復雜地質條件下鐵路隧道施工技術研究

韓浩

摘要：在社會不斷發展的過程中，交通方式的發展是時代進步的主要表現，而鐵路的建設施工水平是交通行業發展的重要體現。在鐵路工程的施工中，需要建造大量的隧道工程，而在復雜地質條件下進行隧道施工，是對鐵路隧道施工技術的嚴峻考驗，只有在鐵路建設中解決這一難題，才能有效的促進鐵路行業的發展。本文將對淺埋偏壓和軟弱圍巖兩種復雜地質條件下的鐵路隧道施工技術進行分析，探討在復雜地質條件下進行鐵路隧道施工的具體對策。

Abstract： In the process of continuous development of society， the development of traffic mode is the main manifestation of the progress of the times， and the construction level of railway construction is an important manifestation of the development of transportation industry. In the construction of railway engineering， it needs to build a large number of tunnel works， and tunnel construction in complex geological conditions is a severe test of the railway tunnel construction technology， only this problem can be solved in the railway construction， can the the railway industry development be effectively promoted. In this paper， the construction technology of railway tunnel under the condition of shallow buried and eccentric compression and weak surrounding rock is analyzed， and the concrete countermeasures of railway tunnel construction under complicated geological conditions are discussed.

關鍵詞：地質條件；鐵路隧道；施工技術；淺埋偏壓；軟弱圍巖

Key words： geological conditions；railway tunnel；construction technology；shallow buried and eccentric compression；weak surrounding rock

中圖分類號：U455.49 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0133-03

0 引言

在經濟發展的進程中，我國的鐵路運輸行業也取得了快速的發展，鐵路已經成為目前最主要的運輸方式。為了滿足人們對與鐵路更高的需求，我們必須提高鐵路建設技術水平，尤其是復雜地質條件下的鐵路隧道施工技術，提升工程施工質量，保證這類鐵路隧道能夠安全穩定的運行。在復雜地質條件的鐵路隧道中，淺埋偏壓和軟弱圍巖是最常見的地質條件，只有提高在這些地質條件下的隧道施工技術，才能有效的減少復雜地質條件對鐵路隧道的影響，提高鐵路運行的安全性。因此，我們必須對復雜地質條件下鐵路隧道施工技術進行研究。本文將對淺埋偏壓和軟弱圍巖兩種復雜地質條件下的鐵路隧道施工技術進行分析，探討在復雜地質條件下進行鐵路隧道施工的具體對策。

1 復雜地質條件下的常見地質問題

1.1 大斷層帶

大斷層是鐵路工程中遭遇的危害系數高、比較典型的一種地復雜地質狀況。一般來說，斷層破碎帶與塌方、高外水壓力、巷道突水和巷道涌水等事故存在一定的聯系。深埋長隧洞工程中常見的區域性斷層構造對施工活動的危害極大，甚至有可能威脅到整個工程的成敗。這類地質構造發展規模比較大，斷層數目多，具有一定的富水性，容易發生巷道突水或巷道涌水、涌泥等問題；地下水活動劇烈，施工時技術難度較高，并且對施工質量有非常嚴格的要求。

1.2 巖溶

灰巖地區巖溶地質問題最為常見，容易引發突水、突泥。比如天生橋二級隧洞發生的巖溶突水、突泥，對工程影響極大，將工程遲滯了2年。

1.3 軟弱圍巖

為了掌握軟弱圍巖隧道施工的要點，我們必須充分了解隧道圍巖。所謂隧道圍巖，就是在應力基礎上建立，在工程中能夠承載應力的巖體，這部分巖體的質量會對隧道工程的安全性造成巨大的影響。軟弱圍巖，顧名思義，就是巖質軟弱，承載力、粘結力和巖體強度都比較差，結構破碎節理裂隙發育、巖體松散破碎的圍巖。這種結構面比較軟弱的巖體在遇水時會快速軟化，嚴重時可能導致塌方事故。在深埋隧洞中，受高地應力的影響，軟弱巖體極易變形。加固巖體時技術難度較大，特別是支護結構施工難度較大，如果技術控制不嚴格，就可能功虧一簣，導致圍巖垮塌，對現場的施工人員和機器設備構成了極大的安全威脅，甚至有可能發生人身傷亡事故。

1.4 巖爆

在深埋地下工程施工中存在一種比較常見的動力破壞問題——巖爆。巖爆事故一旦發生，其造成的破壞力相當巨大，比如嚴重的機毀人亡事故。在工程施工中發生的比較嚴重的巖爆，一般相當于四、六級地震，持續時間為幾天，最長可持續數月。從巖爆成因來分析，其破壞力的大小主要取決于巖石強度對巖體內部地應力的抵御能力。一般來說，巖石本身就具有一定的脆性，在施工中必須提前探明圍巖構造及其工程特性，重點針對巖爆問題提前制定現場應急預案，以便在突發巖爆的緊急狀況下快速反應，及時補救，降低施工損失。endprint

1.5 膨脹巖

軟巖當中存在特殊膨脹巖，形狀似巖非巖、似土非土，含有大量親水礦物，具有極強的親水性，濕度變化時，體積十分容易產生極大變化，一旦變形受到約束力則會有較大內應力。通過盡量減少圍巖擾動以及設計防水結構，保證隧洞濕度不致于出現較大變化，能夠比較有效地控制膨脹巖的危害。

1.6 淺埋偏壓

在眾多復雜地質條件中，淺埋偏壓比較常見的一種，在這種地質條件下進行鐵路隧道施工，必須有效地克服其為隧道施工帶來的困難，提高隧道施工質量，才能保證隧道在運行過程中的穩定性，保證鐵路的正常運營。為了妥善解決在淺埋偏壓地質條件下進行隧施工時存在的問題，消除這種地質條件對施工過程的影響，我們必須充分掌握淺埋偏壓地質特征，掌握在這種地質條件下進行隧道施工的施工要點。淺埋偏壓地質會對隧道施工產生不利影響，這種地質更容易發生大幅度的變形，一旦出現變形現象，就會產生嚴重的安全事故，嚴重印象施工進度以及人們的生命安全。

2 復雜地質條件下鐵路隧道施工及對策

在我國鐵路建設項目數量不斷增加的同時，復雜地質條件下的隧道施工就業在逐漸增多，在進行這類隧道工程的施工時，地質災害時影響施工質量的關鍵因素。為了減少施工中地質災害的發生，提高隧道施工質量，我們必須重視對復雜地質條件下隧道施工技術的研究，不斷改進相關技術，同時造好施工管理工作，保證隧道施工的正常進行。

2.1 淺埋偏壓地質條件下的鐵路隧道施工方法

在淺埋偏壓地質條件下進行隧道施工，隧道的埋深不足，覆蓋層的厚度也相對較薄，這就會造成隧道的獨立成拱存在較大的難度，極有可能造成地面的塌方，進行施工時可能會因地層的損失產生地面的位移，不但影響隧道的施工質量，而且會對周圍環境產生嚴重的影響。在進行鐵路隧道施工時遇到淺埋偏壓地質條件，施工中需要應用的開挖、支護以及排水等方面的施工技術均面臨著嚴峻的考驗，進一步增加了隧道施工的難度，不利于施工質量的控制。所以，在開始施工前，必須了解這類地質可能存在的危險性，掌握其具有的特征，明確在施工過程中可能發生的各類問題，制定詳盡合理的施工方案以及突發問題的解決方案，將突發問題的影響控制在最小范圍內，防止因其造成嚴重的后果。在進行開挖施工時，必須根據圍巖的相關地質信息，明確不同位置的地質特征，同時對變形情況進行隨時監測，避免因地質變形而影響隧道施工的正常進行。此外，還要對圍巖的變形狀態進行分析，掌握變形發生的時間與規律，采取最準確的參數進行施工，并且隨著施工的進行以及地質條件的變化對參數進行及時的修改，保證工藝參數符合施工狀態的要求，做好地質災害的防治工作。

2.2 軟弱圍巖地質條件下的鐵路隧道施工方法

由于地質的不同，圍巖的特征存在較大的區別，所以，在軟弱圍巖上進行隧道施工前，必須對這種地質進行研究，按照地質特點的區別來選擇適合的施工方式，有效地提高圍巖的穩定性，保證產生的應力更加合理，應用先進的施工及時，保證隧道施工能夠實現最佳效果。與此同時，還要根據具體的地質條件與工程需求，明確圍巖需要承受的荷載，以確保隧道的荷載可以滿足結構的要求。此外，還需要科學的分析隧道中的襯砌結構，有效控制襯砌的類型與尺寸，并以此確定圍巖隧道的消耗標準。根據軟弱圍巖的地質特征，在進行這類隧道的施工時，必須不斷提高施工技術水平，特別是施工地點周圍的地質鑒別技術。提高地質鑒別技術能夠對隧道施工的順利進行產生積極的影響，是一項關鍵的施工技術。然而，在目前的階段，地質鑒別技術仍處于發展的最初時期，在這個階段中，地質鑒別技術還不夠成熟，大部分的鑒別還需要使用地質判別儀器進行零星的鑒別，并且結果的系統性較差。因此，只有不斷地發展地質鑒別技術，提高這類技術的應用水平，才能夠滿足軟弱圍巖隧道施工的需求。

2.3 具體施工策略

2.3.1 提高地質勘察技術水平

在目前的鐵路隧道施工中，我們還未對地質條件引起足夠的重視，施工前的地質勘察力度不足，一般情況下只是初步的了解地質類型，再按照現有的經驗進行盲目的施工，無法針對地質條件發生的變化做出及時的反應，提高了地質災害的發生率。想要對隧道施工區域的地質條件進行全面的了解，必須做好以下幾方面工作：第一，在隧道施工開始前進行地質狀態的預測，由專業的地質勘察人員與施工人員共同使用勘察儀器，采用地面調查的方式對施工區域的地質結構進行大致的了解，以確定隧道工程的施工可行性以及應采用的施工技術。第二，在施工進行時，需要對可能發生的地質災害進行全面監測，探尋適合圍巖具體情況的施工技術，并深入調查這一區域內的巖石結構、受力狀態以及地質情況。第三，采取合理的方式進行突水、塌方等災害的檢測工作，并對不穩定巖溶與巖層破碎帶進行試爆，確保施工過程中的安全。

2.3.2 合理改進隧道施工技術

為了有效地降低復雜地質條件可能對鐵路隧道施工造成的危害，我們必須對隧道施工技術進行合理的改進，應用最直接的方式解決復雜地質問題。在改進施工技術的同時，還要按照遇到復雜地質的實際狀態，與現有的地質狀態相關資料，為地質條件的處理制定更加合理、更加完善的處理策略。為了做好地質災害的預防工作，必須從以下幾個方面入手：第一，充分了解施工地區的整體地質條件，根據具體條件進行事前的預防，有效減少施工中地質災害的發生。第二，如果在施工中已經發生了地質災害，必須對其進行及時有效的處理，將地質災害對工程施工的影響控制在最小范圍內。第三，在完成對地質災害的處理工作后，需要對整個處理過程進行全面的總結，并做好相關記錄，以便為以后的處理工作提供有價值的參考。

2.3.3 人員安全意識的培養

在復雜地質條件下進行鐵路隧道工程的施工，施工過程的安全性會存在較多的影響因素，可能會產生不同的問題。想要盡量避免這些問題發生，就必須重視培養工作人員的安全意識，保證他們在工作中能夠全身心地投入到工作中，熟練掌握各項施工技術，防止因操作施工造成安全事故的發生，提高施工過程中的安全性，確保工作人員的人身安全以及施工的順利進行，提高隧道施工質量，促進鐵路行業的發展。endprint

2.3.4 加強對施工過程的監管

對于鐵路隧道工程而言，施工過程的監管主要分為兩個層面，分別是來自政府部門的監管以及施工單位的監管。為了有效提高隧道施工質量，我們必須同時提高兩個層面的監管力度，對施工過程進行全程的監管，保證所有施工操作均符合復雜地質條件下的隧道施工要求，減少安全事故的發生，在復雜地質條件下建設出更多的優質鐵路隧道。

2.4 監控量測及信息反饋技術的應用

在目前大多數的隧道工程施工能夠中，都開始應用監控量測及信息反饋技術，這種技術已經成為施工中的常用技術。應用監控量測及信息反饋技術，可以全面地對隧道中圍巖結構的穩定性進行全程監控，并且可以為驗證隧道施工設計的正確性與合理性提供有力的數據參考。特別是在施工風險性較高的隧道工程中，在應用特定的方法進行復雜地質條件下的施工時，或者在相同的地質條件下應用不同的技術時，都會面臨對施工效果的準確評價。施工經驗雖然可以實現對比與參考，但是卻無法為有定量要求的工序提供有價值的數據資料，所以，應用監控量測及信息反饋技術對施工方法獲得的效果進行分析，并以此為基礎對施工方案進行適當的調整，是動態的信息化設計和施工的重要工作內容。鐵路隧道工程的施工相對復雜，可以使用的施工方法種類較多，并且地質條件存在較強的變化性，在對設計方案進行驗證是無法對支護與圍巖之間的作用進行模擬，造成在進行隧道結構設計時使用的方法仍然是工程經驗類比法與半概率定值設計法等。在隧道施工過程中，監控量測是保證施工質量的關鍵環節，能夠發揮安全監控的作用，并且可以對施工過程進行指導，尤其是在淺埋偏壓與軟弱圍巖的地質條件下，更需要提供這方面的支持。所以，監控量測及信息反饋技術的應用具有十分重要的意義。

3 結語

隨著道路交通事業的快速發展，鐵路隧道工程建設步伐不斷加速。目前國內的許多鐵路隧道都穿梭在地質狀況十分復雜的山川大河之間，在這些地區施工，技術難度非常高。為了保證施工活動在相對安全的環境中高效運作，鐵路施工企業必須在工前進行周密的地質勘測，針對復雜地質制定出比較科學的施工方案和應急對策，全力確保安全施工。總之，只有持續改進鐵路隧道施工技術，才能夠提高隧道工程建設水平，提高鐵路運行的安全性。所以，我們必須重視復雜地質條件下鐵路隧道施工技術的改進，防止地質災害對隧道施工產生嚴重的影響，促進隧道施工技術水平的提高。

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