有效的质量控制措施是两项重要的工作。基于隧道施工现场实际，一方面有必要结合施工组织安排，制订详细的项目质量控制体系，将每一道工序的质量责任明确到个人；另一方面应在工程实践中不断完善技术方案，以确保铁路运营安全。
参考文献：
[1]《中国公路学报》编辑部.中国隧道工程学术研究综述·2015[J].中国公路学报，2015，28(05):1-65.
[2]付建国.铁路隧道施工中亟待解决的若干技术问题[J].四川水泥，2015(04):190.
论文作者:张双龙
论文发表刊物:《科技中国》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
标签：隧道论文; 黄土论文; 围岩论文; 混凝土论文; 铁路论文; 钢筋论文; 初期论文; 《科技中国》2018年6期论文;