随着我国经济发展及综合国力的提高,客货共线、高速铁路建设得到了空前发展,近年在建及今后几年将要建设的铁路隧道长达5 000 km以上。由于隧道内使用的大型机械设备造价较高,初期成本投人大,受经济发展水平、投资管理体系、施工资源组织等因素的影响,目前国内山岭隧道施工仍广泛采用人工及简易机械配套文献对长大隧道施工机械化配套进行了较系统的阐述;对长大隧道采用钢拱架安装机设备架设钢拱架的优势及应用前景进行了论述;对长大隧道采用混凝土机械手湿喷技术解决隧道粉尘量、提高工程实体质量等方面的优势进行了阐述;对长大隧道采用机械化施工的工程经济性进行了分析,得出施工机械化配套的综合效益显著。现有研究多以长大隧道单工点为研究对象,尚未从全线路隧道施工角度展开相关研究。
蒙西至华中地区铁路(蒙华铁路)货运通道作为国内一次建成的最长重载货运铁路,自开建以来,一直致力于推广和提高全线隧道施工的大型机械化配套技术水平,全面推进隧道建设新理念、新工艺、新技术的应用。本文主要从全线路施工角度介绍蒙华铁路隧道工程施工技术要点及机械化配套的推广应用情况。
1工程概况
蒙华铁路正线全长1 814. 5 km,正线隧道共计228座、长468 km(含左、右线长529 km ),占正线总长的25.8%。其中:L}10 km的隧道有10座,总长149. 6 km,最长隧道—蜻山隧道长达22. 751 km ; 6km , L < 10 km的隧道有11座,总长86. 6 km ;1 kmL < 6 km的隧道有78座,总长176.8 km;l<1 km的隧道有129座,总长55 kmo 全线隧道断面根据单线和双线、有作和无作、岩石和土质共分6种断面形式,图1和图2分别为单、双线(无作轨道、岩石)隧道标准内轮廓图。
线路由北至南跨越区域广、沿线地质条件复杂、隧道重难点工程多。部分隧道穿越新黄土、粉细砂层、软岩、第三系富水砂层、长大断层破碎带、岩溶、煤层瓦斯、膨胀岩土、软土及松软土、高地温、有害气体、高地应力等地层。
2国内钻爆法施工现状
隧道钻爆法施工因其投资小、地质适应能力强,一直是国内山岭隧道的主要施工方法。
2. 1开挖工艺工法
开挖钻孔主要采用风动凿岩机(如YT28 )、液压钻和简易的钻孔台架,个别长大隧道采用液压凿岩台车及多功能台车。围岩较好地段以机械开挖为主,采用全断面、台阶法施工;围岩较差地段以人工开挖配合小型机械设备为主,采用小断面分部开挖(如CD法、CRD法、双侧壁导坑法等。
2. 2初期支护及设备
锚杆施作较多采用人工手持风钻打孔,施工劳动强度大,施工工效较低且施作质量较难控制;个别长大隧道采用凿岩台车进行锚杆的快速施作,但受技术、资金以及后期设备的维养等影响推广度较低。喷混作业一般采用干喷机、潮喷机以及小型湿喷机,施工效率较低、工程实体质量较难控制且施工现场环境比较恶劣,目前仅在较少的长大隧道内使用湿喷机械手。
2. 3仰拱施工及设备
仰拱施工一般采用简易仰拱栈桥,栈桥有效作业长度通常为6一12 m,仰拱一次掏底为6一12 m,简易栈桥移动通过装载机实现。仰拱浇筑模板采用标准钢模板或自行研制的弧形钢模板,仰拱纵向一次浇筑长度较短,施工接缝较多。2. 4防排水及二次衬砌浇筑 防水板铺设采用自制的简易台架,人工需求量大且耗时较长,铺设质量较差时易形成拱部脱空或造成防水板拉断导致浇筑过程中二次衬砌混凝土隔离分层,而较少采用防水板铺设台车和防水板自动爬行焊机。衬砌台车采用全断面液压钢模板衬砌台车,钢模开口数量少、开孔尺寸较小,混凝土单窗集中供料、竖向跳窗供料及振捣不到位的现象突出,极易造成集料窝。二次养护未配备养护台车或其他养护设备,衬砌表面常出现麻面蜂窝、龟裂等表观缺陷。 总体而言,目前国内山岭隧道钻爆法施工的整体机械化程度仍较低,工人劳动强度大,施工环境较恶劣,隧道实体工程质量及施工机械化配套水平仍有待提高。
3蒙华铁路隧道工程技术要点
3. 1建立监控量测信息化平台
建立隧道监控量测信息化平台,将全线隧道的监控量测数据统一纳人信息管理平台,同时明确施工单位是监控量测的责任主体,并将监控量测纳人施工工序管理。
将全站仪测得的监控量测原始数据上传至数据存储中心,再通过数据交换平台建立全线信息共享的公共基础平台,保证建设、施工、设计、监理单位均能通过移动智能设备(如手机)及时全面掌握隧道支护结构变形情况。现场三台阶法施工隧道的监控量测点布置效果如图3所示。