復雜地質條件下鐵路隧道施工技術研究

王洪衛

摘要：本文分析了影響鐵路隧道施工的復雜地質條件，針對復雜地質條件下淺埋偏壓隧道的施工技術，以及軟弱圍巖隧道的施工技術特點進行詳細探究。

關鍵詞：復雜地質；鐵路隧道；施工技術

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A

引言

鐵路隧道是為幫助在鐵路線路鋪設過程克服崇山峻嶺等高程障礙和江海湖泊、城鎮工礦等平面障礙而進行的地下通道施工工程。在鐵路隧道施工中都可能會遇到復雜的地質條件和高難度的技術問題，加強對這些因素的勘探和研究，有利于保障人民群眾的生命財產安全和我國社會主義現代化建設的發展。

一、影響鐵路隧道施工的復雜地質條件分析

1、不良地質條件

不良地質現象的存在緣于地球外動力、太陽能、重力能等共同作用下引起的各種不利于工程施工的地質現象。比如泥石流、滑波、巖溶、濕陷性黃土、斷層、土洞、煤層瓦斯、粉砂層、云母片巖等。在這些不良地質條件下修建隧道很容易發生瓦斯爆炸、塌方、圍巖變形、突水、突泥、下沉等事故。

2、特殊地質環境

特殊地質環境主要存在于：開采煤炭留下的大量的采空區、常見于黃土高原地區的黃土洞穴潛蝕地貌、人工回填區、地下國道、地下建筑、城市地下隧道、地鐵等。在這樣的特殊地質環境下進行施工容易發生隧道坍塌、變形、下沉、破壞地表構筑物、引發交通事故等不良后果。

在復雜地質條件下進行鐵路隧道施工很容易發生重大安全事故，而且這些災害性事件是難以避免的，具有頻率高、突發性強、危害嚴重、原因復雜等特點。據統計，在東秦嶺隧道修建中發生的塌方、涌水事故致4人傷亡，在馬鹿箐隧道修建中發生的特大突水突泥事故致11人傷亡，在董家山隧道修建中發生的瓦斯大爆炸事故致44人傷亡，在北京地鐵10號線地鐵隧道修建中發生的大塌方事故致6人傷亡．．．．．．種種事件給我們留下了慘痛的教訓，給社會帶來了重大的損失[1]。

二、復雜地質條件下淺埋偏壓隧道的施工技術特點

淺埋偏壓是復雜地質條件的一種，建設淺埋偏壓隧道需要克服這種復雜地質，才能夠避免發生突發性安全事故，確保人們的生命財產安全。為了更好地解決淺埋偏壓隧道中遇到的問題，突破這種不良地質條件的限制，提高鐵路隧道的施工技術水平，我們需要了解淺埋偏壓隧道的特點和淺埋偏壓隧道下的施工要求。淺埋偏壓是一種不利于施工的復雜地質條件，在這種復雜地質條件下施工容易發生地質變形，并且地質變形的幅度通常比較大，往往會在短時間內發生較大的安全事故，對人們的生命財產安全造成極大的威脅。與其他隧道相比，淺埋隧道的埋深相對較淺，其覆蓋層因而也會較淺，這就導致淺埋隧道難以獨立成拱，容易導致地表沉陷或塌方，在施工過程中容易因為地層損失導致地表移動，不僅會對鐵路隧道施工，對周邊環境也會造成極大的危害。一旦在鐵路隧道施工中遇到這樣的地質條件，對支護、開挖、排水、襯砌等施工技術與施工方法都帶來了極大的挑戰，加大了鐵路隧道施工的難度系數。因此，一定要充分認識到這種復雜地質條件的危害性，認清這種地質條件的特點及特性，對可能會發生的各種地質災害做到提前預知，采取積極有效的施工技術與施工方法，制定出有針對性的施工方案，避免發生一些突發性事故。在隧道開挖的過程中，要通過圍巖的地質資料，準確掌握各個地段的地質特點，并定期做好地質變形監測，防止在施工階段發生地質災害。要通過研究圍巖的特點及變形情況，分析圍巖的變形時間與變形規律，制定出正確的施工參數，并根據施工的具體條件對施工參數適時調整，使施工參數更加符合隧道施工的要求，制定出完整的、系統的、科學的施工方案，避免在施工過程中發生地質災害[2]。

三、復雜地質條件下軟弱圍巖隧道的施工技術特點

在明確軟弱圍巖隧道的特點之前，我們需要對隧道圍巖有一定的了解。隧道圍巖是建立在應力的基礎之上的，是指隧道工程中存在應力的那部分巖體，能夠對隧道的穩定性產生很大的影響。不同的地質條件下，圍巖的特點及穩定性都有著很大的不同，因此，我們需要在研究軟弱圍巖隧道之前對各種地質條件進行分析，根據不同的地質特點選擇合理的施工方法，改善圍巖隧道的穩定性，使其能夠產生合理的應力，對施工過程以及施工技術進行科學的管理，提高鐵路隧道施工的經濟效益與社會效益。此外，要根據隧道的地質條件以及具體的施工要求，合理確定圍巖隧道的荷載量，保證隧道的荷載量能夠在隧道結構所能接受的合理范圍內，要對隧道工程的襯砌結構進行合理的分析，掌握好襯砌的種類與尺寸，根據襯砌結構的特點選擇合理的勞動定額，再以此確定圍巖隧道的消耗標準。

根據圍巖隧道的特點，在施工技術方面要不斷加以改進，尤其是隧道周圍的地質判別技術方面。隧道地質判別技術對于施工能否順利進行以及隧道工程的效益都有著非常大的影響，是施工中的一項非常重要的施工技術與施工工序。但是，隧道地質判別技術無論是國內還是在國外，都處于探索和研發的初級階段，這項技術的研究還不夠全面、成熟，很多國內外的地質判別和預測技術主要還是依靠一些地質判別儀器進行零星的預報工作，不夠全面、系統和科學?？偠灾?，地質判別技術在目前，尚處于一種發展階段，作為地下科學方面的重要組成部分，地質判別技術只有不斷提升技術水平與應用水平，才能夠滿足鐵路隧道施工的要求，形成一系列完善、完整、完備的科學技術體系。

四、加強隧道施工技術的有效策略探究

1、加強地質工作

地質條件的復雜是影響隧道施工最重要的因素，要改進隧道施工技術，就要在地質工作方面有所加強?，F階段，我國對地質工作研究較少，大部分隧道施工缺乏地質工作這一環節或者只關注地質環境的前期勘探，所以在這方面的工作急需加強。

一般而言，較科學的隧道地質工作應包含三個方面的內容：前期的地質情況預測，施工中圍巖的進一步調查及地質災害監測，探討與圍巖相匹配的施工技術等。前期預測是指在施工前，由專家和隧道工作者運用儀器探測和地面調查等方法，初步了解施工地的地質構造，判斷隧道可建與否以及運用何種施工技術進行鉆探；施工過程中，對巖石的調查和鑒定包括巖層自身結構、受力狀況和巖層周圍的地質狀況，如地下水等，隨著施工進展對其進行深入調查。對地質災害的監測主要是指通過深入隧道，對塌方、突水、瓦斯爆炸等地質災害進行監測，具體內容即是對巖層破碎帶和不穩定的巖溶等進行識別，對地下水位進行監測以及對斷層和煤系地層的確認識別，以保證施工階段的安全性；經一系列識別監測后，在地質狀況相對穩定的情況下，還要尋找與該巖層結構相對應的施工技術，以免在施工中誘發地質災害。我國的地質工作還處于完善階段，加強地質工作，對于鐵路隧道施工的順利開展和降低安全隱患有著重要的現實意義[3]。

2、改進施工技術

在鐵路隧道施工過程中會遇到很多不同的地質災害，如塌方、突水、巖爆以及隨之產生的泥石流等，要確保施工工作的順利、高效開展，除加強地質工作之外，還要采取安全有效的技術措施?？傮w來看，首先要改進預加固技術，即對相對脆弱和易破碎巖層進行注漿加固，增強其受力能力和穩定性，從而增強施工過程中其抗壓能力，提高安全性；其次要改進支護技術，超前支護，加固施工設備，保障工作人員的生命安全；最后，要改進控制方法，采用自動化監測進行臨空面控制，遠離施工洞口，保障施工安全。以具體防治措施為例：塌方多是由于圍巖脆弱、易破碎，在修建隧道時，可采用提高圍巖的強度和抗壓性的措施進行注漿，利用施工中常用的超前長管棚、超前錨桿及加固注漿、超前小導管注漿等施工措施加以預防；對于瓦斯地層，則需要降低瓦斯壓力，采取鉆孔排放的方式，減輕施工壓力，同時要對其進行安全監測，利用瓦斯測定儀對其進行不間斷地濃度監測，確保施工安全；對于石膏地層和山谷等地下水位較高的地段，或在巖層軟弱、復雜的地質隧道施工過程所引起的滲漏水問題，應采用積極有效的防排水措施予以處理，某些地段還需加強通風，以確保隧道內鐵路運行安全。

結束語

綜上所述，復雜的地質條件為我國鐵路事業的發展增加了許多技術上的難度，也給人民的生命財產造成了巨大的損失，我們應重視對地質地況的勘測，加強針對不同地質特征的鐵路隧道施工技術的研究，以推動我國社會主義現代化建設的快速發展。

參考文獻：

[1]王勇.淺議復雜地質條件下鐵路隧道施工技術[J].科技創業家,2013（04）:27+30.

[2]鐘玉剛.復雜地質條件下小斷面隧道快速施工技術[J].鐵道建筑技術,2013（09）:28-32.

[3]王洪毅.復雜地質條件下隧道施工技術的發展[J].門窗,2013（10）:130+133.