復雜地質環境下的鐵路隧道施工技術分析

焦云洲

摘 要：隧道施工中，力學形態、地質條件都是實時動態變化的，不同的施工技術對整個隧道的影響是不同的，施工技術的選擇直接決定隧道建設的質量優劣和安全與否。因此，必須結合隧道施工的主要外在因素進行詳細的分析，保證隧道施工的質量與安全。

關鍵詞：復雜地質；鐵路隧道；施工技術

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0112-01

1 復雜地質環境對鐵路隧道施工的影響

我國南北跨度大，地質條件復雜，多種地形、地貌共存，而復雜的地質環境往往會對鐵路施工工程帶來較大的困難，不僅會增加施工難度，還會增加施工成本，為了縮短施工路線，提高線路標準，鐵路工程存在很多隧道施工。同時我國經濟發展迅速，交通運輸業發展較快，現代鐵路網基本成熟，在這種情況下要求建設四通八達、縱橫交錯的鐵路網。但鐵路隧道一般建立在高山、河谷附近，地質條件復雜，導致隧道施工難度不斷增加。

鐵路隧道施工中，經常出現多種地質問題，如喀斯卡特地質隧道施工中，出現巖溶、突泥涌水問題，活動斷裂層區域隧道施工出現高地溫災害、斷層破碎帶等情況，還有國內的很多隧道建設中，出現偏壓、巖爆、瓦斯爆炸等地質原因導致的施工問題，如不能有效處理這些地質問題，很容易造成不同程度地人員傷亡、機械設備損壞以及人力資源浪費，另外，也會帶來較大的社會經濟損失，由此可見在鐵路隧道中，復雜地質環境會對施工建設帶來高難度性，要想解決隧道施工中的問題，就要對復雜地質環境進行分析，提高施工技術水平。

2 不同復雜地質條件下的鐵路隧道施工技術分析

2.1 巖溶地質條件下的隧道施工技術

巖溶地質條件下的隧道施工是隧洞工程施工過程中非常重要的一個技術環節。巖溶地質條件下，存在涌水涌泥、洞頂地表坍塌等危險性，因此，施工難度必然很大。如若不能針對相應可能產生的問題和現象及時采取有效的措施，那么，整個隧道工程的施工質量和進度必然會受到嚴重的影響。在巖溶地質條件下進行隧道施工，必須要做好以下兩點。

（1）隧道施工必須因地制宜，在隧道施工前，首先應對整個隧道工程所處地區的地形和外貌等進行調查，及時且全面地掌握這個地區的地形以及水文地質情況等，及時采取封堵措施或根據開挖揭示情況增加泄水措施，使整個隧道工程可能出現的問題在可控范圍內。（2）施工人員的開挖方法是影響穩定性的一個最重要的因素。在隧道工程的施工過程中，應靈活地采用躲避涌動的方式進行開挖。施工時盡量不破壞管道原狀，不激活巖溶管道。如施工出現涌水涌泥，應及時采取疏排地下水，穩定固結的原則處理。

2.2 隧道襯砌施工技術

根據實踐經驗總結，隧道出現裂縫的主要原因是由于環境的溫度或濕度以及鋼筋使用情況不當導致的，除此之外，如果我們不能對施工技術水平存在的缺陷進行研究，會對整個隧道裂縫的出現產生影響，從而影響整個隧道施工過程中的質量和進度控制。因此，在彌補裂縫的過程中，我們可以通過以下幾個措施進行預防。

（1）應通過選用比較優質的施工原材料，最大限度地減少施工過程中的變形問題。而且，在設計過程中，我們要確保對混凝土進行配合比試驗，科學地減少、控制和預防整個施工過程中襯砌收縮型的變量問題。除此之外，對于較為復雜地質條件下的各個工程和項目，在建設的過程中主要采用的是硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥和其他類型的水泥存在著較大的差異，最好在施工過程中采用同種水泥，不要與其他類型的水泥進行混用，導致材料出現不純或摻和石塊等情況，這對襯砌裂縫控制非常有效。（2）在對隧道進行施工的過程中，必須加強對整個混凝土施工過程中的工藝的使用情況以及工藝流程的監管，從而解決模版襯砌搗固等問題的發生。除此之外，必須解決好襯砌混凝土在氧化方面的主要問題，從而保證混凝土施工完成的主要溫濕度，這對降低和減少施工過程中的產水量非常有效，從而能對收縮性病害進行早期的控制。（3）在對地下水進行綜合整治的過程中，必須按照規定和要求對出現的各種水源進行綜合整治，堅持以排位主，堵排結合的原則。在隧道的施工過程中，必須采用復合防水板，并加強防水板的焊接工藝控制以及止水帶的埋設質量，盡量選用良好的建材，使材料的柔性變高，延展性變大。

2.3 膨脹性地壓條件下的施工技術

目前膨脹巖隧道無設計規范，尤其對弱膨脹巖，設計一般未采取加強措施，而且由于施工期間因底層穩定性好，無水，所以施工期間變形較穩定，但隧道貫通后，改變了地下水的運移環境，隧道變成地下水的排泄通道，導致圍巖遇水膨脹，引起隧道運營期間開裂、掉塊，嚴重威脅運營安全。因此，施工前一定高度重視地質及水文地質的判識，及時評價地下水對圍巖的危害。開挖期間，加強圍巖量測工作，并根據量測數據及時優化工程措施，確保施工安全。

2.4 高壓富水斷層

斷層是隧道開挖最常見的地質不良現象，是隧道最不穩定的區段，同時也是地下暗河、淤泥的儲存地，是引起隧道塌方、涌泥等安全風險的主要原因。施工前應加強超前地質預報工作，對斷層位置，長度以及地下水位進行準確分析，并提前采取排水降壓措施，如迂回導坑超前泄水或超前鉆孔泄水等措施。同時加強隧道的超前支護措施，及時采取帷幕注漿等對圍巖進行加強。

2.5 高地應力軟巖

高地應力軟巖施工主要問題是大變形，因軟巖本身強度低，在高地應力作用下，開挖后會發生較大的塑性變形。其主要施工措施（1）調整斷面形狀，斷面形式以圓形斷面最優。（2）加快仰拱施工進度，盡快封閉成環，盡早發揮初期支護的的作用。（3）采用長錨桿對拱腳進行加固。（4）提高支護鋼架的承載能力。（5）加強襯砌承載力并盡快施作，在高地應力軟巖隧道，圍巖變形持續時間很長，等圍巖穩定后施工襯砌非常困難，因此，應根據變形量測數據選定合適時間施工襯砌，但過早施工襯砌也會導致襯砌開裂等病害，如蘭渝鐵路多次發生襯砌開裂導致拆換。

3 復雜地質條件下隧道施工技術的改進措施

3.1 改善技術

引進國外先進的爆破精準控制技術和隧道開挖技術，與國內已有的較成熟的爆破技術相結合，整理出符合我國地質巖性的隧道施工技術。施工中，應對巖層進行相應的加固和支護工作，通過改善加固、支護技術，提高巖層結構的穩定性和安全性。如遇到較松散或空隙較大巖層，可通過注漿技術改變巖層結構，提高其強度和承載力，為隧道施工提供更有力的保障。

3.2 加強防護

鐵路隧道施工與施工地域的地質條件是密切相關的，施工前需要對水文、地質進行實地勘察，制定初步施工方案和相應的防護措施，確定設備的選擇。施工過程中，了解巖層的類型及相應特性，分析其受力特性，同時降低地下水的影響；做好施工過程中各項安全防護措施，加強過程中監督，避免各類安全隱患。

4 結語

為了實現我國經濟的快速發展，滿足現代運輸業的發展需求，要重視現代鐵路隧道的建設。在復雜地質條件下進行的隧道施工工程，要根據地質要求選擇合適的施工技術，相關人員要嚴格按照隧道施工要求靈活運用施工技術，從多方面、多層次的分析復雜地質因素，以此來提高隧道施工的質量和施工安全性，實現完善我國的交通網結構的發展目標。

參考文獻

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