復雜地質條件下鐵路隧道施工關鍵技術探討

劉紅專

（中鐵十九局集團第一工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，交通運輸壓力不斷增大，因此國家也加快了鐵路建設的步伐。但由于我國幅員遼闊，東西和南北地質條件相差較大，增加了鐵路建設的難度和施工成本。在我國鐵路網規模不斷擴大的同時，在許多地形較為復雜的山區、河谷附近通常需要進行鐵路隧道的建設，而在鐵路隧道建設的過程中容易遇到如巖溶、突泥涌水等復雜的地質問題，導致鐵路隧道建設中出現偏壓、巖爆以及瓦斯爆炸等事故，帶來巨大的經濟損失和嚴重的人員傷亡，需要研究施工地區內的地質條件，采取合理的鐵路隧道施工技術，確保隧道施工的安全、順利進行，并推動我國鐵路隧道施工技術及鐵路建設工程的快速發展。

1 鐵路隧道施工技術優缺點的比較

1.1 全斷面開挖技術

此技術需要在隧道開挖施工之前對隧道進行爆破，而且此爆破作業需要沿著隧道的輪廓進行一次性的爆破，然后形成較大的隧道開挖工作面，在隧道開挖的整個過程中，還要持續進行支護及襯砌修建工作。技術實施的難點是在整個施工過程中確保圍巖的穩定性，所以需要采取合理的支護手段，從全斷面開挖到最后支護前對圍巖穩定性的要求較高。從技術原理可以看出，隧道施工技術具有較大的開挖空間，便于大型機械設備施工，所以具有較高的工作效率，但缺點也較為明顯，對圍巖的穩定性要求非常高。

1.2 臺階開挖技術

此技術就是將掌子面分為幾個部分分別進行開挖施工，通常按照橫向的方式進行分段，然后分段進行開挖作業。因此，此技術具有較強的適用性，可適用于多種復雜的地質和施工條件，施工空間也較為開闊和穩定，而且隧道開挖的機械設備相對較為簡單，因此也具有較高的施工效率，是目前應用比較廣泛的施工技術之一。但此技術在應用過程中也暴露出一定缺點，如在進行臺階開挖施工中，分段的各部位施工之間容易出現互相干擾的情況，這也是實施中的難點之一。

1.3 分部挖掘技術

隨著鐵路工程建設范圍的不斷擴大，在隧道施工中經常會遇到軟弱圍巖的地質條件，在此地質條件下，大斷面開挖的施工技術無法應用，所以在此條件下需要進行分部開挖的施工方式。此種施工技術又根據地質條件的不同而分為環形開挖法、雙側壁導坑法以及較差中隔壁法等多種方法，其中環形開挖法在軟弱圍巖條件下具有較高的施工安全性和穩定性；雙側壁導坑法則是從兩側向中間開挖，并且在兩側進行支護，并隨著開挖作業的進行而不斷向中間進行支護和開挖作業，因此能夠有效解決軟弱圍巖地質承載力不足的問題，降低了地表沉降的可能性和發生概率，但是具有施工工序復雜，施工成本較高的缺點；較差中隔壁法則是從上往下進行開挖施工，通常將隧道開挖施工分為（2～3）步進行，在每一步的開挖施工完成之后都要進行相應的錨噴、仰拱設置、中隔墻的設置和聯結等工作，然后對中隔墻的另一側再進行開挖作業。

2 復雜地質條件下提高鐵路隧道施工技術水平的措施

2.1 重視地質條件的考察

對隧道施工區域進行地質條件的考察應貫穿整個隧道施工過程中，而且考察的實施需要由施工單位、設計單位以及建設單位共同完成，并需要對隧道所經過的區域內的所有地質條件都應進行考察，而且在施工中隨著地質條件的變化需要對隧道施工技術和工藝進行隨時調整。可從宏觀上對各地區的地質情況進行了解和掌握，提高對施工單位選擇的準確性，減少進行地質條件考察的工作量，進而提高隧道施工的效率。

2.2 鐵路隧道施工技術的選擇

在對鐵路隧道施工工程區域內的地質條件進行考察后，需根據地質條件的不同來進行施工技術的選擇和施工工藝流程的設計，而進行技術選擇和工藝設計的原則是最大限度地減少自然地質條件對鐵路隧道施工的不良影響，降低施工中的事故概率。在隧道施工技術選擇的過程中，專業技術人員應加強對新技術的學習，不斷提高自身的專業技術水平，進一步提高隧道施工的安全性。

2.3 加強對隧道施工過程的監督

在鐵路隧道施工過程中，施工單位內部首先要做好自身的檢查和監督工作，由專檢員對施工人員和設備器具進行安全和質量檢查，并對隧道施工方案進行研究，確保實施的可行性。監理人員應在隧道施工的全過程進行安全和質量監督，從材料質量、人員管理、工藝的合理性以及施工人員的施工過程，做好監督和技術指導工作，及時發現問題并進行處理，確保施工質量和安全。國家層面應加強對施工單位相關資質的審核和監督，從多方面提高監督力度，提高參與人員的責任意識，確保施工建設的安全與順利進行。

2.4 提高隧道的施工技術水平

科學合理的隧道施工技術是應對鐵路隧道施工中的各種復雜地質條件，并確保隧道施工順利進行的最主要的措施。隧道的施工技術是根據隧道施工地區的地質條件而確定的，通過對以往的地質資料進行研究，制定出完整、科學、合理的施工方案。對施工過程中容易出現的安全事故進行分析，通過合理的施工技術對其進行有效預防，降低地質災害發生的可能性，對可能發生的事故需采取應急的防御措施。并在事后及時總結地質災害的地質狀況、成因、解決方案，以積累經驗，從而提高隧道施工的技術水平。

3 鐵路隧道開挖施工技術應用

3.1 工程概況

我國某地區的鐵路隧道工程中，需要建設的隧道全長2180m，是根據時速客運專線形式設計的雙線隧道鐵路。此鐵路隧道工程所在地區的地質條件為：區域屬于丘陵地區，具有較為明顯地形起伏變化，高程變化在（35～100）m，平均埋深45 m，且存在較大的坡度（約28°），所以需要對坡面采取植被的方式進行加固處理。

3.2 采用的施工技術及問題處理措施

（1）針對地質條件及施工單位的施工條件，需采取的施工技術主要有：在施工之前提前采取相應的支護技術，拱部進行開挖應采取環形開挖技術并進行前期支護，對于核心土及其下部進行開挖施工，而且還要進行二次襯砌和相應的防水排水作業。

（2）對此地質條件進行分析后可知，在鐵路隧道施工過程中容易出現塌方事故，引起塌方的原因除自然因素外，還有施工人員缺乏施工經驗、綜合素質差，未嚴格執行施工操作規范而導致的。而且根據以往隧道施工經驗可知，塌方通常發生在洞口部位、洞內部的石體部分，以及洞內部的土體類不穩定的部分。

（3）當鐵路隧道施工過程中出現塌方事故時，應采取的應急措施：①對塌方的范圍、外形和塌方部分的地質情況進行詳細調查，分析引起塌方的具體原因；②根據塌方的具體位置和嚴重程度制定合理的補救方案。通常的措施，就是加強防排水的處理措施，由于引起塌方最主要的地質原因就是由于地下水的活動導致此處的地質條件發生變化而引起的，所以在隧道開挖中需做好防排水處理，要有效減少地表水的滲入。

3.3 鐵路隧道開挖施工的監測內容及方法

為確保施工安全及隧道開挖的順利進行，需進行實時監測：①隧道開挖處的地質情況以及施工過程中的支護情況，監測內容有開挖部分的巖性、巖層情況，以及結構面層雨季地下水位等情況；②對水平收斂進行監測，并根據水平收斂情況對巖體的穩定性、支護情況以及二次襯砌等進行監測；③對沉降情況進行監測，主要監測頂部的下沉情況，用于對拱頂的穩定性進行判斷；④對地表變化情況進行監測，根據對地表下沉情況的監測，來確定隧道支護的安全情況。

4 結語

我國土地遼闊，鐵路運輸線路較長，難免會經過具有復雜地質條件的區域，在此地區進行隧道施工時，常用的施工技術包括：具有較大開挖工作面的全斷面開挖技術、具有較強適用性的臺階開挖技術、具有較強施工安全性的分部挖掘技術等，其各有不同的優缺點，適用于不同的作業環境和地質條件中。因此，在鐵路隧道施工過程中，應提高對地質條件考察的重視，合理選擇隧道施工技術，加強對隧道施工過程的監督，不斷提高隧道的施工技術水平，推動我國鐵路建設事業的可持續發展。

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［2］肖毅.復雜地質條件下鐵路隧道施工技術研究［J］.低碳世界，2014（1）202-203.

［3］欒春陽.復雜地質條件下鐵路隧道施工關鍵技術探析［J］.科研，2016（12）：268-268.