铁路隧道软弱围岩水平岩层施工技术
侯飞
[摘要]铁路隧道建设项目，是我国交通网络建设工程一个重要的组成部分，施工项目的质量直接决定着我国交通网络建设工程发展的效率。在铁路隧道施工阶段，根据隧道内软弱围岩水平岩层的实际情况，制定切实可行的施工技术，才能够确保整个施工项目的质量得到保障。本文以麻科义隧道为例，详细的论述水平岩层施工技术在实际隧道施工过程中是如何应用的。
[关键词]铁路隧道;软弱围岩;水平岩;施工技术
文章编号：2095 - 4085（ 2019） 04 - 0092 - 02
对于软弱围岩水平岩层的铁路隧道施工作业当中，施工方案的制定，开挖爆破参数，以及支护方案对于整个施工项目的质量起到着决定性的作用，也就是说，铁路隧道的实际施工质量，是受多个方面的因素共同决定的。所以，在制定隧道施工方案之前，先要对施工区域的水平岩层进行系统的勘测干工作，然后根据勘测得到的结果制定相应的施工方案。在设计施工方案，以及施工作业的过程中当中，要加大智能化勘测设备，以及自动化施工设备的应用力度，只用这样做才能够切实有效的提高整个施工项目的质量。
1工程概况
麻科义隧道位于延安市宝塔区及延长县境内，进口为延安市姚店镇张皮沟村.沿线经过麻科义，窑则沟，捻山峁，出口设置在延长县张川河村。隧道起讫里程DK358 +192.4～DK366 +920. 95。隧道正线全长为8728. 55m，为单洞双线隧道，最大埋深234m，最浅埋深8m（距洞口300m附近）。隧道地表大部分地区覆盖厚层黄土。该隧道共设置3座斜井。
1.1特点浅析
首先，通过对该隧道围岩地质进行系统的勘测法相，该隧道施工区域的地质结构较为复杂，区域内以湿陷性黄土为主，还惨杂了大量的砂岩等岩石结构。其中，软弱围岩的分布具有区域性，大部分的软弱围岩都集中在施工区域的进出口处，而在隧道中央，软弱围岩在地质结构当中的占比有大幅的下降。
其次，在对麻科义隧道隧址区的地下地质结构进行勘测的结果显示，整个施工区域内部存在有大量的油井，以及窑洞，而且在施工区域内还检测出了一定浓度的瓦斯，所以在实际施工的过程中，要注意施工区域通风设施的完善性，并对每一位施工人员都配置全套的安全防护设备，隧道采用压入式通风，确保洞内施工空气质量。
最后，本隧道属于陕北高原梁峁区，冲沟发育，零星分布小面积黄土塬，沟谷切割较深，地势总体自东西倾斜，海拔921m～ 1210m之间，一般高差50m～ 200m。大部分地区覆盖厚层黄土。复杂的地质结构，决定了本隧道施工项目的难度也要高于平原隧道施工项目的难度。隧道岩层倾角较小，大部分呈水平分布，裂隙发育，坍塌掉块现象较多。工程范围砾岩夹砂岩分布较多，岩性软硬不均，不利于光面爆破作业。
1.2施工技术浅析
麻科义隧道共有5段存在土石分界面，隧道上部为黄土下部为泥岩，砂岩，爆破作业时产生的震动对围岩和地表的影响，易引起土石界面处围岩应力变化，极易造成土体沿土石界面处滑塌和拱部坍塌事故，安全风险高，施工难度大。土石分界段隧道施工的重难点是有效控制开挖中局部坍塌及初支过大变形。
1. 2.1优化前期勘测工作的质量
麻科义隧道的地质复杂，所以要优化前期勘测工作的质量。在实际勘测工作开展的过程中，首先要使用红外线勘测仪器对整个施工区域进行全面的扫描，相应的勘测人员要结合仪器扫描得到的图像判断出整个隧道有几个土石分界面。然后再使用超声波勘测仪器对隧道进行二次扫描，这次扫描的目的主要是为了论证第一次扫描工作的准确度。综合两次勘测工作的结果，再设计相应的施工方案。不仅如此，在施工作业開展期间，也要定期对于麻科义隧道的各项地质参数进行测量，并及时对隧道进行监控量测，根据数据分析隧道沉降情况及稳定性。只有掌握了隧道的实施地质参数，才能够制定出更为合理的施工方案。
1.2.2精准爆破炸药用量（图1）
由于麻科义隧道以软弱围岩为主，所以在制定爆破方案的时候，要充分考虑炸药的用量，如果用量过大则会直接导致隧道崩塌，但是炸药的用量过少，则会影响施工进度。所以，站在施工安全，以及施工效率的角度上看，要精准定位炸药的用量，才能够保证到整个麻科义隧道的施工质量。在确定炸药用量的时候，要结合前期勘测得到的结果，使用仿真软件对整个爆破作业进行拟态运行，工作人员要将隧道有关地质结构的信息录入到系统当中，系统内部的程序就会进行分析工作，并生成一套合理的爆破方案，方案当中包含了隧道炮眼的分布以及各炮眼中炸药的用量，如图1所示，即为针对麻科义隧道制定的爆破方案，由于麻科义隧道地质结构的复杂性，所以在原有爆破方案的基础上，应增加炮眼的数量，并减少装药量，确保爆破过程中减少对围岩整体性的扰动。
1.2.3完善支护措施
由于麻科义隧道原设计施工采用台阶法，三台阶大拱脚临时仰拱法，CD法等方法进行施工。初支支护措施为型钢钢架支护。但原设计的施工工法进度慢、工效低、存在一定的局限性，如，限制了大型施工机械的使用，基本靠人工开挖，工效低，速度慢，难以满足麻科义隧道工期要求。各分部开挖面循环衔接性差，相互干扰大，施工质量得不到充分保证。临时支护多且反复拆除，成本投入大等。为加快现场施工进度，确保施工质量，本隧道施工中结合实际地质情况，设计文件地质说明，对工法进行科学合理的变换。采用台阶法，三台阶法施工，支护措施采用格栅钢架支护，严格控制开挖进尺，尽快封闭成环，各施工方法应符合安全步距要求，对围岩较差地段，可加大格栅钢架尺寸，减小钢架间距，增加锁脚锚管数量。并采用φ2超前小导管预注浆，φ89超前中管棚对围岩进行预加固，为了保护施工环境，施工时采用湿喷工艺施工，初支完成后及时进行衬砌施工，保证隧道的整体稳定性。
2结语
铁路隧道建设项目，是推动我国交通运输行业发展的重要保障之一，最为目前世界上铁路总里程第一的国家，如何维持第一的地位，以及提升铁路工程的实际质量，是我国首先要考虑的问题。在施工作业开展的过程当中，要有效的结合施工区域的地质结构图，并使用智能化勘测设备（红外线勘测仪器、超声波勘测仪器等），对施工区域再次进行全面的勘测作业，除此以外，还要根据施工区域的地质结构，制定一些具有针对行的措施，进而促使整个铁路隧道建设项目的施工质量切实能够得到保障。
参考文献：
[1]孥文广，铁路隧道软弱围岩水平岩层施工技术[J].铁道建筑技术，2011，（11）.
[2]李力，山西中南部铁路发鸠山隧道穿越复杂地层关键技术[J].铁道勘察，2014，（03）：66 -70.
