隧道开挖施工技术

徐炜

中铁十九局集团第六工程有限公司

摘要：随着我国经济的不断发展，交通运输事业在近些年取得的了较大的进步。在路桥工程开挖施工中，为了增加其技术优势及含量，实现对隧道施工过程的严格把控，则需要考虑相应的控制策略使用予以应对，确保铁路隧道开挖施工有效性，并为其建设事业的长效发展提供专业支持。基于此，本文将对铁路隧道开挖施工技术及控制策略进行系统阐述，然后通过实例，论证隧道工程开挖技术实施要点，希望为相应的工程提供技术参考。

关键词：铁路；隧道；开挖施工

结合铁路隧道建设要求及实际情况，重视其开挖施工技术及控制策略使用，可使相应的施工计划实施效果更加显著，在技术层面上为铁路隧道高效施工提供科学保障，确保其开挖施工状况良好性。因此，在对铁路隧道开挖施工方面进行研究时，为了丰富其中的技术内涵，按期完成施工计划，需要关注隧道施工技术的科学应用，积极探索相应的控制策略，避免对隧道施工效果、应用价值等产生不利影响，满足铁路科学建设要求。

1 铁路隧道开挖施工概述

为了使铁路隧道开挖施工作业能够顺利开展，增强施工效果，需要了解相关的施工内容。具体包括：（1）在良好的施工技术、管控机制等要素的支持下，可使铁路隧道开挖施工更加科学、高效，满足其施工风险科学应对要求；（2）注重施工人员、设备的优化配置，能够为隧道开挖施工提供专业保障，不断提升铁路在实践中的建设水平。同时，注重控制策略的合理选择及使用，可使隧道施工过程处于可控状态，满足其施工质量可靠性要求，给予铁路高效施工方面更多支持；（3）做好施工安全管理，在铁路隧道开挖施工中，施工单位要以安全为第一，做好安全方面的管理工作。对可能出现的危险隐患进行改进，优化施工方案，提高施工作业人员的应变能力。另外，要定期开展安全施工方面的讲座，避免因为施工不当引发安全事故，对隧道内的施工情况进行实时监测，发现问题及时处理。

2工程概况

新高坡隧道位于云贵高原北部扬子准台地滇东台褶皱，地质构造复杂，为我标段控制性工程，本标段施工从新高坡隧道进口起D3K300+099,至DK304+059,全长3960n.隧道洞身最大埋深约445m:进口D3K300+099~D3K300+807为兰家沟会让站车站段，其中D3K300+099~+110段为三线双耳墙明洞，D3K300+100~+725段为三线车站段，D3K300+725~+807段为双线车站段，其余段为单线隧道。隧道为单面上坡，线路纵坡为6%、10.4%、11%。隧道洞身D3K300+792.762~D3K301+301.753段位于R=1000m的左偏曲线上，DK306+150.841~DK307+638.510段位于R=8000m的右偏曲线上，其余均位于直线上。

新高坡隧道由进口(低瓦斯)、斜井(高瓦斯)两个工区组织施工，分界里程DK301+900。进口工区Ⅲ级围岩单线393m、双线77m、三线480m；IV级围岩单线550m.双线100m；V级围岩单线150m、三线40m,斜井工区IV级围岩1050m、V级围岩1109m。

3施工工艺技术要点分析

依据该围岩特点，总结关键施工要点就是在围岩岩土开始剥落之前要快速封闭围岩，完成初期支护对围岩形变压力提供支撑反力。本工程采用台阶法进行施工。

所谓的台阶法，是指一种先挖上断面、挖至一定长度后开展下断面开挖施工作业，从而达到上下断面同时并进为目的的开挖施工技术。在加强铁路隧道开挖施工的过程中，若使用了台阶法，则需要做到：（1）充分考虑隧道开挖施工要求及初期支护状况，并对闭合断面时间要求加以思考，将台阶法支持下的隧道开挖施工计划实施到位，给予其施工质量提高、技术含量增加等更多保障，进而为铁路整体施工水平的提升打下基础；（2）根据施工场地大小，通过对隧道开挖施工中上断面情况、支护要求等方面的综合考虑，加强台阶法施工，促使相应的施工作业开展更具合理性，实现隧道开挖施工目标，实现对台阶法的科学应用。

3.1洞身开挖方案

采用自制多功能台架、人工手持风钻钻爆施工:Ⅲ级围岩单线采用全断面法(或双线采用台阶法、三线采用三台阶法)掘进、IV级围岩单线采用台阶法(三线三台阶法)掘进，V级围岩采用台阶法(或三线三台阶法+临时仰拱)掘进，实施光面爆破。

3.2洞身开挖施工方法工艺

新高坡隧Ⅲ级围岩总长950m,IV级围岩总长1700m，V级围岩总长1299m,隧道总长3949m。采用自制多功能作业台架、人工手持风钻钻眼、光面爆破开挖；Ⅲ级围岩单线采用全断面法(或双线采用台阶法、三线采用三台阶法)掘进。IV级围岩单线采用台阶法(三线三台阶法)掘进，V级围岩采用台阶法(或三线三台阶法+临时仰拱)掘进。瓦斯工区须按规定采用矿用雷管与炸药，低瓦斯工区需使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药、雷管，高瓦斯工区须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药、雷管。低瓦斯工区段，采用乳化炸药配合非电毫秒雷管进行光面爆破开挖。DK302+950~-DK304+059为高瓦斯地段。必须使用电力起爆，并用煤矿许用的电雷管和炸药，采用延期电雷管时，严禁反向装药起爆。采用正向连续装药结构时，雷管以外不装药卷。在岩层内爆破，炮眼深度小于0.9m时，装药长度不大于炮眼深度的1/2.炮眼深度0.9m以上时，装药长度不大于炮眼深度的2/3。在煤层中爆破时，装药长度不大于炮眼深度的1/2。所有炮眼均采用炮泥封堵。

3.2.1 V级围岩

正洞单线V级围岩采用台阶法开挖；三线V级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖。开挖前拱部120°范围按设计采用中φ108注浆管棚(洞口段)或φ42注浆小导管进行超前支护。各分部均采用风钻钻眼弱爆破辅以挖掘机、风镐进行开挖，预留沉降变形量10~15cm,开挖后及时施作初期支护，循环进尺0.6m或0.8m。施工中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则组织施工。

3.2.2 IV级围岩

单线IV级围岩采用台阶法开挖，三线IV级围岩采用三台阶法开挖。拱部120°范围采用φ42注浆小导管进行超前支护。各分部均利用开挖台架、YT28风钻钻孔，实施光面爆破,预留沉降变形量5~10cm。上、下台阶开挖后及时初喷混凝土4cm,而后及时施作系统锚杆、挂网、架设钢架、复喷混凝土至设计厚度。上台阶高度5.7m.下台阶高度4.46m,循环进尺1.6m。

3.2.3Ⅲ级围岩

三线Ⅲ级围岩采用三台阶法开挖；双线Ⅲ级围岩采用台阶法开挖；单线Ⅲ级围岩采用全断面法开挖。各分部均利用开挖台架、YT28风钻钻孔,实施光面爆破，预留沉降变形量3~8cm。上、下台阶开挖后及时初喷混凝土4cm,系统锚杆、钢筋网及复喷混凝土滞后一段距离施作。上台阶高度5.7m、下台阶高度4.46m,循环进尺2.5m。

3.3钻爆设计

隧道开挖采用YT28风钻钻孔、人工装药、非电起爆系统起爆进行洞身开挖，周边实施光面爆破。正洞Ⅲ级围岩采用台阶法或全断面施工、钻孔深度3.2m、循环进尺3m,IV级围岩采用台阶法施工、钻孔深度2.5m，循环进尺2.4m，V级围岩采用挖掘风镐等方式开挖，必要时采用弱爆破，若岩石较完整，参照IV级围岩进行布孔，并根据调整装药量。爆破采用水压爆破工艺施工，炸药采用间隔装药，中间用水袋间隔，炮孔采用炮泥堵塞，严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥。采用水平楔形掏槽，根据循环进尺控制掏槽孔倾角大小。

参考文献

[1] 王林.铁路工程中分离式隧道开挖的施工技术[J].四川水泥，2018（7）：180，240.