在西北地区修建铁路黄土隧道不可避免

第一篇：在西北地区修建铁路黄土隧道不可避免

在西北地区修建铁路黄土隧道不可避免。

黄土所特有的直立性、稳定性和疏松有弹性、遇水易崩陷等特点，决定了黄土隧道具有不同于一般隧道的特性。1991年，结合工程实践，梁文灏首次对黄土质偏压隧道的受力特性、破坏形态、支护及施工技术等进行了系统研究，提出了黄土质隧道形成偏压的五个影响因素和四条判定标准；提出了合理的隧道断面形状以及支护类型等有关参数；提出了隧道设计施工应采取的方法；得出了减薄衬砌和加大衬砌结构曲率半径等一整套处理原则和结论，并形成了标准的通用图。经铁道部鉴定，“研究成果对完善和充实隧道设计规范、提高设计水平、确保施工安全具有重要价值，有明显的经济、社会效益，成果达到国内领先水平”。此外，他提出并形成了轻型明洞和棚洞结构的标准图，节约了大量工程投资并先后有6项标准设计获奖。其中《天兰线电化改造甜水沟棚洞渡槽设计》获甘肃省优秀设计一等奖，《单双线电化铁道隧道偏压复合衬砌》获铁道部标准设计二等奖„„

在主持神朔铁路隧道设计时，梁文灏发现多座隧道位于浅埋风积沙地层，土质松散且颗粒较细，采用普通施工方法很难成功。于是结合工程实践，对明挖和暗挖进行了多方案比较，选定了洞内超前预注浆加固地层的暗挖矿山法施工方案和经济实效的改性水泥水玻璃浆液为主的注浆材料，以及采用了水平悬喷加固地层的方法。这两种加固方法均为首次应用且一次成功，一举攻克了浅埋风积沙隧道设计这一公认的难题。风积沙隧道的成功修建，是我国隧道工程技术领域的又一项重大突破。

作为隧道工程科技人员的突出代表，40多年来，梁文灏始终奋斗在我国隧道工程建设的第一线；40年间，他主持完成了数百座铁路、公路隧道的勘察设计，研究并形成了多项隧道专业的设计标准图和行业规范。他所规划主持的工程科研项目阶段成果80%以上被及时纳入工程设计并指导施工，开创了我国隧道建设史上的多项第一。

梁文灏是中国土木工程学会隧道及地下工程委员会的多届理事、甘肃省建设科技专家委员会委员。1997年，他荣获甘肃省科技先进个人称号；2000年获中华铁路总工会火车头奖章；2003年获中国科学技术发展基金会詹天佑成就奖；2004年被建设部命名为全国工程设计大师。由他主持设计的秦岭特长铁路隧道修建技术荣获国家科技进步一等奖、地质勘察荣获国家金奖；西康铁路秦岭Ⅰ线隧道获詹天佑土木工程大奖„„

对于自己获得的各项荣誉梁文灏大师说：“成绩已经写在了过去，荣誉更多的只是种压力。”在铁路跨越式发展的大潮中，他一如既往地奋斗着，拚搏着，为了西部，也为了他热爱一生的事业。而他的身后却留下了一座又一座里程碑式的隧道。

第二篇：黄土隧道施工控制

黄土隧道施工控制

摘 要 陕西省在近5年内拟建的黄土隧道有30多座。在全国范围，由于黄土分布地域较广，黄土隧道的建设在所难免，其设计与施工难度也渐趋复杂。黄土隧道有其自身的特点：易塌方，遇水产生湿陷性，预注浆困难，锚杆施作不成功等；同时，黄土隧道造价高昂，修建小净距和连拱隧道的经验非常少，这些都制约着黄土隧道向更高层次发展。本文根据笔者所从事黄土隧道的施工实践，提出了一些施工工艺和意见。关键词 黄土隧道 施工 质量 控制

黄土隧道开挖

a．隧道开挖施工工艺流程图

管棚作业一洞室开挖——初喷4—6cm厚混凝土一铺设钢筋网一架立钢拱架一锚杆作业一喷射混凝土至设计厚。

b．隧道开挖严格按预留核心土七步流水作业法施工，上导坑开挖进尺以1—2榀钢拱架间距为宜。上半断面开挖应预留2-3m的核心土，并严格控制拱部开挖，严禁欠挖，避免超挖。下半断面开挖应采用先拉中心槽(中心槽不宜超过10m)，在没有施做中导支护前，坚决不允许拉中槽；左右侧马口开挖交错施工距离应大于5.0m；并严格控制开挖进尺，严禁长距离开挖。c．刷坡进洞阶段，在满足正常施工空间和土体自身稳定的情况下，拱顶以下曲墙之外应保留一部分土体，作为仰坡挡土平衡块，有利于洞身安全稳定； d．对于掌子面出水量大，超挖较严重的情况应采取下述措施解决上述隐患：在开挖结束之后，立即在岩面敷设一层钢筋网，钢筋网紧贴岩面设置，用钢管、方木等临时性支撑顶紧，然后初喷混凝土，达到初喷设计厚度，然后再立钢拱架，施作初期支护。

e．掌子面距仰拱最大距离不超过30m，仰拱距二衬最大距离不超过30m(如果地质条件变差，则施工步距须进一步缩短)。

f．临近贯通时，一侧须停止向前掘进，掌子面后面设扇行工字钢支撑；同时，仰拱及衬砌要抓紧跟进(在未跟进的情况下，坚决不允许贯通)；贯通前最后一个循环要达到1.5m左右，不致贯通时土体过薄，出现坍塌，造成安全事故；在剩余3m左右时，在拱部开挖通气孔，缓慢释放能量，转移受力。

初期支护 2.1 超前管棚

a．超前大管棚作业前，应先标出开挖线，并对管位按设计要求进行布眼。超前大管棚的连接，优先考虑丝扣连接，也可以采用套管焊接，不允许对焊后直接使用。

b.为确保管棚的外插倾角能满足规范要求，第二循环管棚需预留工作室。具体为：距第二循环管棚末端4m处，开始将钢拱架按0-30cm线形逐渐抬高，这样给第二循环管棚作业创造一个4m长、0.3m高的三角形空间，便于钻机作业。在两环节接头处设计高度上增设一榀钢拱架与管棚尾端焊接，前后两循环管棚搭接应满足设计要求直径89的管棚搭接长度不小于1.5m，预留工作室先以喷射混凝土喷成弧形面，其余部分待二衬时用衬砌混凝土补平。2.2 超前小导管

a.在前一环钢拱架的中隔板上环向布置注浆眼。b，按布置的注浆眼位置焊穿隔板钻眼(外插角可根据拱架间距调整)，完成后将导管顶人岩层。

c.孔口止浆封堵：导管打人后用塑胶泥封堵孔口导管与孔壁间隙，并在导管附近及工作面喷混凝土，以防工作面上岩土坍塌，同时作为注浆止浆岩墙。d．压注浆液：注浆压力控制在0.5-1.OMPa，注浆达到设计注浆量和注浆压力时要结束注浆，切不可盲目加压。注浆过程中要随时观察注浆压力，分析注浆情况，防止堵塞、跑浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。2.3 钢拱架架立质量控制

2.3.1 钢拱架架立应控制好6个方面的问题： a．钢拱架的标高；b．钢拱架的横向尺寸； c，钢拱架的垂直度； d．钢拱架的连接螺栓；

e．钢拱架各单元连接处松散物及虚碴的处理；

f．钢拱架的间距。各洞口安装钢拱架必须做到标高、宽度尺寸标准，上中下导钢拱架连接弧度圆顺，架立后技术干部要反复核对，确保各项数据符合设计要求。

2.3.2 钢拱架应与围岩紧密相贴，如不能紧贴时，应按规范要求，用高标号混凝土预制块填塞顶实，其点数单侧不得小于8个接触点，以确保其整体受力。掌子面附近的钢拱架外露(钢拱架处的喷射不能喷满，可留5cm厚左右，以便随时检查钢拱架、锚杆的作业质量及数量)数米，最大不超过2m；钢架之间的纵向连接筋应设于拱架内缘；连接筋环向间距及长度，严格按设计要求施工，便于与下一榀钢架连接，同时要求钢拱架的纵向安装间距误差不超过±4cm。2.4 锚杆施做质量控制 2.4.1 锁脚锚杆

锁脚锚杆在黄土隧道的施工非常关键，必须按设计长度、数量随钢拱架的作业及时跟进。锁脚锚杆要在端头加工成L型弯钩焊接在钢拱架上，确实起到锁脚作用，防止钢拱架下沉过大。2.4.2 系统锚杆

a．为了确保系统锚杆沿法线方向布设，系统锚杆的工作台可放在上导坑核心土的后面，系统锚杆作业必须是喷射混凝土厚度达到10-12cm后进行，且一定要使用垫板，垫板焊接在钢拱架的腹部，以便加强钢拱架的稳定性，提高其刚度；系统锚杆的设置及喷射混凝土达到设计厚度的断面与掌子面的最大距离不超过6m。

b．系统锚杆可以在数量不变的情况下，增大环向间距；减小纵向间距；锚杆必须与钢拱架焊接，系统锚杆的注浆必须按照设计要求达到注浆压力。2.5 钢筋网工程质量控制

钢筋网片必须严格按设计要求先在洞外定型加工，且每片加工面积不宜小于1m2，然后在洞内安装，且相互之间的搭接长度不应小于5cm。钢筋网应随受喷面的起伏而铺设，在施作前需初喷4-6cm厚混凝土形成钢筋保护层，但对于马兰黄土，初喷混凝土是不现实的。2.6 喷射混凝土质量控制

a．喷混凝土前试验员一定要做好配合比，同时现场抓好混凝土施工操作。b．喷射混凝土时，速凝剂的添加要均匀，喷射混凝土一定要分层喷射，喷射混凝土的乎整度要求不超过5cm。c．喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5。速凝剂使用前应做速凝效果试验，要求初凝不超过5min，终凝不超过l0min。喷射混凝土中的骨料应不小于40％。

d．喷射混凝土必须表面平整、圆顺；不合格处打凿后补喷平整，尤其是上、中导和中、下导接茬部位。严格按2m靠尺进行量测，确保平整度达到要求，拱部喷射混凝土必须回填密实，不得有空洞。

仰拱施工质量控制

仰拱基础应在浇筑段外设置集水井，开挖立即抽水，严禁地基被水浸泡，同时立即喷射8-l0cm厚C25混凝土，对基底进行封闭，如仰拱混凝土为钢筋混凝土时，喷射厚度应控制在8cm以内，以保证仰拱上部钢筋保护层在2—3cm左右。

二次衬砌质量控制 4.1 隧道防水

防水意识必须提高，重视隧道防水工作，严格按设计要求进行防水施工措施铺设，加强对防水板的焊接质量要求，加大对防水板检验力度，在满足设计要求的情况下对渗漏水较严重的地段加密排水半管，确保隧道无水，同时做好监理签证工作。a.排水半管

排水半管在无水地段每5m设一道，富水地段应根据渗水痕缝加密。在喷射混凝土中打孔，将水引出后用半管排走。排水半管用高标号水泥砂浆包裹密实或用灰浆喷射密实，待初凝后再浇筑二衬混凝土，保证不渗漏水。b．防水板搭接长度不得少于8cm，搭接部分的焊接宽度不得少于2.5cm；在粘贴防水板时若发生热熔破坏，将破坏地方重新补粘，确保防水板的整体性和防水性。4.2 二次衬砌

a．为确保二次衬砌的密实度和外观质量，应在模板台车上加设附着式振动器，并按设计要求在拱顶布设纵向注浆花管，紧贴初期支护混凝土面，孔位向上，在二衬混凝土外留注浆孔。同时应加强对衬砌台车的支撑，为防止模板台车整体上浮，可采用地锚，或在已完工的二衬上预留钢筋，锚固模板。对台车各部位螺栓进行全面检查，变形较大应打磨，修正模板，同时对模板表面进行全面清理。

b.为避免二次衬砌施工中的收缩裂缝，除严格控制混凝土塌落度外，还须对其拌和时间、振捣时间严格要求。为防止混凝土离析，混凝土垂直落距不得大于1.2m，混凝土拌和站操作人员需配备秒表，做好拌和时间及用水量的精确控制，拆模时要求混凝土强度必须达到设计强度的70％。

c.已施工后衬砌表面缺陷部位要立即整修，重点是施工接缝部位，修整时禁止大面积抹浆粉刷，做到混凝土表面光滑平整，颜色一致。

技术管理

加强围岩观察及观测，对洞内初支表面裂纹进行认真分析，及时对监控量测围岩的各类数据(拱顶下沉、地表量测、水平收敛)进行汇总分折；确定二衬施作时间，调整支护参数。根据施工现场量测结果可以看出，黄土隧道的变形以下沉为主，收敛为辅。需要指出，有相当一部分施工、监理单位对隧道监控量测不重视，使得量测资料不真实、不及时，未能起到应有作用，后果很严重。现场监控人员要严格按驻地监理要求规范施工，及时按要求做好各项内业资料，每道工序施作后应及时报现场监理检查并取得签证；施工现场必须有技术干部指导施工，同时做到24h监控。

第三篇：关于黄土隧道的施工方法

黄土隧道开挖

a．隧道开挖施工工艺流程图

管棚作业一洞室开挖——初喷4—6cm厚混凝土一铺设钢筋网一架立钢拱架一锚杆作业一喷射混凝土至设计厚。

b．隧道开挖严格按预留核心土七步流水作业法施工，上导坑开挖进尺以1—2榀钢拱架间距为宜。上半断面开挖应预留2-3m的核心土，并严格控制拱部开挖，严禁欠挖，避免超挖。下半断面开挖应采用先拉中心槽(中心槽不宜超过10m)，在没有施做中导支护前，坚决不允许拉中槽；左右侧马口开挖交错施工距离应大于5.0m；并严格控制开挖进尺，严禁长距离开挖。

c．刷坡进洞阶段，在满足正常施工空间和土体自身稳定的情况下，拱顶以下曲墙之外应保留一部分土体，作为仰坡挡土平衡块，有利于洞身安全稳定；

d．对于掌子面出水量大，超挖较严重的情况应采取下述措施解决上述隐患：在开挖结束之后，立即在岩面敷设一层钢筋网，钢筋网紧贴岩面设置，用钢管、方木等临时性支撑顶紧，然后初喷混凝土，达到初喷设计厚度，然后再立钢拱架，施作初期支护。

e．掌子面距仰拱最大距离不超过30m，仰拱距二衬最大距离不超过30m(如果地质条件变差，则施工步距须进一步缩短)。

f．临近贯通时，一侧须停止向前掘进，掌子面后面设扇行工字钢支撑；同时，仰拱及衬砌要抓紧跟进(在未跟进的情况下，坚决不允许贯通)；贯通前最后一个循环要达到1.5m左右，不致贯通时土体过薄，出现坍塌，造成安全事故；在剩余3m左右时，在拱部开挖通气孔，缓慢释放能量，转移受力。

初期支护

2.1 超前管棚

a．超前大管棚作业前，应先标出开挖线，并对管位按设计要求进行布眼。超前大管棚的连接，优先考虑丝扣连接，也可以采用套管焊接，不允许对焊后直接使用。

b.为确保管棚的外插倾角能满足规范要求，第二循环管棚需预留工作室。具体为：距第二循环管棚末端4m处，开始将钢拱架按0-30cm线形逐渐抬高，这样给第二循环管棚作业创造一个4m长、0.3m高的三角形空间，便于钻机作业。在两环节接头处设计高度上增设一榀钢拱架与管棚尾端焊接，前后两循环管棚搭接应满足设计要求直径89的管棚搭接长度不小于1.5m，预留工作室先以喷射混凝土喷成弧形面，其余部分待二衬时用衬砌混凝土补平。

2.2 超前小导管

a.在前一环钢拱架的中隔板上环向布置注浆眼。

b，按布置的注浆眼位置焊穿隔板钻眼(外插角可根据拱架间距调整)，完成后将导管顶人岩层。

c.孔口止浆封堵：导管打人后用塑胶泥封堵孔口导管与孔壁间隙，并在导管附近及工作面喷混凝土，以防工作面上岩土坍塌，同时作为注浆止浆岩墙。

d．压注浆液：注浆压力控制在0.5-1.OMPa，注浆达到设计注浆量和注浆压力时要结束注浆，切不可盲目加压。注浆过程中要随时观察注浆压力，分析注浆情况，防止堵塞、跑浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。

2.3 钢拱架架立质量控制

2.3.1 钢拱架架立应控制好6个方面的问题：a．钢拱架的标高；b．钢拱架的横向尺寸；c，钢拱架的垂直度；d．钢拱架的连接螺栓；e．钢拱架各单元连接处松散物及虚碴的处理；f．钢拱架的间距。各洞口安装钢拱架必须做到标高、宽度尺寸标准，上中下导钢拱架连接弧度圆顺，架立后技术干部要反复核对，确保各项数据符合设计要求。

2.3.2 钢拱架应与围岩紧密相贴，如不能紧贴时，应按规范要求，用高标号混凝土预制块填塞顶实，其点数单侧不得小于8个接触点，以确保其整体受力。掌子面附近的钢拱架外露(钢拱架处的喷射不能喷满，可留5cm厚左右，以便随时检查钢拱架、锚杆的作业质量及数量)数米，最大不超过2m；钢架之间的纵向连接筋应设于拱架内缘；连接筋环向间距及长度，严格按设计要求施工，便于与下一榀钢架连接，同时要求钢拱架的纵向安装间距误差不超过±4cm。

2.4 锚杆施做质量控制

2.4.1 锁脚锚杆

锁脚锚杆在黄土隧道的施工非常关键，必须按设计长度、数量随钢拱架的作业及时跟进。锁脚锚杆要在端头加工成L型弯钩焊接在钢拱架上，确实起到锁脚作用，防止钢拱架下沉过大。

2.4.2 系统锚杆

a．为了确保系统锚杆沿法线方向布设，系统锚杆的工作台可放在上导坑核心土的后面，系统锚杆作业必须是喷射混凝土厚度达到10-12cm后进行，且一定要使用垫板，垫板焊接在钢拱架的腹部，以便加强钢拱架的稳定性，提高其刚度；系统锚杆的设置及喷射混凝土达到设计厚度的断面与掌子面的最大距离不超过6m。

b．系统锚杆可以在数量不变的情况下，增大环向间距；减小纵向间距；锚杆必须与钢拱架焊接，系统锚杆的注浆必须按照设计要求达到注浆压力。

2.5 钢筋网工程质量控制

钢筋网片必须严格按设计要求先在洞外定型加工，且每片加工面积不宜小于1m2，然后在洞内安装，且相互之间的搭接长度不应小于5cm。钢筋网应随受喷面的起伏而铺设，在施作前需初喷4-6cm厚混凝土形成钢筋保护层，但对于马兰黄土，初喷混凝土是不现实的。

2.6 喷射混凝土质量控制

a．喷混凝土前试验员一定要做好配合比，同时现场抓好混凝土施工操作。

b．喷射混凝土时，速凝剂的添加要均匀，喷射混凝土一定要分层喷射，喷射混凝土的乎整度要求不超过5cm。

c．喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5。速凝剂使用前应做速凝效果试验，要求初凝不超过5min，终凝不超过l0min。喷射混凝土中的骨料应不小于40％。

d．喷射混凝土必须表面平整、圆顺；不合格处打凿后补喷平整，尤其是上、中导和中、下导接茬部位。严格按2m靠尺进行量测，确保平整度达到要求，拱部喷射混凝土必须回填密实，不得有空洞。

仰拱施工质量控制

仰拱基础应在浇筑段外设置集水井，开挖立即抽水，严禁地基被水浸泡，同时立即喷射8-l0cm厚C25混凝土，对基底进行封闭，如仰拱混凝土为钢筋混凝土时，喷射厚度应控制在8cm以内，以保证仰拱上部钢筋保护层在2—3cm左右。

二次衬砌质量控制

4.1 隧道防水

防水意识必须提高，重视隧道防水工作，严格按设计要求进行防水施工措施铺设，加强对防水板的焊接质量要求，加大对防水板检验力度，在满足设计要求的情况下对渗漏水较严重的地段加密排水半管，确保隧道无水，同时做好监理签证工作。a.排水半管 排水半管在无水地段每5m设一道，富水地段应根据渗水痕缝加密。在喷射混凝土中打孔，将水引出后用半管排走。排水半管用高标号水泥砂浆包裹密实或用灰浆喷射密实，待初凝后再浇筑二衬混凝土，保证不渗漏水。

b．防水板搭接长度不得少于8cm，搭接部分的焊接宽度不得少于2.5cm；在粘贴防水板时若发生热熔破坏，将破坏地方重新补粘，确保防水板的整体性和防水性。

4.2 二次衬砌

a．为确保二次衬砌的密实度和外观质量，应在模板台车上加设附着式振动器，并按设计要求在拱顶布设纵向注浆花管，紧贴初期支护混凝土面，孔位向上，在二衬混凝土外留注浆孔。同时应加强对衬砌台车的支撑，为防止模板台车整体上浮，可采用地锚，或在已完工的二衬上预留钢筋，锚固模板。对台车各部位螺栓进行全面检查，变形较大应打磨，修正模板，同时对模板表面进行全面清理。

b.为避免二次衬砌施工中的收缩裂缝，除严格控制混凝土塌落度外，还须对其拌和时间、振捣时间严格要求。为防止混凝土离析，混凝土垂直落距不得大于1.2m，混凝土拌和站操作人员需配备秒表，做好拌和时间及用水量的精确控制，拆模时要求混凝土强度必须达到设计强度的70％。

c.已施工后衬砌表面缺陷部位要立即整修，重点是施工接缝部位，修整时禁止大面积抹浆粉刷，做到混凝土表面光滑平整，颜色一致。

技术管理

加强围岩观察及观测，对洞内初支表面裂纹进行认真分析，及时对监控量测围岩的各类数据(拱顶下沉、地表量测、水平收敛)进行汇总分折；确定二衬施作时间，调整支护参数。根据施工现场量测结果可以看出，黄土隧道的变形以下沉为主，收敛为辅。需要指出，有相当一部分施工、监理单位对隧道监控量测不重视，使得量测资料不真实、不及时，未能起到应有作用，后果很严重。

现场监控人员要严格按驻地监理要求规范施工，及时按要求做好各项内业资料，每道工序施作后应及时报现场监理检查并取得签证；施工现场必须有技术干部指导施工，同时做到24h监控。

第四篇：高寒地区黄土公路隧道施工

高寒地区土质公路隧道施工

随着国民经济的迅速发展，公路隧道在公路建设中地位越来越显示出重要作用，而在全国范围内，黄土的分布十分广泛，所以黄土隧道的建设在所难免，其设计与施工难度也渐趋复杂。黄土隧道有其自身的特点：易塌方，遇水产生湿陷性，；同时，黄土隧道造价高昂，修建的经验非常少，这些都制约着土质隧道向更高层次发展。

关键词 土质隧道 施工 质量 控制 1 黄土隧道开挖

a．隧道开挖施工工艺流程图

管棚作业一洞室开挖——初喷4—6cm厚混凝土一铺设钢筋网一架立钢拱架一锚杆作业一喷射混凝土至设计厚。

b．隧道开挖严格按预留核心土七步流水作业法施工，上导坑开挖进尺以1～2榀钢拱架间距为宜。上半断面开挖应预留2-3m的核心土，并严格控制拱部开挖，严禁欠挖，避免超挖。下半断面开挖应采用先拉中心槽(中心槽不宜超过10m)，在没有施做中导支护前，坚决不允许拉中槽；左右侧马口开挖交错施工距离应大于5.0m；并严格控制开挖进尺，严禁长距离开挖。

c．刷坡进洞阶段，在满足正常施工空间和土体自身稳定的情况下，拱顶以下曲墙之外应保留一部分土体，作为仰坡挡土平衡块，有利于洞身安全稳定；

d．对于掌子面出水量大，超挖较严重的情况应采取下述措施解决上述隐患：在开挖结束之后，立即在岩面敷设一层钢筋网，钢筋网紧贴岩面设置，用钢管、方木等临时性支撑顶紧，然后初喷混凝土，达到初喷设计厚度，然后再立钢拱架，施作初期支护。

e．掌子面距仰拱最大距离不超过30m，仰拱距二衬最大距离不超过30m(如果地质条件变差，则施工步距须进一步缩短)。

f．临近贯通时，一侧须停止向前掘进，掌子面后面设扇行工字钢支撑；同时，仰拱及衬砌要抓紧跟进(在未跟进的情况下，坚决不允许贯通)；贯通前最后一个循环要达到1.5m左右，不致贯通时土体过薄，出现坍塌，造成安全事故；在剩余3m左右时，在拱部开挖通气孔，缓慢释放能量，转移受力。初期支护 2.1 超前管棚

a．超前大管棚作业前，应先标出开挖线，并对管位按设计要求进行布眼。超前大管棚的连接，优先考虑丝扣连接，也可以采用套管焊接，不允许对焊后直接使用。

b.为确保管棚的外插倾角能满足规范要求，第二循环管棚需预留工作室。具体为：距第二循环管棚末端4m处，开始将钢拱架按0-30cm线形逐渐抬高，这样给第二循环管棚作业创造一个4m长、0.3m高的三角形空间，便于钻机作业。在两环节接头处设计高度上增设一榀钢拱架与管棚尾端焊接，前后两循环管棚搭接应满足设计要求直径89的管棚搭接长度不小于1.5m，预留工作室先以喷射混凝土喷成弧形面，其余部分待二衬时用衬砌混凝土补平。

2.2 超前小导管

a.在前一环钢拱架的中隔板上环向布置注浆眼。

b，按布置的注浆眼位置焊穿隔板钻眼(外插角可根据拱架间距调整)，完成后将导管顶人岩层。

c.孔口止浆封堵：导管打人后用塑胶泥封堵孔口导管与孔壁间隙，并在导管附近及工作面喷混凝土，以防工作面上岩土坍塌，同时作为注浆止浆岩墙。

d．压注浆液：注浆压力控制在0.5-1.OMPa，注浆达到设计注浆量和注浆压力时要结束注浆，切不可盲目加压。注浆过程中要随时观察注浆压力，分析注浆情况，防止堵塞、跑浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。

2.3 钢拱架架立质量控制 2.3.1 钢拱架架立应控制好6个方面的问题：a．钢拱架的标高；b．钢拱架的横向尺寸；c，钢拱架的垂直度；d．钢拱架的连接螺栓；e．钢拱架各单元连接处松散物及虚碴的处理；f．钢拱架的间距。各洞口安装钢拱架必须做到标高、宽度尺寸标准，上中下导钢拱架连接弧度圆顺，架立后技术干部要反复核对，确保各项数据符合设计要求。

2.3.2 钢拱架应与围岩紧密相贴，如不能紧贴时，应按规范要求，用高标号混凝土预制块填塞顶实，其点数单侧不得小于8个接触点，以确保其整体受力。掌子面附近的钢拱架外露(钢拱架处的喷射不能喷满，可留5cm厚左右，以便随时检查钢拱架、锚杆的作业质量及数量)数米，最大不超过2m；钢架之间的纵向连接筋应设于拱架内缘；连接筋环向间距及长度，严格按设计要求施工，便于与下一榀钢架连接，同时要求钢拱架的纵向安装间距误差不超过±4cm。

2.4 锚杆施做质量控制 2.4.1 锁脚锚杆

锁脚锚杆在黄土隧道的施工非常关键，必须按设计长度、数量随钢拱架的作业及时跟进。锁脚锚杆要在端头加工成L型弯钩焊接在钢拱架上，确实起到锁脚作用，防止钢拱架下沉过大。

2.4.2 系统锚杆

a．为了确保系统锚杆沿法线方向布设，系统锚杆的工作台可放在上导坑核心土的后面，系统锚杆作业必须是喷射混凝土厚度达到10-12cm后进行，且一定要使用垫板，垫板焊接在钢拱架的腹部，以便加强钢拱架的稳定性，提高其刚度；系统锚杆的设置及喷射混凝土达到设计厚度的断面与掌子面的最大距离不超过6m。

b．系统锚杆可以在数量不变的情况下，增大环向间距；减小纵向间距；锚杆必须与钢拱架焊接，系统锚杆的注浆必须按照设计要求达到注浆压力。

2.5 钢筋网工程质量控制

钢筋网片必须严格按设计要求先在洞外定型加工，且每片加工面积不宜小于1m2，然后在洞内安装，且相互之间的搭接长度不应小于5cm。钢筋网应随受喷面的起伏而铺设，在施作前需初喷4-6cm厚混凝土形成钢筋保护层，但对于马兰黄土，初喷混凝土是不现实的。

2.6 喷射混凝土质量控制

a．喷混凝土前试验员一定要做好配合比，同时现场抓好混凝土施工操作。b．喷射混凝土时，速凝剂的添加要均匀，喷射混凝土一定要分层喷射，喷射混凝土的乎整度要求不超过5cm。

c．喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5。速凝剂使用前应做速凝效果试验，要求初凝不超过5min，终凝不超过l0min。喷射混凝土中的骨料应不小于40％。d．喷射混凝土必须表面平整、圆顺；不合格处打凿后补喷平整，尤其是上、中导和中、下导接茬部位。严格按2m靠尺进行量测，确保平整度达到要求，拱部喷射混凝土必须回填密实，不得有空洞。仰拱施工质量控制

仰拱基础应在浇筑段外设置集水井，开挖立即抽水，严禁地基被水浸泡，同时立即喷射8-l0cm厚C25混凝土，对基底进行封闭，如仰拱混凝土为钢筋混凝土时，喷射厚度应控制在8cm以内，以保证仰拱上部钢筋保护层在2—3cm左右。二次衬砌质量控制 4.1 隧道防水

防水意识必须提高，重视隧道防水工作，严格按设计要求进行防水施工措施铺设，加强对防水板的焊接质量要求，加大对防水板检验力度，在满足设计要求的情况下对渗漏水较严重的地段加密排水半管，确保隧道无水，同时做好监理签证工作。

a.排水半管

排水半管在无水地段每5m设一道，富水地段应根据渗水痕缝加密。在喷射混凝土中打孔，将水引出后用半管排走。排水半管用高标号水泥砂浆包裹密实或用灰浆喷射密实，待初凝后再浇筑二衬混凝土，保证不渗漏水。

b．防水板搭接长度不得少于8cm，搭接部分的焊接宽度不得少于2.5cm；在粘贴防水板时若发生热熔破坏，将破坏地方重新补粘，确保防水板的整体性和防水性。

4.2 二次衬砌

a．为确保二次衬砌的密实度和外观质量，应在模板台车上加设附着式振动器，并按设计要求在拱顶布设纵向注浆花管，紧贴初期支护混凝土面，孔位向上，在二衬混凝土外留注浆孔。同时应加强对衬砌台车的支撑，为防止模板台车整体上浮，可采用地锚，或在已完工的二衬上预留钢筋，锚固模板。对台车各部位螺栓进行全面检查，变形较大应打磨，修正模板，同时对模板表面进行全面清理。

b.为避免二次衬砌施工中的收缩裂缝，除严格控制混凝土塌落度外，还须对其拌和时间、振捣时间严格要求。为防止混凝土离析，混凝土垂直落距不得大于1.2m，混凝土拌和站操作人员需配备秒表，做好拌和时间及用水量的精确控制，拆模时要求混凝土强度必须达到设计强度的70％。

c.已施工后衬砌表面缺陷部位要立即整修，重点是施工接缝部位，修整时禁止大面积抹浆粉刷，做到混凝土表面光滑平整，颜色一致。技术管理

加强围岩观察及观测，对洞内初支表面裂纹进行认真分析，及时对监控量测围岩的各类数据(拱顶下沉、地表量测、水平收敛)进行汇总分折；确定二衬施作时间，调整支护参数。根据施工现场量测结果可以看出，黄土隧道的变形以下沉为主，收敛为辅。需要指出，有相当一部分施工、监理单位对隧道监控量测不重视，使得量测资料不真实、不及时，未能起到应有作用，后果很严重。

现场监控人员要严格按驻地监理要求规范施工，及时按要求做好各项内业资料，每道工序施作后应及时报现场监理检查并取得签证；施工现场必须有技术干部指导施工，同时做到24h监控。

第五篇：中国铁路隧道

中国轨道交通——隧道的成长

自新中国成立以来，中国经济快速的发展着，而轨道交通也在慢慢起步。我国是个多山的国家，75%左右的国土是山地或重丘，为了保护自然环境，消除山地危害，隧道工程已经成为了当前的主要解决方法。

从一九四九年到一九八五年，已建成的隧道共有4323座，总延长为2020.5公里。旧中国从一八八九年在台湾省台北至基隆的铁路线上，建成第一座261.4米的狮球岭隧道起，到一九四九年的六十年间，在大陆共建铁路隧道331座，总延长为100.1公里。新中国三十六年所建隧道座数和总延长分别为旧中国六十年所建的13.1倍和20.2倍。在这些新建的标准轨距铁路隧道中，五十年代建成的有994座，总延长为268.3公里；六十年代建成的有820座，总延长为388.1公里；七十年代建成的有2277座，总延长为1226.3公里；八十年代前半期，由于铁路建设重点转向既有线路改造和在中部、东部地带修建运煤线路，截止一九八五年底共建隧道232座，总延长为137.8公里。中国已成为二十世纪八十年代中期世界上铁路隧道最多的国家之一。随着山区铁路建设数量的增长，修建隧道的密度相应增大。据统计，一九四九年全国铁路线上平均每65.9公里有一座隧道，隧道总延长仅占线路总长的0.46%；而一九八五年全国平均每11.2公里铁路就有一座隧道，隧道总延长占线路总长的比例达4.1%。新中国成立初期修建的宝成铁路线上，隧道总延长为84.4公里，占线路长度的12.6%；六十年代修建的成昆铁路，隧道总延长344公里，占线路长度的31.3%；七十年代建成的襄渝铁路，隧道总延长287公里，占铁路线长度的33.4%。若以线路某一区段来说，成昆铁路的金口河至乌斯河一段盘山展线隧道密度为最。这段铁路长26公里，其中隧道13座，共延长21公里，占线路长度的80.8%，平均每公里线路中就有800多米是隧道。旧中国修建的隧道，其长度绝大部分在600米以下，标准轨距隧道的平均长度为374米，窄轨隧道的平均长度为121米。新中国成立初期，修建宝成铁路翻越秦岭时，由于受修建长大隧道的能力所限，不得不迂回展线盘山而过。从五十年代后期起，修建长大隧道的能力逐渐增强。一九五九年建成了4270米长的凉风垭隧道，首次突破4000米长度。一九六七年建成了6379米长的沙木拉达隧道，一九六九年又建成了7032米长的驿马岭隧道，一九八一年开工新建的大瑶山隧道长达14295米，在中国铁路隧道建设史上第一次突破1万米。从一九四九年到一九八五年建成的铁路隧道中，长度在3公里以上的有58座，其中4公里以上的有20座。由于长隧道增多，隧道的平均长度也显著增长。新中国成立以后新建的隧道，五十年代平均每座长310米，六十年代平均每座长499米，七十年代平均每座长533米，八十年代前半期平均每座长588米。总平均为467.4米。另外还修建了几十座多线隧道。这是中国铁路隧道科学技术有了较大发展和综合建设能力大为增强的标志。

方法也发生了很大变化。目前我国主要的技术有，爆法隧道施工技术，特殊围岩隧道施工及地质灾害防治要点，埋暗挖施工技术，挖法设计与施工，敞式岩石掘进机与复合衬砌施工，法设计与施工，埋管段隧道修建技术，助施工方法，水下隧道等等。说道水下隧道，拿广深港客运专线的狮子洋隧道为例子据中国工程院院士专家组会诊论证显示，狮子洋隧道水下工程占总量的57%，开掘难度极高，而且是内地铁路首次以盾构法进行水下隧道施工，列为全线最高风险等级，其间将遭遇长距离掘进中盾构设计与配置、地下防坍和控制变形、特殊环境下结构耐久性、水下隧道防救灾等九项重大技术难关，譬如盾构机在水深仅7米的小虎沥水道，隧道顶距水底仅7到9米，且全为淤泥或软硬不均地层下作业，风险极大，加上高铁运行时速350公里的速度目标值，都是世界级的考验。

该标段工程具有规模大、工期紧、设计标准高、涉及工法多、地质复杂、水压大、盾构掘进距离长等特点。同时，还存在明挖基坑地层软弱、刀具管理难度大、高水压带压作业以及江底地中盾构对接与拆解等工程难点。

自2007年11月9日狮子洋隧道第一台盾构机开始掘进以来，建设、设计和科研部门联合展开攻关，先后攻克了“高水压、强渗透”地质条件下，掘进机水中带压更换刀具等多项世界性的技术难题，成功穿越深水、淤泥和超浅埋地段，实现了盾构机的水下精确对接。

2011年03月12日，我国采用盾构法施工的首座水下铁路隧道广深港高铁狮子洋隧道12日全线贯通。直径超过11米的巨型盾构机在水下60米深处的精确对接，标志着我国长距离水下铁路隧道的施工和科研取得了重大突破。这座隧道多项世界性技术难题全部破解，填补了我国泥水加压平衡盾构机施工多项技术空白。

担负狮子洋隧道SDIII标施工的中铁隧道股份项目部全体员工历经磨难，克服了江底复杂地层施工风险、设备故障频发、频繁带压进仓、洞内施工作业面多、战线长，工艺工法交叉转换频繁，施工干扰大等困难，狮子洋员工经历了超乎想象的艰辛、坎坷„„

面对诸多施工难题，全体参战员工始终坚持“至精、至诚，更优、更新”的企业精神，充分发挥专业化队伍的优势，周密部署，精心组织，依靠集团的技术和专家优势，在监理、设计、咨询的共同帮助下，不断摸索总结经验，优化工序安排，积极主动采取各种措施确保正常生产，在江底破碎带施工中，科学制定方案，精心组织施工，大力开展科技攻关，先后攻克了江底破碎带施工难题，实现了施工技术突破，为国内同等地质条件下海底盾构掘进施工积累了宝贵经验。

项目部承担施工任务的狮子洋隧道左线正线长5999.94米，右线正线长5966.626米。开工伊始，项目部以高标准、严要求、讲科学、不懈怠的理念推进狮子洋隧道建设。2006年5月项目进场施工，2007年11月首台越洋盾构“跨越号”始发，2010年5月17日、7月19日左右线盾构分别掘进至原定合同里程。在之后的施工中，为了早日实现隧道贯通，本着“不见不散”的原则向洋底持续推进，顺利完成四次追加任务量，并率先达到对接里程。此间，项目部针对狮子洋隧道的特点和技术难题逐一开展科研立项和攻关。克服了众多世界性难题，创造了国内外隧道施工多项记录，攻克了带压进仓等多项技术难题，逐步探索了一套软硬不均地层特长隧道泥水盾构施工技术方案。其中有些主要重难点，1.径泥水平衡盾构机长距离穿越复杂地层。

工程盾构隧道施工为国内铁路首次进行江底长距离的推进，圆隧道内直径9.8m，盾构独头推进近5000m，对整个系统的运行、维护要求高。

盾构掘进需通过粉质粘土、淤泥质粘土、细砂、中砂、粗砂、全风化～弱风化的泥质砂岩、粉砂岩、细砂岩等多种复合地层，基岩地段还需通过断层或节理密集带，对刀具的适应性、泥水系统和推进中参数的控制有较高的要求。2.江中对接

盾构机采取在江中对接解体的方式，国内尚无施工先例，施工风险大，对接段的加固止水和盾构机拆解后对盾壳的支撑都要确保万无一失。3.联络通道施工

本标段共设12处联络通道，其中盾构段10处，部分联络通道处于淤泥质土、粉细砂岩地层中，在地下水丰富的情况下开挖，需进行特种注浆和冷冻法施工，施工难度和风险均较大。

4.盾构机浅埋段和近接段施工

盾构机穿越地段覆土深度最小仅6.2m，河道最低处距隧顶仅10m左右，始发段左右线间距离仅0.5倍洞径，在这种情况下对轴线控制、地面沉降及参数稳定控制难度很大。

5.工程接口多、防水要求高

本工程的防水等级较高，且由于施工工艺繁杂，特别是明挖隧道与暗挖隧道、明挖隧道与盾构工作井、盾构工作井与盾构隧道、联络通道与隧道、江中对接等接口较多，而且隧道经过地段地下水丰富、与江河存在水力联系，为承压水，在防水施工上存在一定困难。

但是自2007年11月9日狮子洋隧道第一台盾构机开始掘进以来，建设、设计和科研部门联合展开攻关，先后攻克了“高水压、强渗透”地质条件下，掘进机水中带压更换刀具等多项世界性的技术难题，成功穿越深水、淤泥和超浅埋地段，实现了盾构机的水下精确对接。负责隧道设计的中国铁建铁四院副院长谢海林介绍，在安全设计上，隧道可满足“抗震抗火抗暴抗洪”要求。抗震设计可抗7级强震，抗爆可抵御5公斤炸药的冲击。抗洪设计，可以满足300年一遇洪水水位下，河道的冲刷变形对隧道的影响。防水采用了双道密封条，可以防渗防漏，满足100年耐久性要求。此外，隧道内设计的19条逃生横通道，可以有效应对火灾、火车意外撞击等事故发生时人员的安全撤离。可见施工人员并没有被种种困难而吓退，而是义无反顾的冲了上去，与其战斗，直至战胜了这些困难。狮子洋隧道的列车通过时速设计350公里，是目前世界上通行速度最快的水下铁路隧道。这些离不开施工人员的智慧结晶和汗水。

经过几十年的努力，中国隧道与地下工程修建技术已比肩欧美，成为世界隧道大国。中国中铁隧道集团公司秉承“勇于跨越，追求卓越”的企业精神，肩负起行业科技创新的重任，发展了钻爆法等传统工法，首创了浅埋暗挖法，并迅速在我国隧道与地下工程中推广应用。尤其是“十一五”期间，他们不仅进一步发展了传统隧道施工方法，而且利用盾构工法修建城市地铁，穿越大江大河，引领我国隧道施工进入穿江越海时代。

中铁隧道集团公司高度重视科研开发工作，坚定实施“科技兴企”战略。集团公司董事长、党委书记郭大焕要求加大科技创新力度，努力打造中国中铁隧道知名品牌。集团公司总经理张继奎根据建筑市场发展形势，进一步提出了“大专业，小综合”的发展思路，要求充分发挥科技人才的创造力，培育核心技术优势，提升企业的整体竞争能力。

集团领导的正确领导使得中铁隧道集团公司在“十一五”期间完成科研立项100余项，取得了丰硕的科研成果。承担国家863计划项目4项，铁道部重点科研项目7项。通过省部级鉴定22项，其中17项科研成果达到国际领先或国际先进水平，17项科研成果达到国内领先或国内先进水平。五年来共获得各类科技进步奖82项次，其中国家级科技进步奖2项，省部级科技进步奖13项。获得国家级工法9项、省部级工法24项。目前累计拥有国家级工法17项，省部级工法50项。获国家发明专利9项，实用新型专利25项。主持和参加编写的国家和行业以上技术规范标准22项，翻译标准2项。科技创新和技术进步大大提高了隧道施工技术水平，为制订和实施“十二五”科技创新技术打下了坚实基础。中铁隧道集团公司高瞻远瞩，根据行业发展趋势，瞄准国际先进技术，提出了中长期隧道科技四大发展方向：一是低碳、节能、环保型地下工程修建技术。二是隧道及地下工程施工智能化、信息化和机械化技术。三是海底、水底隧道修建技术。四是盾构、TBM隧道及隧道专用设备研制技术。

为了四大发展方向的顺利实施，他们提出打造创新型、科技型、环保低碳型现代化企业集团的目标，确立了“十二五”科技创新11大重点开发技术：一是软弱围岩隧道安全快速施工技术，二是盾构及TBM施工脱困和超前加固地层技术，三是大直径泥水盾构施工关键技术，四是客运专线、重载铁路隧道施工关键技术，五是深大基坑和多线并行隧道施工关键技术，六是水下隧道修建关键技术，七是长大隧道修建关键技术，八是复杂桥梁施工关键技术，九是智能化和信息化施工技术，十是严寒地区隧道防排水及防冻综合技术，十一是基于互联网技术的工程项目三维图形信息管理系统。

他们还进一步提出了六大推广和转化技术：一是注浆加固地层技术；二是软弱围岩快速施工及大变形控制技术；三是盾构和TBM始发、到达和脱困技术；四是节能通风技术；五是降水技术；六是可视化检测技术。这些技术紧密结合企业实际，目前在某些领域已经取得一定进展，对企业发展产生了积极的推动作用。在跨越大江大河施工领域，过去是桥梁建设具有传统优势，但是随着世界先进的盾构技术在我国工程建设领域中的逐步成熟，从大江大河甚至海底下面穿越已不再是梦想。特别是沿江沿海码头城市，城市空间非常有限，地下和水下空间开发将是必然趋势。

“万里长江第一隧”武汉长江隧道已于2009年底通车，长江过江交通迎来“江上架桥、江面行船、江底通隧”的“三维”时代。该隧道面临盾构机掘进姿态控制难、高水压、超浅埋、强透水、长距离掘进五大世界级难题。中国中铁领导高度重视，多次亲临现场帮助解决问题。中铁隧道集团公司联合体采用“气垫式泥水平衡技术”，保持水压平衡，水土沉降控制在３厘米以内；采用最新的防水接缝技术防止隧道施工渗漏水。为了控制隧道变形，施工方研制出特种管片，被列入国家863计划，最终成功攻克了五大世界级难题。

我国是个多山的国家，75%左右的国土是山地或重丘，此外，我国江湖还区域比较广泛，沿海公路通道规划中常遇到桥梁方案与隧道方案必选的问题，内河的横跨通道也同样遇到这些问题。过去跨江通道之考虑桥梁方案，这对于解决南北交通发挥了巨大作用，但同时对航道造成不良影响。相比之下，隧道建设的优势就体现了出来，不仅不收自然环境影响，能全天候通行，还对生态环境影响小，一洞多用的特点受到广泛重视。

近半个世纪以来，中国铁路隧道修建技术虽然有很大发展，但与当代世界铁路隧道长度不断增加并向水域发展的趋势比较还有一定差距。中国当前铁路隧道的修建的数量，已列世界前茅，但 10km 以上的隧道（包括贯通的）只有 4 座，既大瑶山、长梁山双线隧道和秦岭 I、II 线单线隧道。20km 以上的长大隧道和水下铁路隧道还是空白。因此，特长和超长隧道的设计理论和施工技术还有待开发、研究和提高。同时，对于为数众多的 500m 以下的短隧道施工机械化程度还不高。对于隧道环境工程、防灾技术以及山区铁路隧道普遍存在的各种地质灾害防治技术也许要研究和加强。隧道建设组织管理水平亟待提高，以适应铁路隧道高质量高效率建设发展的需要。

中国铁路隧道建设，走过一个多世纪的风雨历程，又面临着 21 世纪更大的挑战。国家已作出决策，加强铁路基础设施建设、拉动国民经济发展和西部大开发，云、贵、川、藏铁路，沿江铁路，以及南部沿海铁路等，都有大山阻隔，长隧道和隧道群不可避免，铁路隧道建设任重道远。西安南京铁路东秦岭隧道，长 12268m（建成后将是我国第三长的双线隧道），已于 2000 年 3 月动工。京沪高速铁路南京过长江的水下隧道，黄河水下隧道，以及穿越胶州湾、渤海湾、杭州湾、琼州海峡和台湾海峡的海底隧道也已在研究中。中国铁路隧道向超长和水域发展将是在所必然。铁道部在《铁路科技发展“十五”计划和 2015 年长远规划纲要》中强调，未来 5-15 年铁路科技发展的重点任务是：发展高新技术，实现技术跨越；加强技术创新，促进产业技术升级；强化基础技术，提供技术保障。铁路隧道工程技术的发展，也要向这一目标努力。要加强高新技术的开发研究，加强地质勘探和新技术、新设备的应用研究，发展隧道工程地质学，加强施工地质勘测和超前预报工作，改进和完善施工机械化配套，加强对隧道灾害的防治及环境保护等方面的研究，努力提高隧道建设组织管理水平，把铁路隧道修建技术的发展推向新阶段。

我国通过三十多年大量工程的实践，初步形成了中国完整的隧道科学技术体系，隧道建设者正以改革的精神，大力推广先进的新奥法施工工艺，采用先进的施工机具，为多快好省地修建铁路隧道而努力，未来更美好！