关于客运专线隧道设计与施工的几点建议

关于客运专线隧道设计与施工的几点建议

尚子全

成都雨润禾工程咨询有限公司 四川成都 610000

【摘要】：客运专线铁路以其运行速度高、线路要求平直、安全舒适、节约时间等特点，比其他通工具有更多的优越性。客运专线的隧道工程具有占地少、环境污染小、结构安全可靠、拆迁量和对城市干扰小等优点，客运专线隧道中运行的主要是高速度的旅客列车目前，高速铁路在铁路建设中占据着主导地位，而隧道工程又在高速铁路建设项目中占较大比重。例如武广高速铁路中建有隧道226座，总长度177km，占线路总长16.6％。在高速铁路隧道工程中，为降低空气动力学效应而实施的增大断面净空面积、增设缓冲结构等措施使得施工更为复杂，控制更为严格。作为高速铁路建设的施工技术人员，必须掌握隧道工程施工的工艺流程、控制方法和实践技能。

本文以铁路隧道工程施工过程为主线，阐述了高速铁路隧道工程的基本知识、隧道工程施工准备、洞口工程施工、超前地质预报、隧道开挖技术、装渣运输、初期支护、二次衬砌、防排水、现场监控量测、针对工程的设计与关键施工工序提出几点建议。

【关键词】：客运专线；隧道；设计与施工；

1隧道勘测

1.1隧道勘测资料是勘测设计人员通过各种勘测手段，对隧道所处的位置、地形、地质等自然条件具体认识的反映，也是隧道位置的选择、工程布置、结构设计、计划工程投资等整个设计工作的依据，因而勘测资料必须按照设计要求进行搜集。

1.2通过调查取得的资料，应能充分地说明隧道通过地段的地形、地质条件、自然条件和施工条件等。实践证明，这些资料是隧道设计和施工必备的基础资料，其内容及深细度可根据各阶段的勘测设计要求和隧道规模确定，使其能满足各阶段的设计和施工需要，最后应形成系统的、完整的资料。

2隧道位置的选择

隧道工程对线路技术条件、工程造价、施工工期等都起着控制作用。因此，在线路勘测设计中，如何正确地选好隧道线路，是一个十分重要的课题。

2.1按地质条件进行选择

隧道是埋置在地层内的结构物，受着地层岩体的包围。如何避开不良地质区域，或是如何拟定克服不良地质的措施，是选择隧道位置时必须审慎考虑的问题。

2.2单斜构造与隧道位置的选择

①洞口是隧道进出的咽喉，又是隧道施工中的主要通道。洞口位置选择是否合理，将对隧道的施工工期、造价、运营安全等产生重大的影响。在隧道线路设计中，洞口位置的选择是一项很重要的工作。

②在多年隧道工程建设实践的基础上，总结出一个“早进晚出”指导思想。意思是在决定隧道洞口位置时，为了施工及运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞。这样做，虽然隧道稍稍长了一些，但却安全可靠得多。从全面观点出发，这样做是值得的、合理的。当然，所谓早和晚都是相对的，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好。不应当盲目地把隧道定得很长，而是应当更着重地从安全方面来考虑问题。在一般情况下，这一指导思想是符合实际的。

通过实践总结出以下几点：

①洞口应尽可能地设在山体稳定、地质较好地下水不太丰富的地方。

②洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要与水争路。

3施工调查的意义

通过施工调查，可以了解和核对线路的全面情况、重点工程情况和沿线的施工条件等，确定符合实际情况的施工布置和施工方法，确定材料来源和运输方法，落实各项辅助工程的设置，规划临时工程，作为编制施工组织设计和概预算的重要依据。施工调查的质量直接关系到隧道工程施工的合理性。因此施工调查既是设计部门勘测设计中的一项重要工作，也是施工企业在基本工程开工前必须进行的一项工作。

施工调查应包括下列内容：

①地理环境、气象、水文水质情况。

②辅助坑道、洞口位置及相邻工程情况。

③施工运输道路、水源、供电、通信、施工场地、征地拆迁情况，弃渣场地基容纳能力等。

④原材料及半成品的品种、质量、价格及供应能力等，爆破器材的供应情况、供货渠道及管理方式等。

⑤交通运能、运价、装卸费率等。

⑥可供利用的劳动力资源状况，包括工费、就业情况等。

⑦生活供应、医疗、卫生、防疫、民俗及居民点的社会治安情况等。

⑧生态、环境保护的一般规定和特殊要求。

⑨对隧道施工有直接和间接影

4洞口工程施工

隧道洞口地段一般埋深浅，地质条件差，且常位于松散堆积或风化破碎的岩层中，地表水汇集，地下水丰富，施工稍有疏忽，极易发生坍塌事故，甚至破坏山体稳定，引起地表开裂、山体滑坡等病害，严重威胁施工安全，影响施工的正常进展。隧道洞口是隧道施工中的关键地段，在隧道工程施工中应充分重视。

5超前地质预报

隧道超前地质预报是指在分析既有地质资料的基础上，采用地质调查、物探、超前地质钻孔、超前导坑等手段，对隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件及不良地质体的工程性质、位置、产状、规模等进行探测、分析判释及预报，并提出技术措施建议。

6隧道开挖技术

目前铁路隧道开挖方法主要有钻爆法、掘进机法、盾构法、明挖法等几种，其中以钻爆法最为常用。钻爆法是通过钻眼、爆破、出渣而形成结构空间的一种开挖方法。这一方法从早期由人工手把钎、锤击凿孔，用火雷管逐个引爆单个药包，发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔，应用毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等爆破技术。钻爆法具有适用于各种地质条件的优点，所以仍然是目前最成熟的隧道开挖技术

7装渣运输

装渣运输是隧道作业的基本工序之一。装渣运输作业能力的强弱，决定了它在整个作业循环中所占的时间比率，一般单循环作业时间的40％～60％要用于完成装渣运输作业。因此，装渣运输对施工速度有着很大的影响。

8初期支护施工

隧道开挖破坏了地层的初始应力平衡状态，围岩应力、应变发生变化，洞壁产生变形，变形过大将导致围岩松动甚至坍塌。在开挖后的洞室周边施作钢架、混凝土等支撑物，向洞室周边提供抗力，控制围岩变形，这种开挖后隧道内的支撑体系，称为隧道支护。为控制围岩应力变化和变形程度，增强结构安全性，提供施工便利，在隧道开挖后立即施作刚度较小且可作为永久承载结构组成部分的结构层，称为初期支护。

9二次衬砌施工

在隧道初期支护完成后，为防止围岩不致因暴露时间过长而风化、松动和坍落，而降低围岩的稳定性，需要施作二次衬砌。衬砌的结构类型和尺寸，应根据使用要求、工程地质条件、围岩类别、埋置位置及施工条件等，通过工程类比和结构计算分析确定。必要时，还要通过试验论证确定。

　10现场监控量测

在隧道开挖过程中，使用各种类型的仪器，对围岩和支护系统的力学行为以及它们之间的力学关系进行监控量测，被称为“现场监控量测”。现场监控量测是监视围岩稳定，检验设计与施工是否合理及安全的重要手段，是新奥法施工的重要组成部分。把量测信息及时反馈到设计和施工中去，对初期支护和二次衬砌的施工方法做出修正，可以达到安全、快速的施工目的。监控量测的主要目的可概括为：

①确保施工安全及结构的长期稳定性；②验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性，并为调整支护参数和施工方法提供依据；③确定二次衬砌施作时间；④监控工程对周围环境的影响；⑤积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。监控量测也是施工管理中的一个重要环节，是施工安全和质量的保障。

【结语】：

综上所述，对于复杂地质条件下铁路隧道施工技术的分析，主要是从三个方面展开，包括强化对施工地区地质情况的勘察工作、合理制定施工方案、提升施工人员操作水平和安全意识。地质勘察是隧道施工技术实施的前提，施工方案是隧道建设的核心工作，而提升人员操作水平则是从人员素质方面改进施工技术。希望本文的分析结果能对复杂地质条件下进行铁路隧道建设有所帮助。

【参考文献】：

[1]张德武.隧道[M].上海：中国铁道出版社，2004.

[2]李彤.铁路隧道[M].兰州：中国铁道出版社，2004.

[3]朱永民.隧道工程[M].成都：中国铁道出版社，2010.