试论铁路隧道施工技术应用论文_赵禹

试论铁路隧道施工技术应用论文_赵禹

上海城建国际工程有限公司(新加坡分公司) 上海 200032

摘要:为了进一步提升我国铁路隧道的普及力度,并带动区域的经济发展水平,我国铁路隧道施工需要开拓施工的地形并提升自身的施工技术水平,从而更好的实现跨山区以及山岭进行铁路隧道建设,并加强山区与外界的沟通能力。在其中,铁路隧道施工的主要地点为山岭隧道。因此,为了进一步提升山岭隧道的建筑能力,并拉近与西方发达国家铁路建设的水平,加强其施工技术势在必行。

关键词:铁路隧道;施工技术;应用

1铁路隧道的定义和分类

通常情况下,铁路隧道指的是在特定的区域内从地下、山间、水下开辟出的一条供车辆通行的铁路。铁路隧道按其周围的地理环境来分可以分为3类,城市铁路隧道、山岭铁路隧道、水底铁路隧道,具体的分类情况如下。第一,城市铁路隧道。城市铁路隧道主要分布于经济比较发达的大城市,为很好地实现大城市的交通需求而在城市地下建造的铁路隧道为城市铁路隧道;第二,山岭铁路隧道,山岭铁路隧道是山岭、丘陵地区开辟出的铁路的总称;第三,水底铁路隧道,顾名思义,水底铁路隧道是为了穿越河流而在水下、海底建造的铁路隧道。

2当前我国地形地貌对铁路隧道施工带来的不利影响

所谓地质条件是指包括岩石性质、矿物成分、岩层产出状态、分布区规律在内的地学性质和特征。以最为常见的山岭隧道施工为例,它需要贯穿岩层、土质条件不同的山岭来实现隔山线路的互通,中间需要克服包括岩溶、软弱破碎带、云母片岩、特殊岩层等难施工、不稳定施工区间。若施工不当,则很有可能造成岩爆、涌突水等灾害事故,危害人员安全,并降低整体工程的社会及经济价值。由上述现象分析可知,铁路隧道施工工程的难度和危险系数与当地地形条件具有密不可分的关系,当地的地形越复杂,地质越复杂多变,给铁路隧道建设的工作人员带来的困难性与危险性就越大。

3常见复杂地质情况

3.1大断层带

大断层是铁路工程中危害系数高,比较典型的一种地复杂地质状况。一般来说,断层破碎带与塌方、高外水压力、巷道突水和巷道涌水等事故存在一定的联系。深埋长隧洞工程中常见的区域性断层构造对施工活动的危害极大,甚至有可能威胁整个工程。这类地质构造发展规模较大,断层数目多,具有一定的富水性,容易发生巷道突水或巷道涌水、涌泥等问题;地下水活动剧烈,施工时技术难度较高,对施工质量有非常严格的要求。

3.2岩溶

灰岩地区岩溶地质问题最为常见,容易引发突水、突泥。如天生桥二级隧洞发生的岩溶突水、突泥对工程影响极大,使工程迟滞了2年。

3.3软弱围岩

隧道围岩就是建立在应力基础上,用于支撑岩体的结构,隧道工程的安全直接受到这部分岩体质量的影响。软弱围岩是在承载力、强度等方面都难以达到施工要求的围岩,软弱围岩在施工中容易出现坍塌、结构破碎等问题,导致出现严重的安全问题。在施工中如果软弱围岩受到水体侵蚀还会软化围岩,最终造成塌方事故。

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3.4膨胀岩

软弱围岩当中存在特殊膨胀岩,形状似岩非岩,似土非土,含有大量亲水矿物,具有极强的亲水性,湿度变化时,体积容易产生极大变化,一旦变形受到约束力则会产生较大内应力。通过尽量减少围岩扰动及设计防水结构,保证隧洞湿度不出现较大变化,能够比较有效地控制膨胀岩的危害。

4铁路隧道施工技术应用

4.1全断面开挖技术

此技术需要在隧道开挖施工之前对隧道进行爆破,而且此爆破作业需要沿着隧道的轮廓进行一次性的爆破,然后形成较大的隧道开挖工作面,在隧道开挖的整个过程中,还要持续进行支护及衬砌修建工作。技术实施的难点是在整个施工过程中确保围岩的稳定性,所以需要采取合理的支护手段,从全断面开挖到最后支护前对围岩稳定性的要求较高。从技术原理可以看出,隧道施工技术具有较大的开挖空间,便于大型机械设备施工,所以具有较高的工作效率,但缺点也较为明显,对围岩的稳定性要求非常高。

4.2台阶开挖技术

此技术就是将掌子面分为几个部分分别进行开挖施工,通常按照横向的方式进行分段,然后分段进行开挖作业。因此,此技术具有较强的适用性,可适用于多种复杂的地质和施工条件,施工空间也较为开阔和稳定,而且隧道开挖的机械设备相对较为简单,因此也具有较高的施工效率,是目前应用比较广泛的施工技术之一。但此技术在应用过程中也暴露出一定缺点,如在进行台阶开挖施工中,分段的各部位施工之间容易出现互相干扰的情况,这也是实施中的难点之一。

4.3分部挖掘技术

随着铁路工程建设范围的不断扩大,在隧道施工中经常会遇到软弱围岩的地质条件,在此地质条件下,大断面开挖的施工技术无法应用,所以在此条件下需要进行分部开挖的施工方式。此种施工技术又根据地质条件的不同而分为环形开挖法、双侧壁导坑法以及较差中隔壁法等多种方法,其中环形开挖法在软弱围岩条件下具有较高的施工安全性和稳定性;双侧壁导坑法则是从两侧向中间开挖,并且在两侧进行支护,并随着开挖作业的进行而不断向中间进行支护和开挖作业,因此能够有效解决软弱围岩地质承载力不足的问题,降低了地表沉降的可能性和发生概率,但是具有施工工序复杂,施工成本较高的缺点;较差中隔壁法则是从上往下进行开挖施工,通常将隧道开挖施工分为(2~3)步进行,在每一步的开挖施工完成之后都要进行相应的锚喷、仰拱设置、中隔墙的设置和联结等工作,然后对中隔墙的另一侧再进行开挖作业。

结束语:根据现代化发展需求,各省市以及国际之间的人员、经贸交流日益密切,铁路作为重要的交通运输设施,在其中扮演着重要的角色。为了达到建设需求,通常需要穿越城市或者山岭等来架设铁路,尤其以山岭隧道的建设难度最大,其复杂的地质条件常引发隧道坍塌甚至人员伤亡。因此,加强大跨度以及小跨度的施工技术并对施工要点进行及时的改进不仅是提升我国铁路施工行业的重要举措,也是提升施工人员安全保障的重要举措。

参考文献:

[1]马辉,刘仁智,陈寿根,高明忠.当前铁路隧道施工亟待解决的若干技术问题[J].现代隧道技术,2011,48(05):1-6.

[2]肖毅.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].低碳世界,2014(01):202-203.

[3]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,2014,31(12):67-71.

论文作者:赵禹

论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期

论文发表时间:2018/8/15

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