鐵路隧道工程施工機(jī)械化配套措施

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［摘要］隨著我國社會(huì)化進(jìn)程的提升，為交通運(yùn)輸?shù)谋憷藿撕芏?a href="http://m.coffee125.com/lunwen/sdgclw/156143.html" target="_blank">鐵路，其中一些鐵路隧道工程施工的地理位置較為復(fù)雜，為施工帶來諸多不便，基于此，介紹了鐵路隧道的分類和我國地貌對(duì)其施工造成的不利影響，如何選擇合理的技術(shù)進(jìn)行施工，根據(jù)施工技術(shù)選擇合適的機(jī)械化配套設(shè)施，解決施工中遇到的各種問題，從而提高工程質(zhì)量及施工安全，可為類似工程提供借鑒。

［關(guān)鍵詞］鐵路隧道；施工技術(shù)；機(jī)械化配套

鐵路工程的修建將為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展帶去強(qiáng)勁的動(dòng)力，但由于我國幅員遼闊，很多地勢處于復(fù)雜的狀況，為鐵路隧道施工增加了難度。從我國實(shí)地狀況出發(fā)，根據(jù)隧道項(xiàng)目工程中的具體問題，提供有效的施工技術(shù)及機(jī)械化配套措施，做好隧道的質(zhì)量保障。

1鐵路隧道的定義和分類

在我國鐵路隧道的修建中，多是從一個(gè)特定的區(qū)域內(nèi)，從地下向著山澗等人員稀少的地方開辟一條可供車輛通行的鐵路隧道。按照其地理位置可對(duì)我國鐵路隧道進(jìn)行類別劃分。（1）城市鐵路隧道。這類隧道的修建多分布在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市，可以緩解城市交通緊張狀況，所以多在城市地下修建。（2）山間鐵路隧道。這類隧道多在山嶺、丘陵進(jìn)行修建。（3）水底鐵路隧道。這類隧道的修建多是在河流、海底下進(jìn)行。由于修建的方式不同，建造過程中使用的施工技術(shù)也各不相同。2我國地貌對(duì)鐵路隧道施工帶來的不利影響我國處于亞歐板塊與太平洋板塊交界處，地貌環(huán)境較為復(fù)雜。特別是在地勢差異大的地區(qū)，其鐵路隧道的修建需在山嶺、丘陵之上，要貫穿不同的巖石層，克服巖溶、軟弱破碎帶、特殊巖層等施工難題，實(shí)現(xiàn)山路間的連通。在此過程中，施工技術(shù)稍有不當(dāng)，將會(huì)造成巖爆現(xiàn)象，危及施工隊(duì)伍的安全，給國家?guī)順O大的經(jīng)濟(jì)損失?；诖?，不難看出鐵路隧道施工難度及危險(xiǎn)性與當(dāng)?shù)氐乩砦恢糜兄懿豢煞值年P(guān)系，地形越復(fù)雜的地方，給施工人員的工作帶去的風(fēng)險(xiǎn)越大。

3常見的復(fù)雜地質(zhì)狀況

3.1大斷層帶

在進(jìn)行鐵路隧道施工過程中，大斷層的地質(zhì)狀況會(huì)為工程帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)榇髷鄬邮且环N復(fù)雜的地質(zhì)狀況，是斷層破碎造成，從而引發(fā)塌方、巷道涌水、高外水壓力大等現(xiàn)象。在鐵路隧道深挖過程中，遇見大斷層高度現(xiàn)象應(yīng)高度注意。不同地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的斷層數(shù)目不同，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，容易造成高外水壓力的增加，引發(fā)地下水活動(dòng)劇烈，稍有不慎將會(huì)造成涌泥現(xiàn)象，施工技術(shù)難度極大，若在施工中出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)威脅到整個(gè)工程。

3.2膨脹巖

在鐵路隧道施工過程中，膨脹巖將會(huì)出現(xiàn)軟弱巖地質(zhì)狀況中，其形狀既像土、又像巖石，具有極強(qiáng)的親水性。當(dāng)濕度發(fā)生變化后，其體積將不斷擴(kuò)大，受到外力的影響，內(nèi)在的約束力也會(huì)產(chǎn)生很大變化。在鐵路隧道的修建中，碰到該類地質(zhì)狀況要做好防水設(shè)計(jì)工作，確保隧洞的濕度不會(huì)發(fā)生更大變化，從而有效控制膨脹巖發(fā)生變化。

3.3巖溶

在進(jìn)行鐵路隧道施工過程中，灰?guī)r地區(qū)將會(huì)出現(xiàn)巖溶地質(zhì)狀況，發(fā)生巖溶，將會(huì)造成突水、突泥現(xiàn)象，對(duì)工程影響較大，造成工期滯后。

3.4軟弱圍巖

在進(jìn)行鐵路隧道施工過程中，由于隧道是建立在巖石應(yīng)力之上，通過支撐巖石整體，確保隧道可以支撐巖石重量。而軟弱巖的承載力與強(qiáng)度方面難以匹配圍巖的要求，所以在施工中，稍有不慎會(huì)出現(xiàn)坍塌、結(jié)構(gòu)破碎等現(xiàn)象，最終造成施工安全受損、圍巖周圍遭遇水體侵蝕，出現(xiàn)軟化圍巖、塌方等現(xiàn)象。

4鐵路隧道施工技術(shù)應(yīng)用

4.1全斷面開挖技術(shù)

在進(jìn)行鐵路隧道深挖施工前，需對(duì)隧道進(jìn)行爆破，該爆破可以沿著隧道輪廓進(jìn)行操作。爆破后的隧道會(huì)出現(xiàn)一個(gè)開挖的工作面，通過對(duì)該工作面進(jìn)行支護(hù)及襯砌修建，完成后續(xù)隧道修建工作。在此過程中，要做好技術(shù)施工工作，突破施工難點(diǎn)，確保圍巖的穩(wěn)定性，不斷尋找到圍巖最有效的支護(hù)方式，從全斷面開挖完成后續(xù)的支護(hù)圍巖工作，不能僅依靠技術(shù)，為增加隧道施工空間，便于大型機(jī)械進(jìn)入隧道，需利用機(jī)械化配套設(shè)施，提升工作效率，鞏固圍巖穩(wěn)定性。

4.2臺(tái)階開挖技術(shù)

在進(jìn)行鐵路隧道施工過程中，需運(yùn)用臺(tái)階開挖技術(shù)完成支撐面工作，可通過橫向幾部分分點(diǎn)分段的方式進(jìn)行開挖工作。該技術(shù)在使用過程中適用性很強(qiáng)，可在不同的地質(zhì)狀況、施工條件下開展。只要施工空間廣闊、穩(wěn)定，就可以進(jìn)行操控。該技術(shù)所運(yùn)用的機(jī)械化設(shè)備也十分簡單，是目前施工過程中常用的一種手段，可以有效提升施工效率。但在施工過程中，因不同分段施工同步開展，將會(huì)在工程中出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象，影響工程的開展。

4.3分部挖掘技術(shù)

隨著鐵路隧道工程修建范圍的擴(kuò)大，在隧道施工中經(jīng)常會(huì)遇到軟弱圍巖的地質(zhì)狀況，在此狀況下，無法運(yùn)用大斷面開挖技術(shù)，需運(yùn)用部分開挖的施工方式解決軟弱圍巖的情況。該施工技術(shù)可以根據(jù)地質(zhì)條件的不同，運(yùn)用不同的方式進(jìn)行分部挖掘，如環(huán)形法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、較差中隔離壁法等，每個(gè)分部挖掘的效果也不同。首先是環(huán)形法，就是利用環(huán)形的方式進(jìn)行隧道的深挖工作，為施工帶來極大的安全性與穩(wěn)定性。其次，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法可以在隧道的兩側(cè)向著中部挖掘，可在隧道兩側(cè)架立有效的支護(hù)措施，隨著挖掘作業(yè)的深入，可不斷進(jìn)行支護(hù)與開挖工作，有效解決軟弱圍巖承載力不足的狀況，降低隧道中發(fā)生危險(xiǎn)的可能性。但該技術(shù)施工工序復(fù)雜，所需建筑成本較高。最后，較差中隔離壁法，是從上向下進(jìn)行隧道開挖工作，通過將一個(gè)工程以2~3步的方式完成施工技術(shù)工作，在每個(gè)操控過程后都要進(jìn)行錨噴、仰拱設(shè)置與聯(lián)結(jié)工作，還要對(duì)中隔墻的另一側(cè)進(jìn)行同樣的開挖作業(yè)。

5隧道的機(jī)械化配套措施

在隧道開挖的工程中，通過機(jī)械化配套措施，可在保障施工質(zhì)量的同時(shí)，最大限度提高施工效率。所以在施工過程中，可根據(jù)實(shí)際的施工情況，進(jìn)行施工機(jī)械化配套工作。要遵循隧道施工要求，以性能好、質(zhì)量高的施工機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，發(fā)揮設(shè)備效能的最大化。

5.1開挖施工中的機(jī)械化配套

在進(jìn)行隧道開挖的過程中，可運(yùn)用多功能施工設(shè)備對(duì)隧道進(jìn)行鉆爆。其機(jī)械化配套設(shè)施的使用，需判斷隧道斷面的高度，后利用臺(tái)架的各作業(yè)面，使用人工鉆、噴錨支護(hù)的方式，完善后續(xù)支撐及安全保障工作。在工程開展的過程中，可將風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)安置在臺(tái)架上，完成隧道鉆進(jìn)的工作，還可運(yùn)用液壓鑿巖臺(tái)車進(jìn)行鉆孔作業(yè)，最后通過人工裝藥的方式進(jìn)行爆破與開挖工作。

5.2裝運(yùn)施工中的機(jī)械化配套

在鉆爆作業(yè)中，出渣運(yùn)輸工作是隧道施工的重點(diǎn)。為提高工作效率，可利用裝運(yùn)機(jī)械和配套措施進(jìn)行運(yùn)輸工作。在當(dāng)前的機(jī)械化配套措施中，對(duì)隧道運(yùn)輸工作氛圍有軌運(yùn)輸及無軌運(yùn)輸，其中有軌運(yùn)輸對(duì)隧道污染少，但由于機(jī)械化配套設(shè)備涉及的內(nèi)容多，日常養(yǎng)護(hù)與維修復(fù)雜，所以管理與存放上存在一定的難度。在有軌運(yùn)輸工作中，需在隧道內(nèi)鋪設(shè)輕型鋼軌，在電瓶車的牽引下，通過自動(dòng)裝巖設(shè)備進(jìn)行巖渣的運(yùn)輸工作。與有軌運(yùn)輸相比，無軌運(yùn)輸所需機(jī)械化設(shè)備較少，所以管理起來比較容易，但由于該機(jī)械化操作屬于內(nèi)燃型，會(huì)在隧道內(nèi)產(chǎn)生尾氣，造成污染，在運(yùn)用該機(jī)械時(shí)，要做好隧道的通風(fēng)工作。該類機(jī)械化配套設(shè)備需側(cè)翻式裝載機(jī)用于巖渣的裝載工作，通過自卸汽車將巖渣運(yùn)送出隧道。可根據(jù)施工工期和隧道坡度進(jìn)行機(jī)械化運(yùn)輸裝置設(shè)備的選擇，較大斜坡處可利用有軌運(yùn)輸?shù)姆绞酵瓿蓭r渣的運(yùn)輸?shù)惯\(yùn)工作。

5.3初期支護(hù)的機(jī)械化配套

在對(duì)隧道進(jìn)行支護(hù)過程中，利用錨噴進(jìn)行支護(hù)是初期隧道有效的一種手段。需在工作面配備3~4臺(tái)混凝土噴射機(jī)，通過噴射混凝土的方式滿足支護(hù)要求。還可以運(yùn)用強(qiáng)制式攪拌機(jī)與噴射混凝土相互攪拌，再運(yùn)用有軌或無軌運(yùn)輸方式完成混凝土的裝載。在隧道支護(hù)過程中，還可以運(yùn)用錨桿支護(hù)方式，完成風(fēng)動(dòng)鑿巖鉆孔工作，通過人工方式進(jìn)行安設(shè)，發(fā)揮人工與機(jī)械相互配合，作用最大化的功效。

5.4二次襯砌的機(jī)械化配套

隧道施工中，二次襯砌施工作業(yè)是十分必要的。在此環(huán)節(jié)，通常運(yùn)用自動(dòng)計(jì)量拌和設(shè)備，將其放置在隧道外，用于混凝土的攪拌工作。再由混凝土罐車或有軌輸車進(jìn)行混凝土運(yùn)輸。在進(jìn)行隧道二次襯砌施工時(shí)，利用液壓式整體模板臺(tái)車，給予模板臺(tái)車配備混凝土輸送泵和輸送管，模板臺(tái)車可以根據(jù)有軌運(yùn)輸軌道鋪設(shè)的方式前行，一邊前進(jìn)一邊完成混凝土的澆筑工作。在整體施工過程中，為模板臺(tái)車配備一個(gè)簡易臺(tái)架，用于防水工作，并在混凝土澆筑前完成該安置工作，避免雨水或地下水影響隧道工程施工進(jìn)度。

5.5通風(fēng)、給水、供電保障系統(tǒng)的機(jī)械化配套

隧道的通風(fēng)裝置，對(duì)于鐵路整體工程來說極為重要，越長的隧道越應(yīng)做好通風(fēng)工作。在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的機(jī)械化配套措施中，可選擇長管路機(jī)械混合通風(fēng)壓入式通風(fēng)，通過PVC軟管、軸流風(fēng)機(jī)完成通風(fēng)系統(tǒng)的裝配工作。在環(huán)境允許的條件下，可利用直徑較大的風(fēng)管進(jìn)行施工通風(fēng)的設(shè)置，利用軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算，根據(jù)隧道的實(shí)際長度進(jìn)行通風(fēng)設(shè)置，為隧道提供有效的施工保障。隧道供水配置是隧道施工的保障，將蓄水池設(shè)置在隧道外，并安裝高壓水泵，將水資源儲(chǔ)存于蓄水池中，當(dāng)水位顯示高位狀態(tài)，通過鋪設(shè)水管的方式將水引入隧道中，滿足隧道施工過程中的用水需求。隧道供電系統(tǒng)配置是隧道各項(xiàng)技術(shù)、機(jī)械化配套設(shè)施得以使用的前提?？蓪⒆儔浩髟O(shè)置在隧道外，將高壓線引入隧道內(nèi)不同區(qū)域，滿足隧道在工程施工中的各項(xiàng)要求。在隧道挖掘過程中，可在隧道1000m的位置上裝置鎧裝電纜，裝置此處是因?yàn)殡妷簳?huì)在此距離上出現(xiàn)降幅，為保證電力的正常，利用鎧裝電纜高壓進(jìn)洞，可實(shí)現(xiàn)照明或提供動(dòng)力兩個(gè)分支。在洞內(nèi)進(jìn)行雙回路供電裝置，可保障施工正常運(yùn)行，利用移動(dòng)式變壓器裝置安置在隧道洞外。為確保周邊施工都能得到相應(yīng)的供電力，可以配備1臺(tái)200kW發(fā)電機(jī)，作為隧道內(nèi)緊急供電的備用電源，為隧道工程施工用電提供保障。

6結(jié)束語

鐵路隧道作為我國建設(shè)施工的一部分，其施工難度、危險(xiǎn)性比其他工程要高，基于此，更應(yīng)做好技術(shù)施工工作，認(rèn)清施工隧道工程施工中的主要問題，運(yùn)用有效的技術(shù)加以機(jī)械化配套設(shè)施輔助工作，完成隧道工程的施工工作。同時(shí)，還要以科學(xué)的方式對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行分析，做好施工過程中的每一項(xiàng)工作，確保工程的質(zhì)量及安全，完成我國鐵路隧道的建設(shè)工作。

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作者：趙雪 單位：中鐵十八局集團(tuán)有限公司