鐵路隧道工程施工機(jī)械化配套措施

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［摘要］隨著我國(guó)社會(huì)化進(jìn)程的提升，為交通運(yùn)輸?shù)谋憷藿撕芏?a href="http://www.mug-factory.cn/lunwen/sdgclw/156143.html" target="_blank">鐵路，其中一些鐵路隧道工程施工的地理位置較為復(fù)雜，為施工帶來(lái)諸多不便，基于此，介紹了鐵路隧道的分類(lèi)和我國(guó)地貌對(duì)其施工造成的不利影響，如何選擇合理的技術(shù)進(jìn)行施工，根據(jù)施工技術(shù)選擇合適的機(jī)械化配套設(shè)施，解決施工中遇到的各種問(wèn)題，從而提高工程質(zhì)量及施工安全，可為類(lèi)似工程提供借鑒。

［關(guān)鍵詞］鐵路隧道；施工技術(shù)；機(jī)械化配套

鐵路工程的修建將為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展帶去強(qiáng)勁的動(dòng)力，但由于我國(guó)幅員遼闊，很多地勢(shì)處于復(fù)雜的狀況，為鐵路隧道施工增加了難度。從我國(guó)實(shí)地狀況出發(fā)，根據(jù)隧道項(xiàng)目工程中的具體問(wèn)題，提供有效的施工技術(shù)及機(jī)械化配套措施，做好隧道的質(zhì)量保障。

1鐵路隧道的定義和分類(lèi)

在我國(guó)鐵路隧道的修建中，多是從一個(gè)特定的區(qū)域內(nèi)，從地下向著山澗等人員稀少的地方開(kāi)辟一條可供車(chē)輛通行的鐵路隧道。按照其地理位置可對(duì)我國(guó)鐵路隧道進(jìn)行類(lèi)別劃分。（1）城市鐵路隧道。這類(lèi)隧道的修建多分布在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市，可以緩解城市交通緊張狀況，所以多在城市地下修建。（2）山間鐵路隧道。這類(lèi)隧道多在山嶺、丘陵進(jìn)行修建。（3）水底鐵路隧道。這類(lèi)隧道的修建多是在河流、海底下進(jìn)行。由于修建的方式不同，建造過(guò)程中使用的施工技術(shù)也各不相同。2我國(guó)地貌對(duì)鐵路隧道施工帶來(lái)的不利影響我國(guó)處于亞歐板塊與太平洋板塊交界處，地貌環(huán)境較為復(fù)雜。特別是在地勢(shì)差異大的地區(qū)，其鐵路隧道的修建需在山嶺、丘陵之上，要貫穿不同的巖石層，克服巖溶、軟弱破碎帶、特殊巖層等施工難題，實(shí)現(xiàn)山路間的連通。在此過(guò)程中，施工技術(shù)稍有不當(dāng)，將會(huì)造成巖爆現(xiàn)象，危及施工隊(duì)伍的安全，給國(guó)家?guī)?lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失。基于此，不難看出鐵路隧道施工難度及危險(xiǎn)性與當(dāng)?shù)氐乩砦恢糜兄懿豢煞值年P(guān)系，地形越復(fù)雜的地方，給施工人員的工作帶去的風(fēng)險(xiǎn)越大。

3常見(jiàn)的復(fù)雜地質(zhì)狀況

3.1大斷層帶

在進(jìn)行鐵路隧道施工過(guò)程中，大斷層的地質(zhì)狀況會(huì)為工程帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)榇髷鄬邮且环N復(fù)雜的地質(zhì)狀況，是斷層破碎造成，從而引發(fā)塌方、巷道涌水、高外水壓力大等現(xiàn)象。在鐵路隧道深挖過(guò)程中，遇見(jiàn)大斷層高度現(xiàn)象應(yīng)高度注意。不同地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的斷層數(shù)目不同，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，容易造成高外水壓力的增加，引發(fā)地下水活動(dòng)劇烈，稍有不慎將會(huì)造成涌泥現(xiàn)象，施工技術(shù)難度極大，若在施工中出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)威脅到整個(gè)工程。

3.2膨脹巖

在鐵路隧道施工過(guò)程中，膨脹巖將會(huì)出現(xiàn)軟弱巖地質(zhì)狀況中，其形狀既像土、又像巖石，具有極強(qiáng)的親水性。當(dāng)濕度發(fā)生變化后，其體積將不斷擴(kuò)大，受到外力的影響，內(nèi)在的約束力也會(huì)產(chǎn)生很大變化。在鐵路隧道的修建中，碰到該類(lèi)地質(zhì)狀況要做好防水設(shè)計(jì)工作，確保隧洞的濕度不會(huì)發(fā)生更大變化，從而有效控制膨脹巖發(fā)生變化。

3.3巖溶

在進(jìn)行鐵路隧道施工過(guò)程中，灰?guī)r地區(qū)將會(huì)出現(xiàn)巖溶地質(zhì)狀況，發(fā)生巖溶，將會(huì)造成突水、突泥現(xiàn)象，對(duì)工程影響較大，造成工期滯后。

3.4軟弱圍巖

在進(jìn)行鐵路隧道施工過(guò)程中，由于隧道是建立在巖石應(yīng)力之上，通過(guò)支撐巖石整體，確保隧道可以支撐巖石重量。而軟弱巖的承載力與強(qiáng)度方面難以匹配圍巖的要求，所以在施工中，稍有不慎會(huì)出現(xiàn)坍塌、結(jié)構(gòu)破碎等現(xiàn)象，最終造成施工安全受損、圍巖周?chē)庥鏊w侵蝕，出現(xiàn)軟化圍巖、塌方等現(xiàn)象。

4鐵路隧道施工技術(shù)應(yīng)用

4.1全斷面開(kāi)挖技術(shù)

在進(jìn)行鐵路隧道深挖施工前，需對(duì)隧道進(jìn)行爆破，該爆破可以沿著隧道輪廓進(jìn)行操作。爆破后的隧道會(huì)出現(xiàn)一個(gè)開(kāi)挖的工作面，通過(guò)對(duì)該工作面進(jìn)行支護(hù)及襯砌修建，完成后續(xù)隧道修建工作。在此過(guò)程中，要做好技術(shù)施工工作，突破施工難點(diǎn)，確保圍巖的穩(wěn)定性，不斷尋找到圍巖最有效的支護(hù)方式，從全斷面開(kāi)挖完成后續(xù)的支護(hù)圍巖工作，不能僅依靠技術(shù)，為增加隧道施工空間，便于大型機(jī)械進(jìn)入隧道，需利用機(jī)械化配套設(shè)施，提升工作效率，鞏固圍巖穩(wěn)定性。

4.2臺(tái)階開(kāi)挖技術(shù)

在進(jìn)行鐵路隧道施工過(guò)程中，需運(yùn)用臺(tái)階開(kāi)挖技術(shù)完成支撐面工作，可通過(guò)橫向幾部分分點(diǎn)分段的方式進(jìn)行開(kāi)挖工作。該技術(shù)在使用過(guò)程中適用性很強(qiáng)，可在不同的地質(zhì)狀況、施工條件下開(kāi)展。只要施工空間廣闊、穩(wěn)定，就可以進(jìn)行操控。該技術(shù)所運(yùn)用的機(jī)械化設(shè)備也十分簡(jiǎn)單，是目前施工過(guò)程中常用的一種手段，可以有效提升施工效率。但在施工過(guò)程中，因不同分段施工同步開(kāi)展，將會(huì)在工程中出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象，影響工程的開(kāi)展。

4.3分部挖掘技術(shù)

隨著鐵路隧道工程修建范圍的擴(kuò)大，在隧道施工中經(jīng)常會(huì)遇到軟弱圍巖的地質(zhì)狀況，在此狀況下，無(wú)法運(yùn)用大斷面開(kāi)挖技術(shù)，需運(yùn)用部分開(kāi)挖的施工方式解決軟弱圍巖的情況。該施工技術(shù)可以根據(jù)地質(zhì)條件的不同，運(yùn)用不同的方式進(jìn)行分部挖掘，如環(huán)形法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、較差中隔離壁法等，每個(gè)分部挖掘的效果也不同。首先是環(huán)形法，就是利用環(huán)形的方式進(jìn)行隧道的深挖工作，為施工帶來(lái)極大的安全性與穩(wěn)定性。其次，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法可以在隧道的兩側(cè)向著中部挖掘，可在隧道兩側(cè)架立有效的支護(hù)措施，隨著挖掘作業(yè)的深入，可不斷進(jìn)行支護(hù)與開(kāi)挖工作，有效解決軟弱圍巖承載力不足的狀況，降低隧道中發(fā)生危險(xiǎn)的可能性。但該技術(shù)施工工序復(fù)雜，所需建筑成本較高。最后，較差中隔離壁法，是從上向下進(jìn)行隧道開(kāi)挖工作，通過(guò)將一個(gè)工程以2~3步的方式完成施工技術(shù)工作，在每個(gè)操控過(guò)程后都要進(jìn)行錨噴、仰拱設(shè)置與聯(lián)結(jié)工作，還要對(duì)中隔墻的另一側(cè)進(jìn)行同樣的開(kāi)挖作業(yè)。

5隧道的機(jī)械化配套措施

在隧道開(kāi)挖的工程中，通過(guò)機(jī)械化配套措施，可在保障施工質(zhì)量的同時(shí)，最大限度提高施工效率。所以在施工過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際的施工情況，進(jìn)行施工機(jī)械化配套工作。要遵循隧道施工要求，以性能好、質(zhì)量高的施工機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，發(fā)揮設(shè)備效能的最大化。

5.1開(kāi)挖施工中的機(jī)械化配套

在進(jìn)行隧道開(kāi)挖的過(guò)程中，可運(yùn)用多功能施工設(shè)備對(duì)隧道進(jìn)行鉆爆。其機(jī)械化配套設(shè)施的使用，需判斷隧道斷面的高度，后利用臺(tái)架的各作業(yè)面，使用人工鉆、噴錨支護(hù)的方式，完善后續(xù)支撐及安全保障工作。在工程開(kāi)展的過(guò)程中，可將風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)安置在臺(tái)架上，完成隧道鉆進(jìn)的工作，還可運(yùn)用液壓鑿巖臺(tái)車(chē)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，最后通過(guò)人工裝藥的方式進(jìn)行爆破與開(kāi)挖工作。

5.2裝運(yùn)施工中的機(jī)械化配套

在鉆爆作業(yè)中，出渣運(yùn)輸工作是隧道施工的重點(diǎn)。為提高工作效率，可利用裝運(yùn)機(jī)械和配套措施進(jìn)行運(yùn)輸工作。在當(dāng)前的機(jī)械化配套措施中，對(duì)隧道運(yùn)輸工作氛圍有軌運(yùn)輸及無(wú)軌運(yùn)輸，其中有軌運(yùn)輸對(duì)隧道污染少，但由于機(jī)械化配套設(shè)備涉及的內(nèi)容多，日常養(yǎng)護(hù)與維修復(fù)雜，所以管理與存放上存在一定的難度。在有軌運(yùn)輸工作中，需在隧道內(nèi)鋪設(shè)輕型鋼軌，在電瓶車(chē)的牽引下，通過(guò)自動(dòng)裝巖設(shè)備進(jìn)行巖渣的運(yùn)輸工作。與有軌運(yùn)輸相比，無(wú)軌運(yùn)輸所需機(jī)械化設(shè)備較少，所以管理起來(lái)比較容易，但由于該機(jī)械化操作屬于內(nèi)燃型，會(huì)在隧道內(nèi)產(chǎn)生尾氣，造成污染，在運(yùn)用該機(jī)械時(shí)，要做好隧道的通風(fēng)工作。該類(lèi)機(jī)械化配套設(shè)備需側(cè)翻式裝載機(jī)用于巖渣的裝載工作，通過(guò)自卸汽車(chē)將巖渣運(yùn)送出隧道。可根據(jù)施工工期和隧道坡度進(jìn)行機(jī)械化運(yùn)輸裝置設(shè)備的選擇，較大斜坡處可利用有軌運(yùn)輸?shù)姆绞酵瓿蓭r渣的運(yùn)輸?shù)惯\(yùn)工作。

5.3初期支護(hù)的機(jī)械化配套

在對(duì)隧道進(jìn)行支護(hù)過(guò)程中，利用錨噴進(jìn)行支護(hù)是初期隧道有效的一種手段。需在工作面配備3~4臺(tái)混凝土噴射機(jī)，通過(guò)噴射混凝土的方式滿足支護(hù)要求。還可以運(yùn)用強(qiáng)制式攪拌機(jī)與噴射混凝土相互攪拌，再運(yùn)用有軌或無(wú)軌運(yùn)輸方式完成混凝土的裝載。在隧道支護(hù)過(guò)程中，還可以運(yùn)用錨桿支護(hù)方式，完成風(fēng)動(dòng)鑿巖鉆孔工作，通過(guò)人工方式進(jìn)行安設(shè)，發(fā)揮人工與機(jī)械相互配合，作用最大化的功效。

5.4二次襯砌的機(jī)械化配套

隧道施工中，二次襯砌施工作業(yè)是十分必要的。在此環(huán)節(jié)，通常運(yùn)用自動(dòng)計(jì)量拌和設(shè)備，將其放置在隧道外，用于混凝土的攪拌工作。再由混凝土罐車(chē)或有軌輸車(chē)進(jìn)行混凝土運(yùn)輸。在進(jìn)行隧道二次襯砌施工時(shí)，利用液壓式整體模板臺(tái)車(chē)，給予模板臺(tái)車(chē)配備混凝土輸送泵和輸送管，模板臺(tái)車(chē)可以根據(jù)有軌運(yùn)輸軌道鋪設(shè)的方式前行，一邊前進(jìn)一邊完成混凝土的澆筑工作。在整體施工過(guò)程中，為模板臺(tái)車(chē)配備一個(gè)簡(jiǎn)易臺(tái)架，用于防水工作，并在混凝土澆筑前完成該安置工作，避免雨水或地下水影響隧道工程施工進(jìn)度。

5.5通風(fēng)、給水、供電保障系統(tǒng)的機(jī)械化配套

隧道的通風(fēng)裝置，對(duì)于鐵路整體工程來(lái)說(shuō)極為重要，越長(zhǎng)的隧道越應(yīng)做好通風(fēng)工作。在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的機(jī)械化配套措施中，可選擇長(zhǎng)管路機(jī)械混合通風(fēng)壓入式通風(fēng)，通過(guò)PVC軟管、軸流風(fēng)機(jī)完成通風(fēng)系統(tǒng)的裝配工作。在環(huán)境允許的條件下，可利用直徑較大的風(fēng)管進(jìn)行施工通風(fēng)的設(shè)置，利用軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算，根據(jù)隧道的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行通風(fēng)設(shè)置，為隧道提供有效的施工保障。隧道供水配置是隧道施工的保障，將蓄水池設(shè)置在隧道外，并安裝高壓水泵，將水資源儲(chǔ)存于蓄水池中，當(dāng)水位顯示高位狀態(tài)，通過(guò)鋪設(shè)水管的方式將水引入隧道中，滿足隧道施工過(guò)程中的用水需求。隧道供電系統(tǒng)配置是隧道各項(xiàng)技術(shù)、機(jī)械化配套設(shè)施得以使用的前提?？蓪⒆儔浩髟O(shè)置在隧道外，將高壓線引入隧道內(nèi)不同區(qū)域，滿足隧道在工程施工中的各項(xiàng)要求。在隧道挖掘過(guò)程中，可在隧道1000m的位置上裝置鎧裝電纜，裝置此處是因?yàn)殡妷簳?huì)在此距離上出現(xiàn)降幅，為保證電力的正常，利用鎧裝電纜高壓進(jìn)洞，可實(shí)現(xiàn)照明或提供動(dòng)力兩個(gè)分支。在洞內(nèi)進(jìn)行雙回路供電裝置，可保障施工正常運(yùn)行，利用移動(dòng)式變壓器裝置安置在隧道洞外。為確保周邊施工都能得到相應(yīng)的供電力，可以配備1臺(tái)200kW發(fā)電機(jī)，作為隧道內(nèi)緊急供電的備用電源，為隧道工程施工用電提供保障。

6結(jié)束語(yǔ)

鐵路隧道作為我國(guó)建設(shè)施工的一部分，其施工難度、危險(xiǎn)性比其他工程要高，基于此，更應(yīng)做好技術(shù)施工工作，認(rèn)清施工隧道工程施工中的主要問(wèn)題，運(yùn)用有效的技術(shù)加以機(jī)械化配套設(shè)施輔助工作，完成隧道工程的施工工作。同時(shí)，還要以科學(xué)的方式對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行分析，做好施工過(guò)程中的每一項(xiàng)工作，確保工程的質(zhì)量及安全，完成我國(guó)鐵路隧道的建設(shè)工作。

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作者：趙雪 單位：中鐵十八局集團(tuán)有限公司