中国铁路隧道建设技术的发展

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  【摘要】我国发展铁路隧道技术较晚,但是在短短的时间内,我国的铁路隧道技术已经有了非常大的进步。目前我国铁路已经不仅仅局限在国内,更是走出国门。那么铁路隧道建设技术无疑是铁路建设的重点和难点。本文分析了我国铁路隧道技术的发展,已经对于未来的展望。
  【关键词】铁路;隧道;技术;发展
  中图分类号:U45文献标识码: A
  一、前言
  我国的铁路已经覆盖了几乎所有省市,目前我国高铁技术已经是覆盖了从东南到西北的各个部分,在我国铁路事业辉煌成就的过程中,有很多技术的进步是我们有目共睹的。而铁路隧道的建设是铁路建设的重点和难点,因此分析我国铁路隧道的建设技术发展无疑是非常有必要的。
  二、我国铁路隧道建设概况
  目前,我国的铁路总里程已经突破十万公里,铁路网的建设已经位居亚洲第一,铁路实力让世界惊叹。随着我国经济的不断发展,以及对西部大开发的推进,铁路建设紧跟国家政策和时代发展,鉴于西部地区特殊和复杂的地理环境,拥有很多的山区,所以铁路建设面临着很多的隧道工程,尤其是一些长大的隧道建设。
  由于铁路隧道一般是穿越山区和丘陵地带,所以,跟平原相比,建设铁路需要首先采用钻爆方法进行开挖。钻爆方法指的就是隧道施工中,首先需要采用钻孔、然后装药,进行爆破的方式进行隧道内部的一个施工。当然,由于我国山岭地区较多,以及科技力量的不断雄厚,采用的钻爆方法很多,比如光面爆破、微差爆破等,这些爆破方法都能够很好节约成本,降低很大一笔资金和费用。当然,采用哪一种爆破方式具体还是要根据铁路建设的具体地段,不同的铁路建设地段地理条件和地质情况不同,而且断面大小也无法进行预测,只能根据具体情况在进行相应的爆破方法选择,还要进行相关的实验,要制定爆破方案,如果不合适要及时进行的修改,从而使得爆破成功,以便于铁路隧道的施工。 
  三、铁路隧道施工中开挖方法的发展
  最开始在施工的过程中采用的是中隔壁法。面对IV到V级别的围岩,通常需要采用中隔壁法。也就是铁路隧道施工可以将隧道内部分为两部分,同时进行开挖,这种方法就是中隔壁法。其具体的施工方法如下:第一,在隧道的一侧进行开挖,同步进行的就是喷锚支护,然后施工中隔墙壁,将这个墙壁作为临时的支护。第二,在利用分台阶将隧道的另一个侧面进行开挖,当然,要确保分布的次数两边是相同的,确保两边的支护形式也是一样的。两侧之间的间隔应该保持在30米到50米之间,不能太长或者太短。当然,中隔壁法也可以用于一些浅埋地层的隧道施工。 
  中隔壁法的具体施工过程,需要注意以下几点,首先是对各个施工过程进行严格和全程的监督和管理。其次是确保施工的质量,保证不同的施工程序之间形成一个有机的联系。再次,开挖之前要做好相应的准备,对地形和地质进行一个详细的监测。 
  随着在施工的过程中遇到了一些困难,因此全断面法也经常被使用到,铁路隧道施工中,也会有一些地质较好的围岩,一般面对地质较好的I级和II级的围岩,通常不需要采用中隔壁法,而是全断面法,这样施工的速度会比中隔壁法快很多,因为主要的施工设备是大型的机械设备。全断面法主要是讲隧道进行一次开挖,成型之后进行第二次的衬砌和施工,当然全断面法施工之前也需要做好相应的设计工作。为了保证全断面法的顺利施工,保证其施工质量,并且提高其施工速度,可以采用深孔爆破技术,采用先进的机械设备,从而开挖支护平行作业等技术。因为全断面法施工较为简单,而且速度较快,不需要耗费过多的人力财力和物力,所以很多铁路隧道的施工单位都喜欢采用这种开挖方法。 
  四、铁路隧道防水和防漏技术的发展
  目前在施工的过程中主要采用的是防水混凝土,在防水的过程中还能够进行防渗漏。防水混凝土主要是通过施工和材料这两个方面,减少混凝土的空隙。混凝土是一种不均匀材料,其中包含着多种大大小小且形状不同的孔隙,孔隙的特征不同,其形成的原因也有所不同。例如,施工孔隙是由于浇灌和振捣不均匀导致的,而构造孔隙是由于配比不当等原因导致的,所以,针对这种多孔体,就需要提高混凝土本身的密度,以此来堵塞漏水,从而达到防水的目的。 
  最开始采用的是普通防水混凝土。普通混凝土的密實度和抗渗性没有防水混凝土好,要想配制出质量良好的混凝土,就要根据混凝土的技术要求来调整配合比。 
  随着时代的发展以及施工的需要,因此在防水措施上得到了改进,普通混凝土的密实度和抗渗性是达不到标准的,要想获得工程需要的混凝土,就需要在混凝土中加入少量有机或无机物,通过添加外加剂来改善混凝土的和易性,提高其密实度和抗渗性。按所添加外加剂种类的不同,可形成多种类型的防水混凝土:①防水混凝土。提高混凝土的密实度和抗渗性,并提高混凝土的和易性,减水剂起到了很大的作用。加入减水剂后,降低了拌和用水对水泥强烈的分散,从而改善了混凝土中的孔隙率,使孔隙率均匀显著减少。②加气剂防水混凝土。③三乙醇胺水防水混凝土。④氯化铁防水混凝土。氯化铁防水剂的主要成分是三氯化铁和氯化亚铁,它们能够极大地提高混凝土的抗渗性能,是目前混凝土外加剂中最好的一种。
  另外在防水的发展中,也逐渐找到了新途径,膨胀水泥混凝土是通过膨胀减少混凝土的体积收缩,并在水化的过程中产生大量的结晶体。通过体积膨胀,从内在因素减少孔隙,提高混凝土的抗裂性,这是一种提高混凝土防水能力的新途径。 
  混凝土的衬砌一般都会出现缝隙,而及时处理这些缝隙是防止地下隧道渗漏的关键。施工缝是防水工程中不可忽视的薄弱环节。施工缝是在混凝土衬砌时,没有注意其灌注的时间而造成的,为了防止施工缝的形成,一般在铺设第二层的时候,先将表面刷洗干净,再铺设20~25 cm厚的水泥砂浆。
  沉降缝又被称作变形缝,其主要是为防止衬砌因不均匀沉降或混凝土热胀冷缩引起的开裂而预先留设的缝隙。这两种缝隙也是引起渗漏水的主要所在,所以,衬砌工程应采用橡胶带防水和沥青防水等方法。其中,要求比较严格的衬砌工程必须用橡胶带防水。 
  五、通风技术在铁路隧道中的发展
  隧道施工钻眼、爆破、装渣、喷射、内燃、运输、开挖等过程中,难免产生各种有害气体,再加上隧道内的岩尘混杂,使得隧道的空气污浊,危害施工人员的身体健康。随着隧道的纵深开挖,内部的温度和湿度不断提高,施工通风的难度极大,没有办法更换或者净化隧道内部的空气,无法提供良好的劳动环境条件,从而降低工效。铁路隧道通风技术,主要是针对施工过程中安全生产,以保证施工人员的身体健康。通过有效的通风,为隧道提供足够的新鲜空气,并稀释和排除有害气体,降低内部的粉尘浓度。 
  铁路隧道施工需要长距离通风,需要重点防止漏风和降低风阻,以确保百米漏风率和通风阻力系数符合设计的规范标准。首先,选择材料良好的风管,隧道的洞口高压风区域内,在以塑胶布为材料的风管上裹上长丝条纶纤维基布,以及压延PV塑料,提高风管的光洁度和降低流动摩擦阻力系数,起到抗老化、抗燃、抗静电和防水的作用,风管的焊接可采用热塑法、缝纫法、高频焊接法等;其次,加长风管的同时,减少接头的数量,以减少漏风和局部阻力,降低加工成本。譬如某特长铁路隧道的风筒管节长30米,有效实现防漏风和减少阻力的效果;再次,对风管进行改进加工,用混织胶布和强力胶粘结工作面风管,在接近洞口的1000米位置,用塑胶部和电热塑机加工的方法,封堵所有的针眼;最后,风管联接方式的改进,用薄钢板支撑钢圈,加焊在风管的接头位置,然后接头套上两节端口,并用软铁丝固定,形成单反力的包覆结构,控制变形和泄露,并提高性能稳定性。 
  六、结束语
  综上所述,目前铁路隧道建设已经在我国发展了很多年的时间,我做铁路建设已经不仅仅是局限于国内,更是走出了国门。而铁路隧道施工技术在一批又一批人的带领下,已经有非常大的进步,虽然目前在防水以及在开挖技术上还是有一些技术瓶颈,但是我们相信,通过一代又一代人的不懈努力,一定会将铁路隧道技术发展得更好。
  参考文献
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