论铁路隧道洞口段施工技术研究

论铁路隧道洞口段施工技术研究

王亚平

湖北交投当远铁路有限公司湖北宜昌443000

摘要：铁路隧道洞口段的施工是整个铁路隧道施工的第一步，随着铁路建设的长足发展被寄予了更的高期望和要求。隧道洞口段的建设施工必须慎重根据实地情况，采用合理的技术方法进行施工，以预防抵御各项安全风险，为保证铁路隧道质量提供先导性支持.

关键词：铁路隧道；隧道洞口段；施工技术

近年来，我国的铁路运输业有了长足的发展，铁路隧道建设闯过重重难关也取得了可喜的成绩，为保证铁路隧道质量，必须首先做好洞口段的施工工作，准确分析实地环境，采取针对性、可行性强的施工方案，同时注重优化施工工艺，提高铁路隧道洞口的安全指数和质量水准。

1隧道洞口施工风险及成因分析

洞口段是连接洞身和洞外的重要施工环节，动工前必须充分考虑该段的地形地质环境，精准探测分析施工风险及成因，制定有效可行的施工方案。

1.1滑坡风险。由于隧道大都在山岭处开挖，而这类地形的特点致使隧道洞口段围岩较为破碎，开挖时围岩自稳能力急剧下降，很容易产生滑坡.必须对周边围岩采用预加固的措施，提高围岩的围岩稳定性。充分做好洞口施工前的预支护工作，使施工在预支护的保护下安全进行。

1.2塌方风险。隧道开挖后，受侧向压力影响，各类软弱面的非连续岩体应力重新分布，其原本的平衡状态被打破，围岩随即变形并会产生新的裂隙。此时隧道洞口周围的围岩进入塑性阶段，当其形成的塑性区发展到一定严重程度时就会造成塌方。必须在施工时及时采取支护措施加固塑性区以预防塌方的发生。

1.3失稳变形风险。隧道洞口段的土层覆盖一般不厚，在其开挖过程中极易受到扰动引起失稳破坏，而且在洞口段开挖过程中难免受围岩偏压即两侧压力不均影响而产生变形，不利于后期的二次衬砌。

2洞口段的开挖技术方法

隧道洞口段的开挖要综合考虑地质、地形条件、隧道功能定位、施工设备配备等各方面因素，充分预估风险，择优选用适宜的技术方法，一但开挖过程中发生临时性的变化，必须及时予以调整以免延误施工。目前隧道洞口开挖技术中最主流、最常用的方法主要分台阶法和分部开挖法两种。

2.1台阶法

2.1.1方法概述：台阶法分正台阶法和反台阶法，当岩层稳定性较差时，施工宜采用正台阶法，即将个坑道断面分为若干层，按照由上向下的方向开挖，使每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶。需要注意的是应根据围岩地质条件、隧道断面跨度、初期支护形成闭合断面的时间要求及上部施工所需空间大小将上台阶挖到一定长度时，再开始下台阶的开挖，并同时继续上台阶的施工。反台阶法则一般用于用于岩层稳定性较好的隧道洞口施工中，这种开挖法是把整个坑道断面也分为几层，在最底层先开挖宽大的下导坑，再自下向上分层扩挖。

2.1.2优缺点分析：

台阶法的优点是作业面宽广且开挖速度较快，关键是上部开挖支护后，下部作业就会相对较为安全,稳定性较有保证。缺点是采用台阶法开挖对围岩的扰动频率会相对较高，需要注意下台阶施工作业时对上台阶稳定性的影响。

2.1.3工艺改进：在采用正台阶法对软弱围岩体施工时，可以结合预留核心土、临时仰拱等技术，可在开挖上台阶时利用预留核心土形成的支护加快拱部开挖的速率，在下部台阶挖好的的地方设置临时仰拱以支护上部和两侧的开挖施工。

2.2分部开挖法

分部开挖法也称坑超前开挖法，是先行开挖某一部分，再对其他部分进行开挖，逐步完成隧道洞口设计形状的方法。常用的隧道洞口分部开挖方法包括环形开挖留核心土法、四步CD法和双侧壁导坑法。

2.2.1环形开挖留核心土法

环形开挖留核心土法通常适用于一般土质或软弱围岩及断面较大的隧道洞口施工，其施工顺序为先开挖环形拱部，再进行上部核心土的施工，最后完成下部台阶的部分，注意环形开挖不宜过长，进尺在0.5～1.0m范围内。此法在开挖过程中上部的预留核心土能够支承着开挖面，及时地对拱部形成初级支护，为掌子面的稳定安全提供保障。

2.2.2四步CD法。四步CD法又称中隔壁法，多用于Ⅴ级围岩浅埋全风化及厚强风化地层的施工中，是把钢支撑和挂网喷射混凝土并打入系统锚杆，并以此作为超前支护，将开挖面分隔开进行开挖的方法。四步CD法施工分左、右两侧导坑进行开挖，两侧导坑又分两步台阶进行开挖，注意每循环进尺按每榀钢架间距0.6m进行开挖，切莫间距过大。此法对于软弱围岩隧道及大跨度隧道的开挖具有降低高度、减小跨度作用，可在断面中间加入中隔壁临时支护，为初期支护和墙拱二次衬砌快速封闭成环施工提供有力支撑。

2.2.3双侧壁导坑法

双侧壁导坑法的特点是分“左、右两侧导坑、上部核心土、下台阶”四个块区进行开挖。并需遵循左、右任一侧导坑开挖时对围岩引起的应力重分布不影响另一侧为原则错开一定距离。其每个分块在开挖后都能立刻自行闭合，施工过程中几乎不会变形，适用于质量要求高，工期不紧张，资金投入又较充足的隧道工程。

2.3双侧壁导坑法

双侧壁导坑法的特点是分“左、右两侧导坑、上部核心土、下台阶”四个块区进行开挖。并需遵循左、右任一侧导坑开挖时对围岩引起的应力重分布不影响另一侧为原则错开一定距离。其每个分块在开挖后都能立刻自行闭合，施工过程中几乎不会变形，适用于质量要求高，工期不紧张，资金投入又较充足的隧道工程。

3隧道洞口段施工方法比选

通过对比我们可以得出，预留核心土法与台阶法相比，其下台阶部分长度通过适当加长即可减少上、下两部分施工干扰。较之双侧壁导坑法，施工速度要更快，但对施工机械要求更高。隧道洞口段施工要综合考虑各方面实际情况，有针对性的合理选择施工方法。在实际施工中可以参照以下策略选用最合理的隧道洞口段施工方法。

（1）对于围岩特性稳定，状态较好的双线隧道洞口，应当以台阶法为主。

（2）遇到土质类地区的隧道洞口段。若工期充足，预留核心土法就最为安全适用，遇到特殊情况可结合CD法或双侧壁导坑法。

（3）当洞口处于浅埋、强分化和软弱松散等复杂状况时，应优先考虑预留核心土法。但如果地表沉降要求比较高或者开挖断面较大时，则应选用CD法或双侧壁导坑法。

4注意事项

（1）隧道洞口开挖过程中应随时检查开挖进尺和边坡坡度，及时修整边坡，做到开挖一层边坡修整一层并及时进行支护。

（2）对于浅埋、软弱破碎、易失稳坍塌的隧道，应积极采取措施，密切关注裂缝的发生，加密地表沉降测点的布置，加大监测频率，加强对隧道围岩变形及地表下沉情况的监控测量。

（3）隧道洞口段施工中通常会在洞门与明洞分界处及明洞段（间隔15）设置2cm宽的变形缝，并依据衬砌台车的长度设置环向施工缝，这就需要对变形缝和施工缝做好防水处理。可有效利用钢边橡胶止水带、背贴式橡胶止水带、沥青木丝板塞缝、聚硫密封胶及镀锌钢板接水盒等方法做变形缝的防水处理，利用中埋式橡胶止水带及止水胶、接茬筋、混凝土界面剂等防水材料做好施工缝的防水处理。

结束语：铁路隧道洞口段施工一旦开工会不可避免破坏该处的原始地貌，安全风险不容小觑，必须加强各方面因素的分析研究，采用适宜的施工技术方法配合相应的支护手段做好隧道洞口段的建设才能为铁路隧道整段工程的推进打好基础，以推动整个铁路隧道段安全建设。

参考文献：

[1]陈空军.《山岭隧道施工技术》[J].交通世界（工程技术）,2014(7).

[2]朱凯，段鸿川，廖成，许文博.浅谈破碎围岩的稳定性[J].企业技术开发.2013(24).

[3]高银槐.《隧道开挖方法的选择》[J].城市建设理论研究,2013(26)