铁路隧道软弱围岩隧道浅埋段的施工技术探讨
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【摘要】：软弱围岩浅埋段隧道的施工铁路隧道施工中难度较大的一部分，由于软弱岩层易发生坍塌、地表下沉等情况，科学合理的施工技术和方案选择也十分关键。本文结合邯长铁路扩能改造工程新沙河隧道DK85+254-DK86+165段的具体施工情况，就软弱围岩浅埋段隧道施工的相关问题作了简单的分析和探讨。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
随着我国经济建设的发展，铁路建设也得到了快速的发展，铁路工程建设项目一般线路长，路线既定，在建设过程中难免要穿越各种各样的地质岩层，其中浅埋软弱地层隧道由于地层埋藏较浅，多为风化破碎的隧道围岩，受力情况复杂，易发生围岩坍塌、地表下沉或坍至地表等情况，施工较为困难。以邯长铁路扩能改造工程新沙河隧道DK85+254-DK86+165段为例，其穿越的地质岩层包括新老黄土层、全风化、强风化、岩体呈碎石状散状体的角砾层等，围岩级别有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，多为软弱围岩，存在着大量的安全隐患，在进行施工时，处理不当极有可能导致较大的安全事故，带来不必要的损失，因此，了解和掌握软弱围岩隧道浅埋段的相关施工技术，提高施工技术水平，对保障施工安全顺利进行，保证工程质量有着十分重要的现实意义。
一、软弱围岩浅埋段隧道施工技术
1、支护技术
隧道支护是隧道工程施工中的关键，软弱围岩隧道支护通常有超前支护和初期支护。
超前支护是指对未开挖部分的岩体进行注浆等加固措施，超前支护有超前小导管、超前锚杆、超前管棚等多种类型，施工方法有泥浆循环跟管钻进法、潜孔锤冲击成孔送管法、风动力跟管钻法、水平旋喷法、冻结管施工等多种。其中超前小导管多用于Ⅳ级级以上的，主要是防止隧道开挖时出现塌方现象；超前管棚一般设于隧道两端的洞口，以防止仰坡变形和塌方。在浅埋层的隧道口采用超前管棚工法能够有效地解决洞口段的施工难题，超前管棚支护的管棚长度一般为30m~40m，管径以φ108mm为主，在实际的应用中可根据工程的具体情况进行设计。
初期支护是指在开挖后进行喷锚等措施支护围岩，有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等多种形式，在隧道开挖后进行初期支护能够控制围岩的应力适量释放和变形，增加结构的安全度，方便施工，目前的隧道工程施工中广泛采用新奥法（全断面法）施工的隧道多采用喷锚支护，以新沙河隧道为例即是采用了此种支护方法。这种支护形式的类型、参数、数量都可根据工程具体情况进行调整，十分灵活；在施作之后喷射砼能迅速发挥对围岩的支护作用，支护及时；喷射砼和围岩能够形成全面密贴的粘结，粘结力强，密贴性好，同时还具有深入性、柔性和封闭性的优点，在软弱围岩的隧道施工中有着显著的应用价值。
2、开挖方法
在完成施工放样、超前支护，确保开挖前的准备工作完成后，即可进行掘进工程。隧道洞口的开挖一般是自上而下进行，不采取大爆破。
隧道开挖方法有多种，其中最为常用的开挖方法有CRD法（交叉中隔壁法）、三台阶七步法和大拱脚台阶法等多种方法。
CDR法常用于土层、全风化层等特殊地质的土石方开挖中，其开挖和支护均是自上而下步步成环的，各部分封闭及时，成环的时间短，但由于分布多、不利于机械化的施工，通常是采用人工辅以机械开挖，施工的速度较慢，且施工面多、作业的干扰较大，拆除临时支撑的安全性也较差；
三台阶七步法是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上中下三个台阶七个开挖面的隧道施工方法，施工时，各部位的开挖和支护沿隧道纵向错开、平行推进，此种方法适用于洞口浅埋段施工，但一般不用于Ⅲ级及以下的软弱围岩隧道施工中。
大拱脚台阶法也即是大拱脚预留核心土台阶法，其开挖分为上、中、下台阶和仰拱四个部分，实质上也是一种台阶法，开挖时不同的开挖面能同时开挖、支护，从而使初期支护成为一个整体，增强支护的强度，完善围岩受力结构，是泥质砂岩的软弱围岩中较为实用的一种隧道施工方法。广西沿海铁路扩能改造工程南钦铁路花甲山双线隧道DK49+250~DK49+290、DK49+560~DK49+590等四处软弱围岩浅埋段的施工即是采用了此种施工方法。
3、地表水处理
通常在上台阶的开挖历程工作准备好后，根据施工的进度，需要对浅埋段进行地表排水处理工作。
隧道地表水排水处理一般是从浅埋地段30m左右开始，按照施工前即根据施工现场情况，通过测量浅埋段的地面纵横断面设计好的地表水处理方案进行，临时排水常用的方法有洞口井点降水和洞内超前排水两种。一般要在仰坡的设有排水沟，排水沟的结构通常为石砌筑，尺寸、净空宽、深按照工程的具体要求设计，此外，通常还要求在建设自然冲沟外建一条宽深约为此水沟一半的辅助排水沟，以确保地表排水的顺畅。
二、软弱围岩浅埋段隧道施工注意事项
软弱围岩隧道的施工比一般的隧道施工难度更大，因此更应当注意施工中的一些问题，控制施工质量，以保证施工安全顺利进行。
1、施工前注意事项
工程施工前，应当全面了解和掌握施工现场的具体情况，通过实地勘察等掌握隧道工程的地质、周围自然环境、围岩特点、浅埋土层地下水深度等具体的情况，以确保施工设计方案的科学合理可行。
2、施工过程中注意事项
由于软弱围岩的岩体强度地，岩层荷载力小，为了保证隧道施工的安全必须有超前支护措施，在进行超前支护工作时，支护管的长度、管径等须根据穿越长度、现场地质条件及隧道上部上覆土层等具体的施工情况来确定；注浆前，须进行压水试验，同时需对使用的机械设备进行检查，确保其性能可靠；检查管路的连接情况，以保证其符合设计的要求。
初期支护在开挖后即需要及时进行，按照设计方案中的施工方法，采用规范的作业方法进行施工，同时须确保工程使用材料的质量符合关的要求；在冬季施工时，须注意喷射混凝土进入喷射机的温度不应低于5℃，混凝土粉尘含量不得大于2mg/m3；喷砼完成后还需对混凝土进行养护，初期支护完成后，需对其质量进行检验，确保支护质量达到相关的要求后清理好场地，再进行下一道工序。
隧道开挖时，通常次采取弱爆破、短进尺、强支护、严封闭和及时支护的措施，爆破用药量及爆破方法等均要严格按照设计方案的要求进行，尽可能地减少爆破对隧道周围岩层的影响；洞身开挖后应及时找顶清除洞顶危石，并进行初喷砼，初期支护完成后进行复喷砼；洞门须及早修筑，一般尽量赶在冬季或雨季前完成；洞门端墙的砌筑和墙背回填应两侧同时进行，以避免对二次衬砌产生偏压，影响工程质量；在下部开挖之前可以通过在上部支撑拱脚处设置纵向槽钢托梁和锁脚锚杆来增强支撑力，以避免拱部崩塌现象的出现；在沉降过大的部位，可以采取增设临时仰拱或加设套拱的方法来解决。
隧道洞口的排水系统应当与洞外排水系统连为一体；洞内排水沟内须有一定的防拱脚浸泡的措施。
结语：
在软弱围岩浅埋段隧道施工中，隧道的支护十分关键，尤其是Ⅳ级及以上的围岩稳定性差，易发生坍方，因此，在施工过程中，应着重加强隧道围岩支护，以避免坍方现象的发生，同时还应加强施工现场的管理，做好质量控制和安全控制措施，以保障施工安全，确保工程质量。
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