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铁路隧道工程施工技术和机械化配套措施郭洪利

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：郭洪利

[导读] 摘要：铁路隧道施工管理是铁路工程管理工作的重要组成部分。

        中铁三局集团第四工程有限公司 102300
        摘要：铁路隧道施工管理是铁路工程管理工作的重要组成部分。通过加强铁路隧道施工管理工作，对于完善铁路隧道工程的施工方案、提高施工技术水平、降低施工事故的发生率等方面有至关重要的现实意义。因此，近年来，我国铁路隧道工程建设单位也开始重视其施工管理工作，通过制定各项强化措施来保证铁路隧道工程的经济效益和社会效益。
        关键词：铁路隧道工程；施工技术；机械化配套措施
        1铁路隧道施工中事故频发的原因
        1.1铁路施工安全管理体系有待完善
        现阶段，造成我国铁路隧道工程施工过程中事故频发的主要原因是部分建设单位的铁路施工安全管理体系还有待完善。在实际的施工过程中，不够重视施工进度和施工质量的控制，对于工程建设中的危险因素的重视程度还有待加强，进而导致铁路隧道施工安全管理体系不够完善，难以为实际的铁路隧道工程施工提供制度支持。另外，铁路隧道施工安全管理体系的不完善也使得铁路隧道工程在施工过程中存在较多的安全隐患，相关管理人员在施工安全检查方面做得还不够到位，且施工安全监督机制也有待完善，最终导致铁路隧道施工事故频发，在很大程度上也威胁着施工人员和管理人员的生命财产安全。
        1.2施工人员的安全意识有待提高
        施工人员的安全意识还有待提高，这也是造成铁路隧道施工中事故频发的重要因素。具体表现为：（1）在铁路隧道工程的实际建设过程中，经常会出现瓦斯爆炸、洪水、山体坍塌等事故，这都需要施工人员在正式开始铁路隧道工程的建设之前，加强对施工现场实际情况的了解和分析，对于在施工中可能会出现的安全事故提前制定应对措施。但是，就目前我国铁路隧道施工管理的基本现状来看，部分施工人员的安全意识还有待提高，没有重视对铁路隧道施工的现场调查，进而使得施工工作存在较多的危险因素。（2）由于施工人员的安全意识较为薄弱，为了缩短工期，存在盲目的赶工现象，无形中也增加了铁路隧道工程施工过程中的危险因素。（3）铁路隧道工程的施工过程较为复杂，经常需要用到较为先进的机械设备和科学技术，而部分施工人员对于施工机械设备和科学技术的掌握程度还不够熟练，导致施工过程存在安全隐患。
        2铁路隧道施工技术面临的复杂地质
        在我国交通运输业不断发展的今天，铁路的建设逐渐得到了人们的重视。对于铁路建设而言，其不同于其他建设，首先，难度系数非常高，且工程浩大，同时面临的困难也是非常多的。特别是在我国加大了铁路的建设力度后。但正因如此，隧道建设给隧道工程建设带来的压力也是不小的。首先，隧道的建设通常在一些崎岖的山体中进行，所面临的地质条件非常复杂，而其中最常见的就有湿陷性土、淤泥质土、岩溶地质、地表滑坡等，复杂的地质条件给铁路的建设带来了很大的挑战。
        2.1地表滑坡的地质条件
        滑坡在隧道施工过程中是最常出现的一个现象。而这一现象的出现，不仅会给施工人员增加一定的施工难度，而且会对他们自身的安全造成一定的威胁。根据我国以往在隧道建设时出现的该问题的研究状况来看，导致地表滑坡的主要原因就是滑坡区域土层的防水能力差。那么，基于该问题，应做出一些防水的相关措施来改善这一问题。首先，可以配置能够隔离低洼处地表水的工具；其次，可以在隧道施工的周围，挖一些小台阶，使下雨天时雨水的冲刷力度适当缩小，从而有效地防止渗水；再次，在隧道的建设过程中，还会面对岩石层松软的地质条件；而该地质条件最大的弱点就是很容易出现坍塌，为了能够减少该现象出现的频率，铁路施工单位应该对隧道周围的边和拱进行有效的加固，从而在减轻地质压力的同时，减少施工面临的安全隐患。
        2.2软弱围岩地质条件
        软弱围岩地质是导致铁路隧道施工过程中发生坍塌的主要因素，如果岩土的土体太软，一遇到了雨天，自然就会被雨水冲走。因此，针对该问题，施工单位首先需要做的，就是用一些补漏材料来对出现裂缝的区域进行相应的填充，使软弱围岩变得更加结实，从而来有效地防止地表水渗透的现象。其次，还应该在软弱围岩的地质外围挖一些较深的水沟，防止坍塌的面积过大。与此同时，还可以利用锚杆施工技术，并采用岩凿机来进行，从而彻底清理杂质、铁锈等污染物。只有这样，才能真正确保施工安全问题，进一步的保证隧道建设的质量。
        3铁路隧道施工技术应用
        3.1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。在此过程中，要做好技术施工工作，突破施工难点，确保围岩的稳定性，不断寻找到围岩最有效的支护方式，从全断面开挖完成后续的支护围岩工作，不能仅依靠技术，为增加隧道施工空间，便于大型机械进入隧道，需利用机械化配套设施，提升工作效率，巩固围岩稳定性。
        3.2台阶开挖技术
        在进行铁路隧道施工过程中，需运用台阶开挖技术完成支撑面工作，可通过横向几部分分点分段的方式进行开挖工作。该技术在使用过程中适用性很强，可在不同的地质状况、施工条件下开展。只要施工空间广阔、稳定，就可以进行操控。该技术所运用的机械化设备也十分简单，是目前施工过程中常用的一种手段，可以有效提升施工效率。但在施工过程中，因不同分段施工同步开展，将会在工程中出现相互干扰的现象，影响工程的开展。
        3.3分部挖掘技术
        随着铁路隧道工程修建范围的扩大，在隧道施工中经常会遇到软弱围岩的地质状况，在此状况下，无法运用大断面开挖技术，需运用部分开挖的施工方式解决软弱围岩的情况。该施工技术可以根据地质条件的不同，运用不同的方式进行分部挖掘，如环形法、双侧壁导坑法、较差中隔离壁法等，每个分部挖掘的效果也不同。

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首先是环形法，就是利用环形的方式进行隧道的深挖工作，为施工带来极大的安全性与稳定性。其次，双侧壁导坑法可以在隧道的两侧向着中部挖掘，可在隧道两侧架立有效的支护措施，随着挖掘作业的深入，可不断进行支护与开挖工作，有效解决软弱围岩承载力不足的状况，降低隧道中发生危险的可能性。但该技术施工工序复杂，所需建筑成本较高。最后，较差中隔离壁法，是从上向下进行隧道开挖工作，通过将一个工程以2~3步的方式完成施工技术工作，在每个操控过程后都要进行锚喷、仰拱设置与联结工作，还要对中隔墙的另一侧进行同样的开挖作业。
        3.4地表滑坡地质条件下的施工技术
        存在地表滑坡的地质一般会存在众多稳定性较差的松散堆积岩，因此，在铁路隧道施工中有可能遇到严重的塌方问题，这就要求施工单位能够充分勘察现场，采取措施对施工现场中的地表低洼以及错台等区域进行平整处理，期间还需要对地下水做好防水处理。在处理地基时使用爆破法施工的过程中需要严格控制爆破强度和范围，并使用短推进的方式进行施工。施工过程中还需要采用有效的支护方式，以防隧道出现坍塌问题。地表滑坡的施工方案设计还需要考虑侧向土压力对隧道壁的影响，并使用二次衬砌等方式来提高隧道边墙和拱部的强度。需要注意的是，施工人员还需要借助先进的检测设备来监测山体和岩体，一旦发现岩体有强度下降或者土层松动的问题，立即停止施工，并速速实施相应的加固措施，以保证施工质量以及施工安全。
        3.5偏压围岩地质条件下的施工技术
        偏压围岩地质具有较薄的围岩土层以及地形陡峭且不对称等特点，极易出现塌陷以及裂纹等安全问题，如果存在较多石英云母风化岩，还会因为偏压力的作用造成土层滑移，不利于整个工程项目的稳定性。对此，施工人员主要是通过围岩支护工作对偏压区域进行加固，并使用注浆的方式来进一步提高加固效果。与此同时，还需要采取支护处理以及对山体加固仰拱进行拆除的工作，并确保整个隧道结构形成闭合的支护环，继而进行断面钢筋的铺设以及采用二次衬砌等方法来进行加固。
        4隧道的机械化配套措施
        4.1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。
        4.2装运施工中的机械化配套
        在钻爆作业中，出渣运输工作是隧道施工的重点。为提高工作效率，可利用装运机械和配套措施进行运输工作。在当前的机械化配套措施中，对隧道运输工作氛围有轨运输及无轨运输，其中有轨运输对隧道污染少，但由于机械化配套设备涉及的内容多，日常养护与维修复杂，所以管理与存放上存在一定的难度。在有轨运输工作中，需在隧道内铺设轻型钢轨，在电瓶车的牵引下，通过自动装岩设备进行岩渣的运输工作。与有轨运输相比，无轨运输所需机械化设备较少，所以管理起来比较容易，但由于该机械化操作属于内燃型，会在隧道内产生尾气，造成污染，在运用该机械时，要做好隧道的通风工作。该类机械化配套设备需侧翻式装载机用于岩渣的装载工作，通过自卸汽车将岩渣运送出隧道。可根据施工工期和隧道坡度进行机械化运输装置设备的选择，较大斜坡处可利用有轨运输的方式完成岩渣的运输倒运工作。
        4.3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铁路隧道工程施工安全风险管理的措施研究
        5.1健全并完善安全风险管理体系
        在铁路隧道工程施工过程中健全并完善安全风险管理体系一般是通过对安全风险进行分析评价、进行预测和监督，并在这一流程的基础上对影响铁路隧道施工过程中可能存在或者是已存在的安全影响因素进行管理，进而达到对铁路隧道工程施工安全性的管理措施。因此施工单位在健全并完善自身安全风险管理体系的过程中应重视对铁路隧道工程设计阶段、生产阶段以及交付使用等各阶段进行安全风险管理体系，从而强化对其施工过程中安全风险的有效控制，发挥风险管理的作用，进而减少甚至是避免铁路隧道施工过程中安全事故的发生。
        5.2加强对施工现场的勘察管理
        对施工现场进行详细的勘察是工程开展的前提，一是要预判现场地质情况以及可能出现的地质灾害，聘请专家和隧道施工人员利用专业化仪器对周围环境以及相关参数结构进行判断，并总结地质灾害发生频率，以此为依据分析施工方案的可行性；二是要对岩层结构、水文地质、受力情况等因素做好试验监测工作，并对塌方、突水以及瓦斯爆炸问题进行集中检测，全面判断施工现场中存在的问题对整个工程项目可能造成的影响；三是要检测分析岩层和地下水的实际情况，尤其是在已经开挖的隧道中，做好防水、排水等工作计划。
        结束语
        铁路隧道作为我国建设施工的一部分，其施工难度、危险性比其他工程要高，基于此，更应做好技术施工工作，认清施工隧道工程施工中的主要问题，运用有效的技术加以机械化配套设施辅助工作，完成隧道工程的施工工作。
        参考文献：
        [1]龚先谊.铁路软弱围岩隧道施工安全风险管理技术分析[J].建材与装饰，2016（45）：273-274.
        [2]闫啸坤.铁路隧道施工安全管理及风险预警应用分析[J].价值工程，2019（30）：13-14.