方 寧

（中鐵五局集團第一工程有限責任公司，長沙 410117）

隧道建設(shè)是鐵路工程中重要施工的一環(huán)，其質(zhì)量缺陷整治的安全是項目管理工作的關(guān)鍵問題。本著“早排查，早整治，保證結(jié)構(gòu)受力安全，保證結(jié)構(gòu)形成安全”的原則，能夠盡快發(fā)現(xiàn)和解決問題，確保結(jié)構(gòu)使用性能，減少襯砌大拆大換。近些年，隧道施工過程中的各種不確定因素，以及后期維護的問題，嚴重影響了人身安全、財產(chǎn)和設(shè)備的安全，并拖延了鐵路隧道的工程工期[1-4]。

因此，鐵路隧道施工中和后期維護的安全問題成為目前隧道工作者重點關(guān)注的問題，應(yīng)節(jié)約投資，確保工程安全合格交驗，實現(xiàn)“運營零整治”目標。其次，施工單位需要了解施工區(qū)域的地質(zhì)水文情況，并通過現(xiàn)場監(jiān)測控制施工質(zhì)量，進而保證鐵路工程的施工質(zhì)量安全。

1 鐵路隧道施工質(zhì)量控制及安全保證措施分析

第一步，應(yīng)準確掌握其施工中的各種風險源。在隧道施工過程中，常常由于施工環(huán)境復雜，增加了施工過程中的風險因素。因此，在進行施工前期，應(yīng)加強了解施工環(huán)境，全面掌握分析各種風險因素，從而建立較為完備的風險評估體系。第二步，對鐵路隧道的各項施工技術(shù)要點進行嚴格掌控，相應(yīng)調(diào)整前期的勘察數(shù)據(jù)和施工的技術(shù)參數(shù)，技術(shù)交底工作同步完成，保證一線施工人員掌握各項線路設(shè)計和技術(shù)要點，加強監(jiān)測施工全過程的質(zhì)量安全，動態(tài)監(jiān)測掘進參數(shù)并進行記錄分析。第三步，掌握其施工過程中的重難點問題，由于其施工環(huán)境較為復雜，出現(xiàn)隧道開裂和襯砌厚度不足等情況較多，針對問題進行重點分析和建立相應(yīng)的安全保證措施，防止其對施工安全和指令產(chǎn)生較大的影響[1-2]。

2 施工質(zhì)量及安全保證實踐分析

2.1 工程概況

大堯隧道是張吉懷鐵路（衛(wèi)星方位如圖1 所示）重要一環(huán)，在DK176+365.4 里程處下穿杭瑞高速公路路基，雙向四車道路基寬26 m，交叉范圍內(nèi)最不利斷面豎向凈距為18.67 m（隧道頂至高速公路路基坡腳水溝底距離），大堯隧道與高速交叉口橫斷面，如圖2 所示。下穿路基段主要為灰質(zhì)頁巖、白云質(zhì)灰?guī)r。泄水洞在XSDK176+369.6 里程處下穿杭瑞高速公路路基，泄水洞隧道頂與高速公路路面凈距41.18 m，交叉范圍內(nèi)最不利斷面豎向凈距為26.52 m（泄水洞頂至高速公路路基坡腳水溝底距離），泄水洞與高速交叉口橫斷面，如圖3 所示。

圖1 張吉懷工程衛(wèi)星方位

圖2 大堯隧道與高速交叉口橫斷面

圖3 泄水洞與高速交叉口橫斷面

2.2 地質(zhì)水文情況

大堯隧道下穿段地質(zhì)主要巖性為碳質(zhì)頁巖夾石煤層，黑色，全～弱風化，風化層巖體極破碎，部分呈土狀，弱風化巖體節(jié)理發(fā)育，整體較碎，屬弱巖；白云質(zhì)灰?guī)r、夾硅質(zhì)巖、夾碳質(zhì)頁巖，灰黑色、黑色，全～弱風化，風化層巖體極破碎，弱風化巖體節(jié)理較發(fā)育，巖體較破碎，局部破碎，屬硬質(zhì)巖夾軟巖；白云質(zhì)灰?guī)r，深灰色，弱風化，整體屬硬質(zhì)巖。地表水較發(fā)育，主要為溝溪水；地下水類型主要為基巖裂隙水，較發(fā)育。由于碳質(zhì)頁巖及石煤水理性質(zhì)差，施工掘進在地下水作用下易出現(xiàn)大范圍坍塌，且上方地處為高速公路。白云質(zhì)灰?guī)r巖溶整體弱發(fā)育，基于巖溶發(fā)育的復雜性，不排除洞身附近發(fā)育溶腔的可能，掘進過程中可能遭遇小規(guī)模突涌水事故，施工中應(yīng)加強超前質(zhì)地預(yù)報。

3 大堯隧道施工重點和難點分析

穩(wěn)定性極差：斷面大，埋深較淺，土層松散。

CD 法施工工藝復雜、工序多，中隔壁臨時支護。

巖體破碎，節(jié)理發(fā)育，地表溝溪水與地下基巖裂隙水較發(fā)育。

4 大堯隧道施工質(zhì)量及安全保證措施分析

4.1 工期安排

大堯隧道正洞穿越段施工根據(jù)施組計劃安排于2018 年7 月25 日—10 月9 日。

泄水洞穿越段施工根據(jù)施組計劃安排于2018 年7 月10 日—8 月20 日。

4.2 交通管制安全保證措施分析

施工前，聯(lián)系建設(shè)單位、包茂高速管理單位及交通管理部門進行協(xié)商，取得相關(guān)部門同意后，再組織施工。

采取如下措施確保交通安全。

1）當路面不均勻沉降大于±10 mm 而小于±20 mm出現(xiàn)明顯跳車現(xiàn)象時，在隧道與高速公路交叉處的前后500 m 處，設(shè)置醒目的道路減速標志，施工期間高速公路實行交通管制，車輛限速通過，通過速度60 km/h。夜間設(shè)置相應(yīng)的交通警示燈。

2）安排專職安全員、技術(shù)員對路況實行24 h 不間斷沉降觀測，若發(fā)現(xiàn)路面不均勻沉降超過±10 mm 時，應(yīng)立即停止掘進，并及時上報相關(guān)部門。

4.3 監(jiān)測斷面及測點布置保證措施分析

施工前，沿隧道縱向中線每間隔20 m 在地表設(shè)置1 個監(jiān)測斷面（共8 個），縱向監(jiān)測范圍里程為DK176+290—+450、XSDK176+290～+450；沿高速公路硬路肩邊緣線或路緣帶在斷面橫向每隔5 m 設(shè)置1 個監(jiān)測點（共26 個）進行沉降觀測。

1）地表沉降：根據(jù)二級變形測量的精度要求，選用精密水準儀進行量測；量測前布置好測點和基準點，并測量測點及基準點聯(lián)網(wǎng)的相對高程。

2）拱頂下沉：測量觀察點與基準點之間的高差，選用精密水準儀、鋼尺進行觀測，得出拱頂下沉量，觀測精度為（0.1 mm），拱頂下沉觀測頻率見表1。

表1 緊急情況的預(yù)防與響應(yīng)措施

3）水平收斂：選用收斂計進行量測，收斂計測試精度為±0.06 mm，量測頻率見表2[5]。

表2 隧道沉降收斂及地表沉降量測頻率

4.4 下穿段隧道三臺階法掘進保證措施分析

掘進方法：下穿高速公路段掘進采用三臺階臨時仰拱法施工，每部分支護的長度控制在0.5 m。

施工工藝流程如下。

1）掘進①部臺階，同時每循環(huán)進尺一次，均應(yīng)做好超前支護，施做洞身結(jié)構(gòu)的初期支護（初噴4 cm 厚混凝土），架立鋼架及臨時鋼架，并設(shè)置鎖腳錨管，打設(shè)系統(tǒng)錨管并復噴至設(shè)計厚度。

2）上臺階施工5～10 m 后，掘進②部臺階，接長鋼架，重復另一流程。

3）上臺階施工5～10 m 后，掘進③部臺階，重復流程2），并及時封閉初期支護。

4）灌筑該段內(nèi)Ⅳ部仰拱。

5）灌注該段內(nèi)Ⅴ部隧底填充。

6）施作排水板、土工布、防水板等防排水措施，采用襯砌模板臺車一次性灌筑Ⅵ部二次襯砌（拱墻襯砌一次性施作）。

5 大堯隧道施工安全保證措施分析

根據(jù)大堯隧道施工條件，進行安全措施分析。

施工作業(yè)平臺必須搭設(shè)牢固，平整。

以管棚鉆孔作為地質(zhì)預(yù)探預(yù)報的手段，并及時整理地質(zhì)資料。

在鉆孔作業(yè)中，為防止孔口噴水突泥需采取措施。

鉆孔中發(fā)生卡鉆、掉鉆、孔斜和坍孔等故障時，需采取對策，防止廢孔與損傷鉆機。

掘進施工安全保證措施：以新奧法原理施工，采用超前地質(zhì)預(yù)報探測掘進掌子面前方地質(zhì)條件，對軟弱圍巖采取超前預(yù)支護。掘進過程中需要地質(zhì)素描及監(jiān)控量測，關(guān)注圍巖變化，若發(fā)生圍巖變形量無變緩趨勢或噴射混凝土產(chǎn)生較大的剪切狀態(tài)時需停止掘進，采取加固措施。

緊急情況的預(yù)防與響應(yīng)措施見表3[6]。

表3 緊急情況的預(yù)防與響應(yīng)措施

建立圍巖和支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)控量測系統(tǒng)：需進行信息化施工管理，明確施工過程中的動態(tài)變化，合理安排調(diào)整施工工藝和設(shè)計參數(shù)并及時支護，對初期支護、二次襯砌的施工方法做出修正，進而實現(xiàn)安全、快速的施工目的。

通風與防塵安全：隧道施工中的通風符合設(shè)計施工規(guī)范的要求，并設(shè)專職人員管理，每月至少取樣分析一次內(nèi)部的空氣成分，以及檢測一次風速、含塵量。

鉆眼施工安全：在進行施工前，應(yīng)首先檢查工作面的安全狀態(tài)，如支護、頂板及兩幫是否牢固，如有松動的巖石應(yīng)立即加以支護或清除。

支護及二次襯砌安全：開挖后應(yīng)基于圍巖情況，選取合理的支護；過程中，需對各部支護進行定期檢查；在不良地質(zhì)地段，設(shè)置專項專人檢查，若出現(xiàn)支護變異或損壞，需馬上修整加固。

裝碴與運輸安全：設(shè)置專項專人檢查各種運輸設(shè)備，不得人料混裝和摘掛作業(yè)；專人收放裝碴機上的電纜；洞內(nèi)成洞地段，自卸汽車最大行車速度為20 km/h，洞內(nèi)施工地段，自卸汽車最大行車速度為15 km/h[1，2，7]。

6 結(jié)束語

在鐵路隧道施工過程中，常常由于地下空間環(huán)境和地質(zhì)水文條件復雜，施工規(guī)模大，安全隱患多，較大影響鐵路隧道施工的質(zhì)量以及施工安全。因此，施工單位需要明確施工現(xiàn)場的重難點問題，并加強控制和監(jiān)測鐵路隧道全過程的施工質(zhì)量安全。同時，需重視隧道安全施工工作，來保證隧道工程的安全施工，降低安全事故的發(fā)生率[1，3，4]。