徐良
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摘要：现阶段我国在铁路隧道施工中，常用的开挖方法为掘进法、钻爆法、盾构施工法、沉管施工法等。本文对铁路隧道工程施工技术和机械化配套措施进行分析，以供参考。
关键词：铁路隧道；施工技术；措施
引言
铁路隧道穿越地层复杂多变，根据地质条件由好（稳定）到差（不稳定）变化，常用的开挖方法有全断面法、台阶法（两台阶和三台阶）、CD法、CRD法、双侧壁导坑工法等[2]。若从施工速度和工程造价考虑，施工工法则按上述顺序选择；若从施工安全方面考虑，选择顺序正好相反。
1洞身开挖的方法
1.1台阶法
Ⅲ级围岩选用台阶法开挖作业。台阶长度为3～5m，周边利用光面爆破的方式以减少对围岩的震动，同时有效控制基体成型效果。上台阶主要利用风钻进行钻孔，使用挖掘机挖到下断面，下台阶也是利用风钻进行钻孔处理。使用自卸车将下断面的出碴运输到指定的场地，以保证施工安全。
1.2三台阶临时仰拱法
Ⅴ级围岩断层途径村庄、道路与水库等区域，可以利用三台阶临时仰拱法进行开挖作业，该方法的施工流程为：超前支护处理→上方开挖作业→早期支护与临时仰拱施工作业→中部开挖施工作业→中部支护与临时仰拱施工作业→下部开挖作业→边墙支护与临时仰拱拆除作业→仰拱浇筑施工作业。
2洞身支护的方式
2.1大管棚施工
隧道的进出口利用大管棚超前支护的方式进行提前支护。大管棚主要运用钻机打孔，利用注浆泵进行注浆，外插角度在1～3°之间。开挖管棚施工时，需要预留钻机施工位点，设置导向架与拱套，固定搭设作业区域。成孔技术主要采用水平钻眼技术，对导管向内进行钻孔处理。
2.2钢拱架施工
钢架安装要符合设计要求，并严格控制误差：横向与纵向误差为±5cm左右，角度误差为±2°左右。钢架末端必须在地表上设立稳定，拱脚高度需小于上部开挖距离。当拱脚开挖深度较深时，可适当增设钢板与混凝土垫块。当超挖量较大时，在拱背喷填同级的混凝土且使支护密贴围岩，严防变形扩散。两排钢架之间用钢筋相互连接，确保牢固耐用，形成整体的受力结构。
2.3中空锚杆施工
设计时，要准确地绘制出安装在开挖面上的锚孔位置。钻孔方法与砂浆锚固相同。首先检查风管孔是否符合标准，然后安装锚杆并按设计比例混合灌浆（具体使用灌浆机进行灌浆，灌浆压力应符合设计要求）。通常，将单根管达到的设计灌浆量作为最终的设计标准。灌浆压力达到设计的最终压力时间应不少于20min，否则即使灌浆量仍未达到最终灌浆量也要结束灌浆，不过要确保螺栓孔浆液已充满。最后，在综合检查确定灌浆质量合格后，利用专用螺母堵住螺栓头，防止泥浆从管道中流出。
3隧道开挖管理监控
在环形开挖法的施工中，其施工质量监管需要从以下几个方面展开：第一，要做好开挖前的地质勘测工作，对于地质较软的，需要采用注浆方法，以提高地表稳定性。第二，松散岩体的开挖监管，开挖速度不能过快，开挖面也不能过大，在开挖前还要对施工面采用混凝土保护。第三，对于开挖工作面，要采用钢筋支架进行连接，做好两侧间距的测量，预留宽阔平整的施工面。
4铁路隧道施工技术应用
4.1全断面开挖技术
在进行铁路隧道深挖施工前，需对隧道进行爆破，该爆破可以沿着隧道轮廓进行操作。爆破后的隧道会出现一个开挖的工作面，通过对该工作面进行支护及衬砌修建，完成后续隧道修建工作。
4.2浅埋暗挖技术
浅埋暗挖法目前已广泛应用于我国大部分地铁以及部分公路隧道、铁路隧道、跨江越海隧道工程中,特别是注浆、超前管棚、超前小导管、水平旋喷、冻结、降水法(轻型井点和深井降水)、降水回灌、管幕支护等辅助工法的进一步发展,拓宽了浅埋暗挖法的使用范围[1]。目前,我国隧道浅埋暗挖法施工技术处于世界领先水平。
4.3盾构与TBM
经过近20年的引进、消化吸收和再创新,我国盾构与TBM自主制造技术已取得了骄人成果,国产盾构主轴承取得突破。在盾构国产化方面,我国已掌握土压、泥水、开敞式和多模式盾构制造技术,自主制造的盾构直径已达到15m级,应用到汕头苏埃通道的国产泥水平衡盾构直径达15.03m,应用到深圳春风隧道的国产泥水平衡盾构直径达15.80m(见图8)。我国盾构/TBM制造水平已进入国际前列,自主制造的盾构占据90%以上的国内市场[12],且已出口新加坡、马来西亚、印度等多个国家。TBM施工技术方面。近年来,在TBM装备研发、推广应用力度不断加大的背景下,我国TBM设计、制造及施工技术均有了大幅度提升,应对大变形、岩爆、塌方、突涌水等不良地质的能力有所提高,刀盘适应性设计及关键参数研究有所突破,已研制出能适应复杂地质条件的高适应性TBM并应用于高黎贡山隧道工程。
4.4隧道运营养护
我国已开展隧道病害检测评估、维修加固与养护管理技术的研究,包括:公路隧道健康诊断应用技术、公路隧道建设的数字化技术、公路隧道结构安全与健康状态标识系统。重点建立了隧道结构健康长期监测系统和检测评价模型,研发了集成面阵相机、激光扫描仪、红外热成像仪和地质雷达等的非接触式隧道病害检测雷达车,开发了多个基于多维海量信息的隧道大数据建设与养护管理平台。
5隧道的机械化配套措施
5.1开挖施工中的机械化配套
在进行隧道开挖的过程中，可运用多功能施工设备对隧道进行钻爆。其机械化配套设施的使用，需判断隧道断面的高度，后利用台架的各作业面，使用人工钻、喷锚支护的方式，完善后续支撑及安全保障工作。在工程开展的过程中，可将风动凿岩机安置在台架上，完成隧道钻进的工作，还可运用液压凿岩台车进行钻孔作业，最后通过人工装药的方式进行爆破与开挖工作。
5.2初期支护的机械化配套
在对隧道进行支护过程中，利用锚喷进行支护是初期隧道有效的一种手段。需在工作面配备3~4台混凝土喷射机，通过喷射混凝土的方式满足支护要求。还可以运用强制式搅拌机与喷射混凝土相互搅拌，再运用有轨或无轨运输方式完成混凝土的装载。在隧道支护过程中，还可以运用锚杆支护方式，完成风动凿岩钻孔工作，通过人工方式进行安设，发挥人工与机械相互配合，作用最大化的功效。
5.3通风、供电保障系统的机械化配套
隧道的通风装置，对于铁路整体工程来说极为重要，越长的隧道越应做好通风工作。在进行通风系统的机械化配套措施中，可选择长管路机械混合通风压入式通风，通过PVC软管、轴流风机完成通风系统的装配工作。在环境允许的条件下，可利用直径较大的风管进行施工通风的设置，利用轴流风机进行参数的计算，根据隧道的实际长度进行通风设置，为隧道提供有效的施工保障。隧道供电系统配置是隧道各项技术、机械化配套设施得以使用的前提。可将变压器设置在隧道外，将高压线引入隧道内不同区域，满足隧道在工程施工中的各项要求。为确保周边施工都能得到相应的供电力，可以配备1台200kW发电机，作为隧道内紧急供电的备用电源，为隧道工程施工用电提供保障。
结束语
综上所述，在高速铁路隧道施工中，施工工序有很多，施工影响因素比较复杂，施工工期较长。因此做好施工质量监管工作，不容忽视。
参考文献
[1]张龙,高菊茹,张博.铁路隧道仰拱衬砌施工技术研究综述[J].现代隧道技术,2019,56(S1):164-171.
[2]霍振升.铁路隧道施工风险评估及超前地质预报[D].兰州大学,2019.
[3]吉力此且.特长铁路隧道斜井施工关键技术研究[D].西南交通大学,2018.
[4]洪庆仁.老安山隧道施工风险评估和超前地质预报研究[D].成都理工大学,2017.
[5]赵勇,田四明,孙毅.中国高速铁路隧道的发展及规划[J].隧道建设,2017,37(01):11-17.