摘要：随着我国铁路建设的进一步推进，尤其是高速铁路与客运专线，对线路曲线半径的要求越来越高，山岭重丘区铁路修建受地形条件的限制，长大隧道频频出现，而隧道施工存在的质量问题也层出不穷，有些已经威胁到了运营安全。本文根据实际情况，系统分析各道工序，找出关键问题所在，并制定了切实有效的防范措施，为后续铁路隧道施工质量控制提供参照。
关键词：大断面；铁路隧道；施工质量；隧道施工
1大断面铁路隧道施工中的爆破控制
1.1大断面铁路隧道施工中的光面爆破设计
1.1.1为确保爆破对周边围岩的扰动小，且爆破有效，必须合理光爆参数、严格控制周边眼的装药量、采用间隔装药、导爆索连接，这是围岩光面爆破形成的重要条件。
1.1.2光面爆破参数的选择与隧道所在的地质条件有关，且与爆破物品的品种和性能有关；同时还与采用的装药结构和起爆方法，隧道开挖断面的形状和尺寸有关。
1.1.3周边眼密集系数。周边光爆孔间距E与抵抗线W的比值m称为周边眼密集系数，将它作为衡量光爆效果的重要指标，即m=E/W，具体可根据项目实际结合上表来选取。
1.1.4周边眼最小抵抗线W。光面层厚度或周边眼到临近辅助眼的距离，是光面眼起爆时的最小抵抗线。实践证明，光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比为0.7较好，即W=1.429E，W=1.429×0.5=0.715m，根据项目实际掌子面围岩软硬情况结合，来选取W值。
1.1.5周边眼装药集中度。根据公式：q=C×n2×d2/m式中，q为装药集中度（千克/米）；C为单位耗药量，据工程类比选取C=0.4kg/m3；n为孔距系数；m为炮孔密集系数；d为炮孔直径（米）。
1.2大断面铁路隧道施工中的光面爆破优缺点
1.2.1优点
（1）隧道围岩不产生或很少产生炮震裂缝，保持了围岩完整性，从而增大了围岩自身的承载能力，这为采用锚喷支护创造了有利的条件。光面爆破技术和锚喷技术相结合，进一步增强了锚喷支护的作用，特别是在松软岩层中更能显示这一特点。（2）在裂隙发育的地层中，避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性，能基本清除落石伤人事故，为快速施工提供了有利条件。（3）隧道成型规整，极大减少了掘进超挖数量和出碴工作量（平均超挖量小于15cm），节省了衬砌材料[1]。（4）由于隧道成型规整，凹凸很少，除增强隧道本身稳定性外，也有利于喷射混凝土施工，能更好地保证初支面的平整度，并减少喷射混凝土的时间。
1.2.2缺点
（1）炮眼数较一般爆破法要多一些，钻眼的准确性要求较高，钻爆作业的单项工序时间要多一些，每茬炮大约增加20min。（2）需要一些特殊器材，如导爆索（传爆线）等，爆破器材成本每立方岩体将增加0.3元。（3）实际施工中，起爆网络连接方式很大程度影响爆破效果，因爆破人员不能正确连接导致拒爆，补炮造成超挖的情况在实际施工中时有发生。
2 防水板施工质量控制
针对防水板与隧道初支表面密贴度差，容易导致二衬混凝土施工时，防水板背后脱空的质量通病，根据《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）要求，初支表面平整度D/L≤1/10，L为初支表面相邻两凸面间的距离，且L不大于1m；D为相邻两凸面之间凹下去的深度。《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）要求防水板搭接宽度不应小于150mm，单条焊缝有效焊接宽度不应小于15mm。《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）要求防水板缓冲层铺设时，固定点间距拱部宜为0.5～0.8m（换算固定点需提供有效拉拔力为2.8～7.2N），边墙宜为0.8～1.0m，梅花形布置。设计研发了新型防水板浦挂台车，并获得了实用新型专利，其工作原理：利用橡胶气囊将防水板压紧，使防水板紧贴初支表面，然后进行焊接，针对初支表面的凹凸不平，通过气囊的特殊性，保证横向3m方向防水板达到90%以上能紧贴初支表面，减少了人工扶持的工作强度。气囊外径500mm，中间贯穿一根直径80mm的钢管，使气囊在紧压防水板的情况下，能在钢管上自由旋转。气囊端部安装气绳快速接口和压力表，通过隧道内进风管道为气囊充气，压力表实时观察气囊压力值，进行补充气压。开动气泵，给气囊充气，气囊饱和度按照：单手施加5kg的力，保证气囊能够凹陷3～5cm左右即可（即充气压力值达到10～12kPa），调试手动油缸，保证气囊紧贴初支表面；防水板台车运行前，应严格检查初支表面的外漏锚杆，外漏部分应不超过初支面10mm。当初支面局部平整度不能满足规范要求时，可利用防水板浦挂台车上配置的风镐进行局部修整，确保满足浦挂条件[2]。
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3 初支质量控制
3.1采用湿喷方式
与以往的干喷相比，喷射混凝土经过强制搅拌后，质量更加可靠，施工环境大为改善。
3.2控制好回弹量
回弹量大小与混凝土本身质量有关，粘聚性越好的，回弹量相对较小。也与入射角及喷嘴到喷射面的距离有关，一般情况下喷头距岩面距离为0.6m～1.2m，喷头垂直受喷面，喷初期支护钢架、钢筋网时，将喷头稍加偏斜。喷射路线应先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。
喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约为20～750px，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。
3.3速凝剂的稳定性
喷射混凝土施工离不开速凝剂，湿喷往往采用液体速凝剂，为了确保计量准确，速凝剂的粘度要稳定，不能随批次、温度等变化而变化。
3.4水泥的稳定性
在施工中，时常发生留样水泥做试验初凝时间合格，但现场多次出现初凝时间不合格或者严重超标，经反复试验是水泥性能出现变化，水泥与速凝剂不兼容导致混凝土超耗浪费甚至于砸伤作业人员，所以，物资部门与试验室一定要严控进场水泥质量，避免水泥稳定性差导致的不兼容或者配合比调整。
3.5湿喷机械
从施工工期和安全角度考虑，建议选择湿喷机械手进行施工，特别是长大隧道、Ⅳ、Ⅴ级围岩偏多的隧道，一方面机械手喷速快，几乎不受断面或开挖台车影响，另一方面可以避免围岩掉块、混凝土回弹剥落砸伤作业人员。
4 二衬混凝土施工质量控制
4.1分层逐仓浇筑混凝土工作性能控制要点
一是浇筑时，因操作空间狭小不便于有效振捣，相对而言，更容易形成质量通病。二是受结构特点及洞内灯光限制，混凝土浇筑时，不便于肉眼观察混凝土的浇筑情况，尤其是混凝土入模后的流动性，拱顶部位是否有效充填密实[3]。三是尤其是大断面的公路与高铁隧道，单次浇筑方量大，多数达200m3以上，浇筑时间长（一般超过10个小时），后浇筑的混凝土对先浇筑的混凝土存在一定的扰动。针对以上实际情况，为了确保二衬混凝土的质量，对混凝土工作性能浇筑设备提出以下具体指标：（1）坍落度。要求混凝土入模坍落度为180～200mm，且出机后坍落度1小时不损失，2小时损失不大于20mm，现场应根据运输时间及组织的紧凑性来计算确定出机坍落度。（2）扩展度。要求混凝土入模时，扩展度为430～450mm。（3）分层浇筑的溜槽：溜槽坡度应在15°～25°之间，坡度太小不利于混凝土流动，坡度太大易出现混凝土局部离析。（4）溜槽光洁度。溜槽宜选择表面光洁度较好的冷轧钢板制作。（5）混凝土振捣。二衬模板台车应配置高频变频附着式振捣器，振捣器功率约为2.2～2.5kW，振动频率2850次/min，振动力900kg。
4.2二衬混凝土浇筑时设置压力传感器与位置传感器
从隧道衬砌结构及浇筑方法来看，二衬拱顶部分往往容易成为薄弱点，主要集中在拱腰以上，表现为脱空与厚度不足。为了解决好问题，在混凝土二衬浇筑前，沿隧道拱部纵向，每2m设置一个监测断面，每个断面在两侧拱腰及拱顶部位埋设压力与位置传感器，浇筑混凝土时，可有效监测混凝土浇筑的压力及位置，以判断混凝土是否充填密实。
4.3衬砌带模注浆
现各大铁路项目应铁路总公司要求，已大力推广衬砌带模注浆施工技术。通过预埋注浆管、采用微膨胀注浆料、衬砌浇筑完成后及时注浆，与过去预埋注浆管灌注水泥浆相比较，具有微膨胀填充饱满、强度高、与衬砌混凝土结合性能好的特点。
结束语
总之，全面分析影响隧道施工质量的主要因素，并采取理论分析与现场试验相结合的方法手段，制定切实有效的措施，目前已在一些在建的隧道项目使用，并取得了较为满意的结果。尤其在追求品质的大环境下，文中总结了很多好的做法，值得后续类似项目参照。
参考文献：
[1]吴贲.大断面铁路隧道的过程设计方法探究[J].住宅与房地产，2017（21）：289.
[2]赵春平.超大断面铁路隧道施工技术要点探讨[J].建材与装饰，2017（32）：276-277.
[3]赵斌，章慧健，仇文革.特大断面铁路隧道施工过程应力特性研究[J].现代隧道技术，2014，51（01）：70-76.
论文作者:敬彪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
标签：隧道论文; 混凝土论文; 断面论文; 围岩论文; 气囊论文; 光面论文; 铁路论文; 《基层建设》2018年第29期论文;