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【摘 要】铁路隧道工程是铁路建设的重要组成部分，一般工程量大，工程艰巨，沿线地形复杂，工程比高大、穿越不良地质普遍、环境保护要求高。文章结合工程特点探讨了隧道工程施工方案，对具体实施方法进行了较详细地阐述。仅供同行进行参考。
【关键词】铁路；隧道；不良地质；施工方案
铁路隧道工程是铁路隧道的勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。 铁路隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。受工程地质和水文地质条件制约，铁路隧道施工作业一般环境差，黑暗、潮湿、粉尘多，难度大、技术复杂、多工序、工作面狭窄。创造一个安全、舒适和工厂化的作业环境就成为隧道施工高标准完成的关键。
一、铁路隧道施工准备
（一）施工前应着重调查以下：
1.施工位置，辅助隧道和邻近工程；
2.地理环境，气象，水文和水质状况；
3.道路，供水，供电，通信，建筑工地施工，征地拆迁的垃圾场能力等；
4.原材料，半成品及各种质量，价格和供应能力，设备供应，供货渠道和管理等；
5.当地的劳动力资源，劳动力成本，就业形势；
6.运输能力，运输，装卸率等；
7.疾病预防，医疗用品，习俗和社会治安形势的居住区等；
8.对隧道的施工有直接和间接的影响因素；
9.生态，环境保护和特殊要求。
（二）施工机械隧道施工应进行施工机械配置方案设计，并纳入隧道实施性施工组织设计。隧道施工机械应配置与施工方法、工期相适应，配套生产能力大于均衡生产能力，最大限度发挥机械设备总体效率。
（三） 施工方案选择及资源配置： 隧道施工方案应根据施工条件、地质条件、隧道长度、隧道横断面、埋深深度、工期要求、环境保护、资源配置等因素综合选定。资源配置应与隧道施工方案相匹配，按照拟定的施工方案和进度安排，计算主要材料、设备、关键施工机械的数量及分阶段消耗量，确定分阶段的进料时间、储存及供应数量。
二、施工测量
为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案，对隧道地处范围内的地形、地质状况，以及对地下水的分布和水量等水文情况要首先进行勘测。
在隧道勘测和开挖过程中，须了解围岩的类别。围岩是隧道开挖后对隧道稳定性有影响的周边岩体。围岩分类是依次表明周围岩石的综合强度。我国在1975年制定的铁路隧道工程技术规范中将围岩分为 6类。关于岩石分类70年代以前常用泰沙基及普氏等岩石分类方法。70年代以后在国际上应用较广并为国际岩石力学学会推荐的为巴顿等各种分级系统。此外，还有日本以弹性波速为主的分类法。围岩的类别的确定，为隧道工程设计合理和施工顺利提供了依据。
隧道开始施工前利用事先精确测量的5个GPS定位点和2个高程控制点进行贯通复测，证明其可靠性。正洞选取的是闭合导线环进洞，一些特殊地段采用交叉导线加强的方法。每个点都要选在整体仰拱上，桩面要比地面低2～3m。采用620S捷创力全站仪和NA2水准仪进行施测。水平角测量时每站的左右角需要各测6个测回，圆周角的闭合差需要小于二等导线差。往返闭合环用于水准测量，每千米的水准测量误差要小于2mm。交叉线进洞用于平导。平导线路右侧设主导线布，中线位置设副导线布。测量时采用徕卡TCR1101全站仪和S3水准仪。水平角测量每站的左右角需要9个测回，进行平差的软件是《南方平差大全》，并辅以人工计算。水准测量的个点需要同时布设在导线点上，并按照水准支线进行往返分段闭合测量。
三、施工测试
施工现场要比对国家实验室标准制定中心实验室，以满足实际需要的工程建设和工程试验的ISO9000质量体系要求，并对比实验项目配置材料检验、质量检验，水泥砂软实践、水质分析、岩土工程、混凝土工程等6种试验仪器设备。混凝土和砂浆配合比由中央实验室设计，测试和负责混凝土长期力学性能、混凝土添加剂、岩土工程、土壤试验；钢筋，水泥，砂，石及其他物理力学性能试验和工程用水、环境水化学分析等。此外，还要参与相关的调查和分析工程质量检验和质量事故分析等等。
四、隧道开挖与支护
隧道开挖方法分为明挖法和暗挖法。明挖法多用于浅埋隧道或城市铁路隧道，而山岭铁路隧道多用暗挖法。按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法。在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，采用掘进机直接开挖也逐渐推广。在松软地质中采用盾构法开挖较多。按照给定条件，平导由出口段独面掘进，正洞除由出口端掘进外，还分别在距洞口1200、2400、3600、4000、6100m处自平导开设横通道进入正洞开挖。隧道开挖必须及时支护，以减少围岩松动，防止塌方。施工支护分为构件支撑和喷锚支护。构件支撑一般有木料、金属、钢木混合构件等，现在使用钢支撑者逐渐加多。喷锚支护是20世纪50年代发展起来的一种支护方法，其特点是支护及时、稳固可靠，具有一定柔性，与围岩密贴，能给施工场地提供较大活动空间。喷射混凝土工艺分为干喷和湿喷。现多采用干喷法，即将干拌混凝土内掺入一定数量的速凝剂，用压缩空气将混凝土由管内喷出。在喷口加水射到岩石面上，一次可喷3～5厘米厚度。在喷射混凝土中掺入一些钢纤维，或在岩面挂钢丝网可提高喷锚支护的强度。钢锚杆安设在岩层面上的钻孔内，其长度和间距视围岩性质而定，一般长度为2～5米，通常用树胶和水泥浆沿杆体全长锚固。在岩层较好地段仅喷混凝土即可得到足够的支护强度。在围岩坚硬稳定的地段也可不加支撑。在软弱围岩地段喷锚可以联合使用，锚杆应加长，以加强支护力。
五、仰拱、底板及二次衬砌
施作时机。仰拱、底板及二次衬砌的施作原则是：“仰拱先行，衬砌先墙后拱”。正洞的仰拱、底板及二次衬砌，主要视围岩软硬程度来掌握施作时机。对于Ⅳ～Ⅵ级围岩地段，仰拱一般要跟至距工作面100～200m。对于富水段及断层带的Ⅴ、Ⅵ级围岩地段，开挖时往往在跳挖马口时随即施作两侧仰拱，并及时衬砌，以阻止围岩塑性变形的发展。对于Ⅱ、Ⅲ级围岩地段，仰拱、底板及二次衬砌的时机可适当滞后。避车洞及其他专用洞室，随主洞衬砌，同期成形。受有轨运输轨道的影响，平导的仰拱与底板需后期施作，但拱墙衬砌须视围岩情况掌握施作时机。对Ⅵ级围岩地段，衬砌一般不迟于开挖后的30d；Ⅴ级围岩地段，衬砌一般不迟于开挖后的60d。混凝土供应。正洞所需混凝土由洞外混凝土拌和站拌制后由混凝土专用输送车（5m3）无轨运至洞内，拱墙衬砌时经混凝土输送泵入模。平导以及由横通道进入正洞所需混凝土由洞外混凝土拌和站拌制后由混凝土专用输送罐（6m3）有轨运至洞内。平导的拱墙衬砌混凝土一般靠人工入模。
六、防排水措施
由于隧道出口段为线路方向的11‰下坡，考虑到可能的最大隧道涌水是1477m3/d，因而洞内施工污水和涌水采用排水沟自然排出洞外，洞内排出的污水经污水处理站净化后排入附近的河流。对开挖后的大股涌水，用插管引导或用塑料网格夹无纺布引导，喷射混凝土时加防水剂。对富水地段及断层地带的五级围岩地段，采用小导管预注浆，加固围岩并止水。按设计做好直径50mm环向软式透水管、直径100mm纵向软式透水管盲沟和二次衬砌前的PE和EVA板。在衬砌环节缝处贴上橡胶止水带。最后达到“拱顶无滴水，边墙无渗漏”。
参考文献：
[1]贺少辉.地下工程.北京：清华大学出版社.2012.
[2]李志业，曾艳华.地下结构设计原理.
[3]夏永旭，王永东.隧道结构力学计算.北京：人民交通出版社.
[4]关宝树.隧道工程设计要点集.北京：人民交通出版社，2013.
【关键词】铁路；隧道；不良地质；施工方案
铁路隧道工程是铁路隧道的勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。 铁路隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。受工程地质和水文地质条件制约，铁路隧道施工作业一般环境差，黑暗、潮湿、粉尘多，难度大、技术复杂、多工序、工作面狭窄。创造一个安全、舒适和工厂化的作业环境就成为隧道施工高标准完成的关键。
一、铁路隧道施工准备
（一）施工前应着重调查以下：
1.施工位置，辅助隧道和邻近工程；
2.地理环境，气象，水文和水质状况；
3.道路，供水，供电，通信，建筑工地施工，征地拆迁的垃圾场能力等；
4.原材料，半成品及各种质量，价格和供应能力，设备供应，供货渠道和管理等；
5.当地的劳动力资源，劳动力成本，就业形势；
6.运输能力，运输，装卸率等；
7.疾病预防，医疗用品，习俗和社会治安形势的居住区等；
8.对隧道的施工有直接和间接的影响因素；
9.生态，环境保护和特殊要求。
（二）施工机械隧道施工应进行施工机械配置方案设计，并纳入隧道实施性施工组织设计。隧道施工机械应配置与施工方法、工期相适应，配套生产能力大于均衡生产能力，最大限度发挥机械设备总体效率。
（三） 施工方案选择及资源配置： 隧道施工方案应根据施工条件、地质条件、隧道长度、隧道横断面、埋深深度、工期要求、环境保护、资源配置等因素综合选定。资源配置应与隧道施工方案相匹配，按照拟定的施工方案和进度安排，计算主要材料、设备、关键施工机械的数量及分阶段消耗量，确定分阶段的进料时间、储存及供应数量。
二、施工测量
为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案，对隧道地处范围内的地形、地质状况，以及对地下水的分布和水量等水文情况要首先进行勘测。
在隧道勘测和开挖过程中，须了解围岩的类别。围岩是隧道开挖后对隧道稳定性有影响的周边岩体。围岩分类是依次表明周围岩石的综合强度。我国在1975年制定的铁路隧道工程技术规范中将围岩分为 6类。关于岩石分类70年代以前常用泰沙基及普氏等岩石分类方法。70年代以后在国际上应用较广并为国际岩石力学学会推荐的为巴顿等各种分级系统。此外，还有日本以弹性波速为主的分类法。围岩的类别的确定，为隧道工程设计合理和施工顺利提供了依据。
隧道开始施工前利用事先精确测量的5个GPS定位点和2个高程控制点进行贯通复测，证明其可靠性。正洞选取的是闭合导线环进洞，一些特殊地段采用交叉导线加强的方法。每个点都要选在整体仰拱上，桩面要比地面低2～3m。采用620S捷创力全站仪和NA2水准仪进行施测。水平角测量时每站的左右角需要各测6个测回，圆周角的闭合差需要小于二等导线差。往返闭合环用于水准测量，每千米的水准测量误差要小于2mm。交叉线进洞用于平导。平导线路右侧设主导线布，中线位置设副导线布。测量时采用徕卡TCR1101全站仪和S3水准仪。水平角测量每站的左右角需要9个测回，进行平差的软件是《南方平差大全》，并辅以人工计算。水准测量的个点需要同时布设在导线点上，并按照水准支线进行往返分段闭合测量。
三、施工测试
施工现场要比对国家实验室标准制定中心实验室，以满足实际需要的工程建设和工程试验的ISO9000质量体系要求，并对比实验项目配置材料检验、质量检验，水泥砂软实践、水质分析、岩土工程、混凝土工程等6种试验仪器设备。混凝土和砂浆配合比由中央实验室设计，测试和负责混凝土长期力学性能、混凝土添加剂、岩土工程、土壤试验；钢筋，水泥，砂，石及其他物理力学性能试验和工程用水、环境水化学分析等。此外，还要参与相关的调查和分析工程质量检验和质量事故分析等等。
四、隧道开挖与支护
隧道开挖方法分为明挖法和暗挖法。明挖法多用于浅埋隧道或城市铁路隧道，而山岭铁路隧道多用暗挖法。按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法。在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，采用掘进机直接开挖也逐渐推广。在松软地质中采用盾构法开挖较多。按照给定条件，平导由出口段独面掘进，正洞除由出口端掘进外，还分别在距洞口1200、2400、3600、4000、6100m处自平导开设横通道进入正洞开挖。隧道开挖必须及时支护，以减少围岩松动，防止塌方。施工支护分为构件支撑和喷锚支护。构件支撑一般有木料、金属、钢木混合构件等，现在使用钢支撑者逐渐加多。喷锚支护是20世纪50年代发展起来的一种支护方法，其特点是支护及时、稳固可靠，具有一定柔性，与围岩密贴，能给施工场地提供较大活动空间。喷射混凝土工艺分为干喷和湿喷。现多采用干喷法，即将干拌混凝土内掺入一定数量的速凝剂，用压缩空气将混凝土由管内喷出。在喷口加水射到岩石面上，一次可喷3～5厘米厚度。在喷射混凝土中掺入一些钢纤维，或在岩面挂钢丝网可提高喷锚支护的强度。钢锚杆安设在岩层面上的钻孔内，其长度和间距视围岩性质而定，一般长度为2～5米，通常用树胶和水泥浆沿杆体全长锚固。在岩层较好地段仅喷混凝土即可得到足够的支护强度。在围岩坚硬稳定的地段也可不加支撑。在软弱围岩地段喷锚可以联合使用，锚杆应加长，以加强支护力。
五、仰拱、底板及二次衬砌
施作时机。仰拱、底板及二次衬砌的施作原则是：“仰拱先行，衬砌先墙后拱”。正洞的仰拱、底板及二次衬砌，主要视围岩软硬程度来掌握施作时机。对于Ⅳ～Ⅵ级围岩地段，仰拱一般要跟至距工作面100～200m。对于富水段及断层带的Ⅴ、Ⅵ级围岩地段，开挖时往往在跳挖马口时随即施作两侧仰拱，并及时衬砌，以阻止围岩塑性变形的发展。对于Ⅱ、Ⅲ级围岩地段，仰拱、底板及二次衬砌的时机可适当滞后。避车洞及其他专用洞室，随主洞衬砌，同期成形。受有轨运输轨道的影响，平导的仰拱与底板需后期施作，但拱墙衬砌须视围岩情况掌握施作时机。对Ⅵ级围岩地段，衬砌一般不迟于开挖后的30d；Ⅴ级围岩地段，衬砌一般不迟于开挖后的60d。混凝土供应。正洞所需混凝土由洞外混凝土拌和站拌制后由混凝土专用输送车（5m3）无轨运至洞内，拱墙衬砌时经混凝土输送泵入模。平导以及由横通道进入正洞所需混凝土由洞外混凝土拌和站拌制后由混凝土专用输送罐（6m3）有轨运至洞内。平导的拱墙衬砌混凝土一般靠人工入模。
六、防排水措施
由于隧道出口段为线路方向的11‰下坡，考虑到可能的最大隧道涌水是1477m3/d，因而洞内施工污水和涌水采用排水沟自然排出洞外，洞内排出的污水经污水处理站净化后排入附近的河流。对开挖后的大股涌水，用插管引导或用塑料网格夹无纺布引导，喷射混凝土时加防水剂。对富水地段及断层地带的五级围岩地段，采用小导管预注浆，加固围岩并止水。按设计做好直径50mm环向软式透水管、直径100mm纵向软式透水管盲沟和二次衬砌前的PE和EVA板。在衬砌环节缝处贴上橡胶止水带。最后达到“拱顶无滴水，边墙无渗漏”。
参考文献：
[1]贺少辉.地下工程.北京：清华大学出版社.2012.
[2]李志业，曾艳华.地下结构设计原理.
[3]夏永旭，王永东.隧道结构力学计算.北京：人民交通出版社.
[4]关宝树.隧道工程设计要点集.北京：人民交通出版社，2013.