關(guān)于鐵路隧道施工方法及適應(yīng)性探析

馬云飛

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和科技水平的不斷提升，我國(guó)鐵路隧道施工水平也在不斷提升。通過我國(guó)幾代人的施工實(shí)踐，特別是在中華人民共和國(guó)成立以后，鐵路建設(shè)逐漸開始走向一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。本文簡(jiǎn)要分析了當(dāng)下我國(guó)鐵路隧道施工過程中所選用的施工方法，并在此基礎(chǔ)上探討了它們的適應(yīng)性，希望能夠?yàn)槲覈?guó)鐵路隧道施工提供一定的參考和幫助。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；施工方法；適應(yīng)性探析

隨著我國(guó)杰出工程師詹天佑經(jīng)過不斷的努力，克服了無數(shù)困難終于將京張鐵路八達(dá)嶺隧道建設(shè)完工后，我國(guó)的鐵路建設(shè)逐漸步入到一個(gè)全新時(shí)代，不再依靠國(guó)外幫助來修建鐵路隧道。通過我國(guó)幾代人的不斷努力，對(duì)隧道施工技術(shù)和機(jī)械的不斷創(chuàng)新、借鑒、吸收以及全新設(shè)備、技術(shù)、材料以及工藝的運(yùn)用，讓我國(guó)的鐵路建設(shè)從簡(jiǎn)單的人力開挖逐漸躋身于世界先進(jìn)隧道修建技術(shù)行列中去。我國(guó)鐵路建設(shè)逐步走向持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

1 鐵路隧道的施工方法

1.1 鉆爆法

所謂鉆爆法就是通過打眼和放炮的一種隧道掘進(jìn)方法。傳統(tǒng)鉆爆法運(yùn)用最廣泛的時(shí)期是在我國(guó)的20世紀(jì)70年代，90年代后開始逐漸減少，而到了當(dāng)下，我國(guó)鐵路隧道施工過程中已經(jīng)不再使用這種施工方法。當(dāng)下鐵路隧道施工中所使用的鉆爆法，結(jié)合了新奧法原理。新奧法原理結(jié)合了隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)理論，并組合錨桿和噴射混凝土，以此為主要支護(hù)手段的一種新型的隧道施工方法。其主要功能是能夠讓圍巖的自承作用得到充分發(fā)揮，錨桿和噴射混凝土的主要作用在于對(duì)圍巖進(jìn)行加固[1]。當(dāng)下鉆爆法的主要發(fā)展方向是努力讓開挖成洞的速度提升起來，讓自身的應(yīng)變能力得以提高，促使工程成本能夠降低以及讓施工作業(yè)環(huán)境條件和技術(shù)得到有效改善。其中最為重要的一個(gè)課題則是對(duì)隧道施工機(jī)械化和自動(dòng)化水平進(jìn)行研究和提升。

1.2 掘進(jìn)機(jī)法

隧道掘進(jìn)機(jī)主要有兩種，一種是盾構(gòu)，主要是指用于軟土底層的隧道掘進(jìn)機(jī)，另一種是TBM，主要是指巖石地層的隧道掘進(jìn)機(jī)。第一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)是由美國(guó)在1956年研制而成，一經(jīng)推出就得到了非常廣泛運(yùn)用。而我國(guó)則是在九年后逐漸研制出來的，但是我國(guó)掘進(jìn)機(jī)在核心技術(shù)上還不過關(guān)，投入到施工中后，幾乎沒有得到實(shí)質(zhì)性的幫助，從而也就逐漸停滯發(fā)展。隨著我國(guó)西安-安康鐵路秦嶺Ⅰ線隧道運(yùn)用TBM修建完成后，隨后西安至南京鐵路磨溝嶺和桃花鋪一號(hào)隧道也借助于TBM而逐漸修建完成。

2 鐵路隧道施工方法的適應(yīng)性

選擇隧道施工方法需要相關(guān)人員的學(xué)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、毅力以及創(chuàng)新精神。此外對(duì)施工方法進(jìn)行選擇的過程中還需要考慮到諸多影響因素，如：工程的重要性、隧道所處地區(qū)的地質(zhì)條件、施工技術(shù)條件和相關(guān)機(jī)械設(shè)備情況、施工過程中動(dòng)力和原材料的供應(yīng)情況、所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和與社會(huì)效益、施工安全情況以及相關(guān)污染與地面沉降等環(huán)境方面的要求和限制[2]。

通常情況下，取決定性因素的主要是工期要求和經(jīng)濟(jì)效益，在經(jīng)濟(jì)能夠得到保證的基礎(chǔ)上，判定隧道施工水平和施工方法的主要標(biāo)準(zhǔn)就是隧道施工的工期。通過相關(guān)權(quán)威人士的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，短或者中長(zhǎng)隧道普遍使用的施工方法都是鉆爆法，但是在選擇特長(zhǎng)隧道施工方法上卻依舊沒有得到統(tǒng)一。

此外，隧道斷面、地質(zhì)遺跡交通地理?xiàng)l件也是需要進(jìn)行考慮的因素。具我國(guó)相關(guān)研究顯示，TBM法相對(duì)于鉆爆法，具有更加高的施工成本，當(dāng)隧道的長(zhǎng)度和直徑之間的比例在600以上時(shí)，亦或者隧道長(zhǎng)度在6km以上時(shí)，最為經(jīng)濟(jì)的施工方法則應(yīng)該是TBM法。而在我國(guó)，很多人認(rèn)為只有當(dāng)隧道長(zhǎng)度在10km以上的時(shí)候，運(yùn)用TBM法才最為經(jīng)濟(jì)。就目前而言，我國(guó)當(dāng)下正在修建或已完成的鐵路隧道中，隧道長(zhǎng)度超過10km以上的有七十八座，但是其中只有三座單線隧道選擇的施工方法為TBM，而且還是聯(lián)合鉆爆法一起修建的[3]。

雖然我國(guó)已經(jīng)在鐵路隧道施工中運(yùn)用起TBM法，但是這只能說明我國(guó)已經(jīng)初步掌握了這種施工技術(shù)，并在非常短的時(shí)間中對(duì)TBM技術(shù)的使用環(huán)境做到了消化、拓展和豐富，卻并不是指我國(guó)已經(jīng)能夠?qū)@種施工方法做到有效運(yùn)用。據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，國(guó)外對(duì)TBM的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)，而造成這種現(xiàn)象的原因有很多，其中最為主要的還是使用TBM人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平因素。例如：在修建秦嶺隧道的時(shí)候，我國(guó)在1998年月均進(jìn)尺為252.36m，而1999年月均進(jìn)尺只提升了38.28m，僅為290.64m，修建過程中，月進(jìn)尺最高也只達(dá)到了528.48m；但是在國(guó)外，英法海底隧道在修建的時(shí)候，單機(jī)日進(jìn)尺最好的成績(jī)達(dá)到了51m，而月進(jìn)尺更是得到了近1km[4]。

TBM在國(guó)內(nèi)，一方面由于使用這種技術(shù)需要更高的成本而且所收到的效果又不明顯，另一方面我國(guó)實(shí)際情況是具有較低的工程造價(jià)和豐富的勞動(dòng)力資源，從而也就造成TBM在我國(guó)特長(zhǎng)隧道施工中依舊還存在較少的應(yīng)用，鉆爆法還是當(dāng)下我國(guó)鐵路隧道施工，甚至未來較長(zhǎng)時(shí)間中主要的施工方法。

3 總結(jié)

綜上所述，隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展，我國(guó)隧道施工方法的選擇也越來越多，但是最為主要的方法還依舊是鉆爆法，對(duì)于TBM法，我國(guó)應(yīng)該積極去借鑒國(guó)外的使用技術(shù)，提升國(guó)內(nèi)相關(guān)建設(shè)人員的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)水平，從而盡熟練掌握住TBM技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)特長(zhǎng)隧道建設(shè)，提升我國(guó)鐵路隧道建設(shè)的整體水平。

參考文獻(xiàn)

[1]王明慧，姚云曉，蔣樹平.我國(guó)鐵路隧道施工方法及適應(yīng)性研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2010，（3）：1-5，12.

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[3]王俊生，王均勇，李錚，等.既有鐵路下方軟弱地層中隧道施工方法探討[J].公路隧道，2013，（4）：53-57.

[4]溫江濤.高速鐵路雙線隧道進(jìn)洞段及洞口淺埋段施工方法研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，（1）：81-85.