大断面铁路隧道施工沉降控制技术研究

吴晔

摘 要：经济发展，时代不断进步，现阶段，铁路的使用对我国经济贸易发展具有重要作用，为人们的出行也带来了较大的便利。城市化建设水平不断提高，提高铁路建设质量，对城市化建设以及社会稳定都具有积极意义。现阶段，铁路的使用中经常出现大断面隧道施工沉降问题，加深了铁路隧道建设的难度。本文通过对大断面铁路隧道施工沉降控制技术研究，针对其中的建设重点以及难点，提出相应的建设技术，促进铁路隧道的顺利发展。

关键词：大断面;铁路隧道;沉降控制技术

中图分类号：U455 文献标识码：A

隧道工程的施工具有一定局限性，作业空间较为狭窄，工作人员的施工作业面也较为狭窄，相应的机械也难以进行工作开展，因此隧道施工具有较大难度。大断面隧道施工主要是指隧道的净空断面面积在20 m2～100 m2实施的隧道工程项目，这种隧道条件，造成的断面面积较大，工程的施工规模也会较大，其中涉及到的施工技术较为复杂，具有繁琐的施工工序，主观因素以及客观因素都会影响施工质量。因此需要更加合理化的施工技术，完善工程施工中的技术管理，提高施工工艺水平，保证施工质量。

1 关于施工方案设计分析

结合实际施工隧道的特点，以及施工现场的情况，需要将隧道两端作为水平旋喷桩，通过这种方式实现拱部土层的加固，实施长管棚以及超前注浆，制作两侧的小导洞，经过两侧的小导洞，实现地铁底层的注浆加固，在小导洞内使用洞桩法制作围护桩，最后使用CRD技术施工正洞[1]。在导洞以及正洞进行开挖之后，逐渐接近铁路的正下方时，需要调整作业开挖的时间，不影响铁路的正常使用，只能在夜间的12.00～5.00进行，其他时间需要施工初期的支护工作。实际施工中，需要对铁路隧道结构等进行严密的监测，在监控的数据超过设计的标准值时，需要立即停止施工，查找问题的原因，在监控数据实现有效控制后，可以恢复施工。

（1）关于水平旋喷桩分析。水平旋喷桩的位置需要在隧道的拱部，具体为3排，600高压，其中孔间距为400 mm。

排间距为400 mm，施工方向为隧道两端，相向施工，使用跳打以及对打的方式，将北端长度加固41 m左右，南端需要加固43 m左右（具体长度结合实际施工情况），其中塔接为3 m，设置旋喷桩以及超前注浆的位置[2]。水平旋喷桩的施工质量保证，要确定在施工之前，试桩的效果，这一过程中需要选择最为准确的施工参数，施工之前，在地层的不同深度埋设接收天线，通常情况下，是2个，这一动作是为保证钻孔过程中测量钻孔的偏斜度，在钻进3 m之后测量一次，及时调整，保证孔位误差小于等于50 mm，其中倾角以及设计的误差需要小于等于1°。实际施工中，工作人员要对压力、喷浆量以及钻进速度等相关参数进行有效记录，在出现问题时，采取有效措施进行及时处理。例如，在实际使用的铁路线路中，距离隧道的拱顶开挖线3米处的高处存在运行列车情况下，施工中，旋喷排浆出现问题后，会造成铁路隆起超标，造成严重后果，因此这里建议使用真空负压强制排浆系统。在对拱顶桩基土体加固过程中，使用6根旋喷桩，喷嘴的角度是在商业街桩基方向的90°～135°，进行摆动喷射注浆，这里的注浆压力以及相应参数与其他水平下的旋喷桩相同。

（2）关于长管棚以及超前注浆分析。完成水平旋喷桩的施工之后，需要将地层岩的土体进行加固，这一施工过程强度较高，针对长管棚的施工需要采用潜孔锤成孔施工技术，这一隧道拱部主要设有27根以及159根热轧无缝钢管长管棚，其相关参数为外径159 mm，壁厚8 mm，其中环向间距为40 cm，在隧道的两端，其竖井以及南端的井侧墙上进行钻孔，其中外墙的设计为止浆墙，将隧道的两侧进行设计，不同的端长，其中间间距也是不同的，为保证长管棚质量以及整体施工效果，需要对孔位钻进的精确度严格控制，其中外插角的角度设置为1°～3°，在编号为单号的位置使用钢花管，双号位置使用钢管，在桩基的两侧每一根管棚使用钢花管进行注浆，实际施工中使用间隔式技术施工，首先进行单号钻孔，再依次进行双号钻孔，每一个成孔需要进行及时注浆，注浆过程中使用的施工技术为前进式的分段注浆，并且分段的长度需要控制在4 m左右[3]。其中水泥浆液的占比为1：1，压力设置在0.5 MPa～1 MPa，速度为5 L/min～110 L/min，这一过程中的孔底间距为1.6 m，扩散半径为1.2 m，浆液的填充系数需要保证大于0.8。

（3）关于小导洞以及地板地层加固注浆分析。首先是小导洞施工，隧道拱脚部位需要设置两个导洞，主要设置参数为断面尺寸3.68 m宽，3.74 m高，实际开挖之前，需要对隧道断面进行全面的注浆加固，这种方式能够对操作前的地下水进行及时封闭，降低地层失水情况，保证上层滞水不会出现泄露的情况，防止工作面的前方土地塌陷或者是严重性的沉降，在加固体达到龄期之后，需要在导洞的底部进行超前钻孔，检查注浆的具体质量。导洞施工采用小导管进行支护，使用人工台阶法进行开挖，需要注意核心土层，在循环进尺0.8 m之后，间距需要控制在0.8 m，对开挖面进行喷射混凝土，在喷射之后的混凝土达到标准的强度之后，进行初期支护注浆，保证初期支护背后的密实程度。

在开挖过程中，与相邻的掌子面保持安全距离，这一过程中要保证导洞监测，在变形达到预警数值时，停止开挖，将掌子面进行封闭，查找其中原因之后，采取相应的措施，进行妥善处理，之后进行继续开挖[4]。

实施小导洞内的加固和注浆，在两侧的小导洞实现钻孔桩之后，会造成地下水降水量较大，并且地下水的水位会下降，主要表现形式为铁路结构会逐渐下沉，因此，基于这一情况需要在区间之内设置自动化仪器，进行数据监测以及结果的分析，保证铁路结构底板下的两侧注浆位置以及注浆量，使用双液注浆以及固化剂进行注浆补偿，进行分层，不同各部位实现主体加固，防止铁路结构出现沉降变形。

结合铁路内部的监测实际情况，在其结构水平位移或者是沉降量变化较大的情况下，其实时数据出现相應的异常，实施注浆，工作时间是在列车停运之后，并且间隔2小时之后进行一次数据监测，控制监测信息后，保证注浆压力以及单孔注浆量[5]。

（4）关于隧道围护桩分析。进行钻孔灌注桩施工，实现小导洞的贯通，在导洞内实施钻孔灌注桩，将其作为围护桩，两侧的导洞钻孔桩数量进行确定，桩径以及桩长以及间距距离结合实际施工情况进行确定，导洞空间较小，会受到限制，结合导洞的实际尺寸，需要制作小钻架，其中导洞以及洞口需要设置冲击钻，在不同的导洞设置相应的泥浆池，使用泥浆泵将其泵入桩孔内，顺着导洞会设置排浆槽，直至导洞外面的泥浆池，桩基两端，向两端部分实现跳孔施工，并且底节部分钢筋加工成型后，在不同节段进行加工厂下料，在空口位置对接长主筋等，实现混凝土灌注，使用水下灌注施工技术，混凝土使用通过输送泵实现灌注。

旋喷围护桩施工技术，需要在钻孔桩全部结束之后，使用两重管旋喷机在施工桩中间制作旋喷桩，从内向外，进行逐根施工，在导洞内旋喷桩一共132根，桩径以及桩长的距离以及间距具有进行适当调整，使用旋喷桩水泥浆进行搅拌，其中注浆泵以及空压机需要设置在导洞外，搅拌水泥浆后，使用注浆机喷入孔内，其中渣土需要及时清运，直至竖井，之后实现提升外运。进行冠梁以及小导洞回填工作，钻孔桩以及旋喷桩需要在施工结束后，将洞内的杂物进行清除，之后清除桩头，提高混凝土浇筑振捣密实程度，通过中间逐渐向两端进行分段式浇筑，浇筑的间隔为8 m，在浇筑冠梁上面的导洞实现回填，拱顶主要使用注浆填充密实，在浇筑之前要注意连接正洞的钢架等。实施正洞开挖施工，主要使用的施工技术是CRD工艺，在循环开挖之后，可以立即施工，初支部分需要重视，使用定型台架以及小模板浇筑，在混凝土的强度达到设计要求时，要对隧道内的桩基以及临时支护进行拆除，进行防水层以及下一层的衬砌进行施工，使用液压衬砌进行浇筑[6]。

（5）关于底层沉降监测分析。在确定注浆时机之后，确定注浆位置，这两种因素是控制铁路沉降的重要手段，提高铁路底层运行的稳定性与安全性，在实际施工中，主要使用自动化监测仪器进行安全施工，进行指导。首先进行静力水准测量，主要使用测量系统，这一系统主要使用在相对沉降过程中，位置在正洞上方50 m位置，进行数据实时采集，测量结构是否变形。使用测量机器人，这是一种硬件与软件的结合设施，可以实现铁路隧道形变的自动化检测仪器。现场数据的使用主要是通过相关模块数据传输到数据中心之后，将监测指令发送到采集设备中，实现自动化的远程监控。

2 总结

针对铁路运营线路的自动化监测为3小时左右/次，在施工影响较大的情况下，监测次数为1-2小时/次。使用不同系统数据相互核对，保证数据的准确性，防止铁路结构出现沉降，提高施工质量。

参考文献：

[1]刘文军.复杂地层中大断面铁路隧道施工沉降控制技术[J].青岛理工大学学报，2015，36（03）：11-16.

[2]纪鸿朋，王国靖，徐帅军.隧道软弱围岩大断面开挖支护施工工艺研究[J].公路交通科技（应用技术版），2020，16（07）：44-49.

[3]陶鼎，李大华，刘成，等.浅埋大断面黄土隧道大变形特性及其控制措施研究[J].建筑技术，2020，51（02）：198-203.

[4]周宇.大断面软弱围岩隧道合理开挖方法研究[J].中国标准化，2019，62（16）：122-123.

[5]朱雷敏，沈以珍，尹胜瑞，等.软弱腐殖土地层浅埋大断面隧道施工技术研究[J].市政技术，2015，33（01）：90-93.

[6]谭玉琪.浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降分析[J].工程建設与设计，2020，68（02）：198-199.