浅谈铁路隧道掉块整治的施工方法

发表时间:2020/9/3   来源:《建筑实践》2020年3月第9期   作者:梁皓阳
[导读] 随着国家部署“交通强国,铁路先行”的目标后,铁路行业迎来了新一轮的大发展。
        摘要:随着国家部署“交通强国,铁路先行”的目标后,铁路行业迎来了新一轮的大发展。铁路隧道的大修,同样是铁路工务行业里非常引人关注的一个细分领域,本文就围绕着铁路隧道掉块的整治,进行一些探讨,并给出一些建议。
        关键词:铁路;隧道;掉块;整治;施工
        为了减少隧道出现的渗水、开裂、掉块等病害对铁路运营的安全和稳定造成影响,在铁路的大修工作中,我们考虑充分利用天窗时间对病害进行整治,必须采用最合理的施工方法,缩短整治工期,减小成本,保障整治后的隧道质量,确保线路的运营安全。所以隧道大修的施工方法值得深入探究,特别是一些具有慢性发展的现象,如掉块、渗水等,这些都是隧道安全的工作重点。
一、工程概况
1、工程概述
        成昆线某隧道位于成昆铁路尼日~苏雄区间,隧道中心里程为K289+577m,隧道全长3904米,隧道起点里程K287+625m,,隧道终点里程K291+529m。线路纵坡往大里程方向为上坡,坡率为8.5‰、12.2‰、12‰。该隧道据工务养护部门调查,洞身标+2490~+2590地段共计100m,隧道岩层破碎,加上岩石风化,出现局部掉块现场,为确保运营安全,对该段病害采取整治。隧道主要病害为洞身标里程2490-2590段,计100m,拱顶掉块严重。
2、整治措施
        为保证既有隧道稳定,确保成昆铁路继续安全运营,拟对隧道K290+115~K290+215段隧道拱顶采取Φ32锚杆施工、挂网喷浆的方式进行加固。
3、拱顶掉块的情况与掉块原因分析
        最早修成昆线时,技术力量还不是那么先进,此次整治的隧道作业面还为最原始的无衬砌状态。岩层呈块片状,部分顶部出现粘接力不足的情况,拱顶处有局部的渗水,同时还有严重的掉块,块体以50-70厘米为主。此次整治面已经出现3处掉块严重的区域。掉块原因分析:隧道的掉块主要是因为工程地质、地表水、施工等方面的原因造成的。施工质量差:由于在前期的建设中,施工技术力量薄弱,整个工程的质量强度达不到现在的标准。就该工程而言,塌块主要是以工程地质的原因造成的。因为在岩体的缝隙中,经常存在一定的水分,隧道通常都会有滴水现象,进而导致隧道衬砌后岩体中有细小颗粒被冲走,所以导致围岩结构逐渐开始松散。不稳定块体是由不良的地质与临空面积相互组合影响的,当不稳定的块体重力指向临空面时,岩体会在其引导下出现掉块[1]。如果掉块严重,就会导致隧道的关键部位出现塌方。
二、处理方式
本工程无衬砌的情况掉块处理
        本项目锚杆施工、挂网喷浆的方式进行加固护,具体的处理方法是:(1)用自进式锚杆先把围岩串联成一个整体,为了减小对拱顶围岩的影响,可以适当调整拱顶锚杆的间距。(2)使用单层的钢筋作为骨架,主筋的底部将与地面结合部位用钢板进行垫护,从而防止出现钢架下沉的情况。(3)在钢架完成安装后,使用C25对混凝土进行喷射,然后对围岩进行密封处理。
1、结合本工程的难点分析
1.本次施工的岩层较硬,硬度仅次于玄武岩。自进式锚杆在作业过程中,进度不理想,且无论钻头还是锚杆在短时间内都出现了损坏。现场实际采用钻孔压浆锚杆,钻孔完毕后,锚杆配合放大式锚头插入钻孔再进行注浆,以提高拉拔强度。
2.对掉块隐患严重区域的处理:可以采用注浆,后锚杆,但再注浆过程中保证有专业的注浆人员,锚杆施工中注浆孔口压力不得大于0.3MPa;或采用凿去空鼓掉块比较大的隐患区域,比较小的隐患区域直接钎钉固定w钢带,临时支撑。再之后进行锚杆钻孔后续工作。布置钢筋网时,就把w钢带取了,不需要钢带支撑了。
3.按最初设计,环向钢筋采用Φ16的钢筋,由于是无衬砌的顶面,Φ16的钢筋很难随着地形进行布置,影响喷浆的质量。

最终与设计对接,采用等截面替换法用Φ8的钢筋替换原设计Φ16的钢筋,以方便在无衬砌地段布置钢筋网,保证喷浆质量。
三、若是有衬砌的情况掉块或裂纹处理方式
        以下方法是针对于有明显掉块的地方所采取的措施:对于较为明显的掉块,采用20B工字钢或者采用钢筋束整个隧道面铺设加锚喷支护,具体的措施是(1)先用自进式锚杆代替中空铝杆,锚杆长为3米,钢架底部与地面的结合部位需要用500x240mm的钢板进行垫护,从而减小拱顶下层,拱架需要逐根进行安装。掉块严重处就已经形成小有规模的深塌腔了,所以为了确保施工安全,可以采取加强支护的方法来保证施工的安全。可以对已经实行支护的施工地点进行二次加固,没有经过支护的地点需要在塌腔处设置一个缓冲带。对已经支护过的工程采用120b工字钢架与锚喷进行支护,由于该地离塌腔部位比较近,所以还需要对其进行二次加固,如用120b竖向支撑并用适合的混凝土进行加固。在回填混凝土和围岩之间设置合适的缓冲带。未支护的地点:在对该段施工完成并确认安全后,就可以进行加固。具体的加固措施:(1)对该段采用弃渣或者砂土进行回填,其高度需要跟隧道的拱顶一样。(2)在该处泵送2厘米的C25混凝土,与管棚形成一个整体的支护结构。
四、加强安全隐患排查与建设相关的管理责任制
4.1强化安全隐患排查
        从隧道掉块的情况来看,需要进行定时的定期的隧道专项掉块隐患排查的工作,特别是在施工过程中防止出现2次掉块等情况,必须在隧道内设置看守。无论是前期还是施工期,均以路桥技术科牵头制定关于掉块排查的方案,并组织监理、施工等单位对隧道进行逐一的的排查,看是否存在掉块的隐患。因为掉块是一个慢性发生的隐患,所以需要长期的进行排查,这样才能及时的解决掉块问题。同时还要加强日常的巡检工作,因为一般的掉块现象都是慢性发展的,所以需要日积月累的时间来观察隧道是否存在掉块的现象。
4.2建立隧道安全管理责任制,并引入奖励与处罚机制
        每个行业都应当设有管理的责任制,否则就会产生推诿、扯皮现象出现。隧道安全管理牵连着很多的利益链条,所以同样需要为隧道安全管理建立相应的责任制管理。隧道安全管理责任制需要明确管理人员的责任,这样才能够划分好相关人员承担的责任与义务。只有把管理责任划分清楚才不会出现互相推诿的情况,而这样一来只要隧道的安全上有问题出现,就可以第一时间找到相关的负责人,责令其马上解决隧道事宜。奖励与处罚的基本原则是:奖励机制根本上是为了激励受管辖员工的工作热情,所以需要对有突出贡献的、或者是在大险中能够顺利解决事情的这些人应当给予重奖,这样才能够做到激励员工更好的为隧道安全工作服务。处罚机制的原则,就是必须严肃处理违反隧道安全管理相关法律规定的人员。还有一些明知故犯的人群,对于这些人群需要加重处罚力度,这样才能够达到净化管理环境的目的。
4.3隧道安全管理责任制、奖励、处罚机制的建立
        隧道安全管理的责任制是一个只负责隧道安全管理人员的责任机制,而奖励与处罚机制都是它的配套机制。应当针对于隧道安全管理机制组织相关的人员进行开会讨论,并起草文件宣布机制的实行。还要委派专门的审查小组,看有关的配套机制是否切实落地。如果机制无法落地就需要集合相关人员讨论其不能落地的真实原因与事实,并对隧道安全管理责任机制加以改进。如果机制能够切实落地,还要看实际的管理作用效果如何、是否达到期望值,这样才能够更加准确的判断该项管理制度的合理性,也能够保障隧道安全管理责任制的有效性。
结束语
        本文先从工程概况与掉块的原因等方面进行了分析,然后提出了一些解决办法,特别是施工的时候遇到的一些困难。隧道的掉块在其轻微的情况时,可以进行简单的处理,如果出现比较严重的情况,就很有可能要进行一次大的专项的整治了,这样才能保证隧道的安全。
参考文献
[1]李航.浅谈既有铁路隧道渗漏水病害整治设计方法[J].科技创新与应用, 2017(004):240.
[2] 张文达,张千里,马伟斌,等.铁路隧道拱顶病害分析及整治措施[J].中国铁路,2015(001):34-36.
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