談高速鐵路隧道防排水施工關鍵技術

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摘要：嚴寒地區隧道工程受氣候環境影響，如出現凍脹現象將極大影響列車的正常運營，既有嚴寒地區鐵路隧道工程出現的主要病害以凍脹為主。本文以牡佳客專隧道工程施工作為研究對象，根據設計理念，精心組織，科學管理，掌握了深埋環向透水盲管及縱向深埋中心管溝從開挖、加固到施做的全過程關鍵技術，提高了工程質量，保障了嚴寒地區隧道工程的質量及運營安全。

關鍵詞：嚴寒地區；隧道；防排水

目前，我國已建成投入運營的高速鐵路或客運專線接近3萬公里，穩居世界第一位。同時，我國高速鐵路在完成基本干線網絡的同時，在邊遠地區逐步進行完善。受東北地區嚴寒氣候環境的影響，鐵路在運營期間多處隧道出現了凍脹病害，影響鐵路線路的正常運營。為降低隧道凍脹病害的影響，確保排水暢通，牡佳客專隧道防排水工程采用了環向深埋盲管和縱向深埋中心管溝的設計。深埋環向盲管和縱向深埋管中心管溝在施工過程中，極易造成超挖，如按照設計工序施做，甚至會造成對已施工完成初支鋼架的破壞，造成極大的安全隱患。因此，進行嚴寒地區隧道防排水工程的施工，首先，要確保臨近初支鋼架的安全，同時，要滿足控制超挖，降低砼損耗的要求，保證工程質量，需重點解決爆破、開挖及現場施工組織等關鍵技術問題。牡佳客專為設計速度250km/h的雙線高速鐵路，項目位于黑龍江省牡丹江至佳木斯之間，根據既有氣象資料表明，沿線各地區歷年最冷月平均氣溫為-15.3～-18.23℃，累年極端最低氣溫為-32.8～-38.8℃，屬嚴寒地區。由中鐵十四局承建的牡佳客專六標吉豐隧道位于低山丘陵區，沿線地形起伏較大，隧道全長1209m，最大埋深67m，隧道巖性以混合花崗巖為主，其中Ⅴ級圍巖769m，Ⅳ級圍巖325m，Ⅲ級圍巖115m。為確保嚴寒地區隧道防排水工程質量，減少凍害的發生，隧道在設計時采用了深埋環向透水盲管，縱向排水溝采用了深埋中心管溝，以確保排水暢通。項目部在施工過程中，根據設計理念，精心組織，科學管理，掌握了深埋環向透水盲管及縱向深埋中心管溝從開挖、加固到施做的全過程關鍵技術，總結形成了嚴寒地區隧道防排水工程施工關鍵技術，保障了隧道的工程質量及運營安全。

1嚴寒地區高速鐵路隧道防排水施工關鍵技術概述

1.1采用控制爆破配合機械作業，嚴格控制開挖斷面

基于現有隧道防排水工程的施工技術，結合嚴寒地區對隧道防寒施工的相關要求，環向深埋盲管施工時如全部采用爆破技術，則難以控制開挖斷面，造成深埋環向盲管定位不準及填充砼的浪費。采用控制爆破輔以機械開挖，可按照設計要求嚴格控制環向盲管位置及斷面尺寸。

1.2調整施工順序，減少對鋼架的擾動

根據設計要求，當圍巖等級為Ⅳ級或Ⅴ級圍巖時，需在鋼架施工完成后再進行深埋環向盲管施工，此時，拆除鋼架，或采用爆破技術施工環向深埋盲管，易對已施工完成的初支造成破壞擾動。為減少擾動，確保安全，現場施工時，通過嚴格控制開挖進尺，調整初支與深埋環向盲管之間的作業順序，在爆破開挖完成后，初支施工前，即進行深埋環向盲管施工，保證了初支施工質量，提高了施工效率。

1.3精確定位，深埋中心管溝與下臺階同時爆破成型

當隧道圍巖等級為Ⅴ級圍巖時，按照設計要求，先施工初支鋼架，并在中心管溝兩側增設鎖腳錨管以固定鋼架，之后對深埋中心管溝進行爆破開挖。因深埋中心管溝底部距離1.2～1.5m，底寬1.0m,坑壁坡比1:0.2。當初支施工完成，再次進行爆破開挖時，極易對初支鋼架造成結構性破壞，影響初支穩定性。現場施工時，通過對深埋中心管溝進行精確定位并加深炮孔的方式，將深埋中心管溝與下臺階一次爆破成型，現場開挖時輔以機械鑿除，做到開挖完成后先施工深埋中心管溝，再施工初支鋼架，減少了二次爆破對初支的損傷，有效地保證了初支工程質量，提高了施工效率。

2施工工藝流程及操作要點

本研究是結合隧道現場開挖及初支施工進行的關鍵工序控制的總結，為此，需從初支開挖施工開始逐項進行關鍵控制，隧道深埋防排水工程施工的主要控制要點如下。

2.1施工準備

深埋防排水工程在進行施工前，做好爆破作業的工作面準備。環向深埋盲管需在開挖完成后，并完成排險的情況下，進行后續爆破作業施工。縱向深埋中心管溝施工前，根據相關要求，確保一次進尺不大于3m。

2.2控制爆破

深埋環向盲管施工需采用弱爆破施工技術，達到對開挖坑槽巖體的松動效果，通過機械配合，完成環向深埋盲管坑槽的開挖。深埋縱向中心管溝需通過提前準備工作面，做到中心管溝準確定位，實現中心管溝與下臺階同時爆破。兩種爆破方式雖然爆破深度、規模及控制參數差異較大，但均屬于控制爆破范疇，即通過炮孔深度、間距、裝藥量等參數的調整，實現爆破效果。根據深埋環向盲管及深埋中心管溝的設計尺寸及位置，結合現場圍巖情況，現場采用的爆破參數如下：深埋環向盲管炮眼布置時盡量做到炮眼與臨界面垂直，在條件不具備的情況下，可適當將炮眼角度外傾0～5°。因現場施工時圍巖為Ⅴ級強風化混合花崗巖，因此炮眼間距定為0.8m，當圍巖等級發生變化時，可根據現場情況對炮眼間距及裝藥量等爆破參數進行適當調整。

2.3機械修整

受爆破規模及圍巖巖性影響，爆破完成后的深埋管溝坑槽截面尺寸較設計往往存在一定偏差，此時，通過機械輔助施工，如挖掘機巖石臂、破碎錘等設備，可實現深埋管溝的開挖尺寸，提高施工效率。由于現場巖性較為破碎，且經過松動爆破，現場采用了小松220挖機加裝松土器即可完成環向盲管溝槽的開挖，必要時，可將松土器換裝為破碎錘，可對較為堅硬部位凸起進行修平。

2.4深埋管道施工

深埋管溝坑槽開挖完成后，按照設計要求施工深埋環向盲管或深埋中心管溝。深埋環向盲管施工時需盡量縮短施工時間，確保初支盡快施做。深埋中心管溝施工時，同樣需要壓縮施工時間，防止下臺階開挖完成后暴露時間過長，影響初支整體穩定。

2.5初支施工

深埋環向盲管或深埋中心管溝施工完成后，按設計要求進行初支施工。此時，初支施工沒有爆破擾動的風險，可有效保證初支鋼架的穩定性及噴射砼強度。

2.6監控量測

為確保該研究的安全性，驗證圍巖穩定性，選擇靠近環向盲管位置斷面進行驗證，其中進口DK230+843.5、出口DK230+931.5斷面均設計有深埋環向盲管，環向盲管施工時采用了該工法，選擇DK230+840、DK230+935兩個監控量測斷面數據進行分析。同時，選擇距離深埋環向盲管較遠的DK230+860、DK230+920兩處斷面數據進行對比，根據監控量測數據可知，在深埋環向盲管施工過程中，對附近圍巖擾動較小，監控量測數值無明顯變化，可有效保證施工安全。

3結語

隨著我國高速鐵路的快速增長和線路的長期運營，東北嚴寒地區的高鐵面臨著隧道凍脹的危害，在運營過程中，隧道凍脹工點時有發生。該研究通過采用控制爆破結合機械施工環向盲管溝槽，保證了深埋環向盲管溝槽的定位準確，同時，減少了開挖方量；通過適當降低臺階高度，并對縱向深埋中心管溝與下臺階同時爆破開挖，做到深埋中心管溝一次開挖成型，避免了仰拱鎖腳錨管施工完成后再進行爆破開挖從而對初支產生的擾動，有效確保了施工安全，并加快了施工效率。該研究的成功應用，可有效確保防排水施工質量，確保施工過程安全，達到了設計的排水效果，減少了后期凍脹病害的發生，為我國北方嚴寒地區高速鐵路隧道防排水工程施工提供一種系統全面的可借鑒的方法和經驗，體現出較高的參考價值及良好的推廣應用前景，具有積極的社會示范意義，取得了良好的社會效益，也將為我國嚴寒地區隧道防排水施工提供一種系統全面的可借鑒的思路和經驗，體現出較高的參考價值及良好的推廣應用前景。

參考文獻：

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[4]陳利平.嚴寒地區隧道深埋中心排水管施工技術[J].中國新技術新產品，2018（1）：107-108.

作者：徐宇杰 單位：中鐵十四局集團第四工程有限公司