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.

肖生福

摘要：隨著經濟發展的全球化發展趨勢，我國鐵路隧道工程施工技術水平不斷提高，逐漸克服各種復雜的地質條件。鐵路隧道作為交通線上的重要組成部分，但是在實際的施工中會出現各種復雜的地質條件，導致施工中出現各種需要解決的弊端。本文主要介紹在不同地質條件下需要采取的鐵路隧道施工技術，促進我國鐵路隧道施工水平。

關鍵詞：復雜地質；鐵路隧道施工；施工技術

中圖分類號： TU74 文獻標識碼： A

現階段，我國公路、鐵路以及城市地下空間結構日趨完成，不斷修建各種鐵路隧道。鐵路隧道工程施工受到各種因素的影響，其特征主要體現為：隱蔽工程比較多，不利于施工的順利展開，技術復雜系數較高，受到地質條件、周圍環境以及氣候條件的影響較大。鐵路隧道施工對施工技術的要求比較高，因此，需要采取可行性的鐵路隧道施工技術，才能減少施工成本，合理縮短施工進度，確實保證破碎地段鐵路隧道的施工質量。在復雜的地質條件下進行鐵路隧道施工，需要了解鐵路隧道的長度，結合工期要求等條件，才能制定合理的施工方法，在最大程度上提高勞動生產率，保持有效施工作業程序，促進鐵路隧道施工建設水平。

一、我國鐵路隧道施工技術概述

隨著我國交通運輸事業的快速發展, 鐵路隧道工程越來越多, 對鐵路隧道施工技術水平的要求也越來越高, 很多隧道需要穿過多種多樣的地質條件, 因此, 只有不斷加大隧道施工的技術投入力度, 組織相關技術人員進行技術攻關, 不斷提高鐵路隧道施工技術水平, 才能夠適應鐵路運輸事業發展的需要, 滿足人們對鐵路運輸的需求, 助力社會經濟的發展。具體說來, 在鐵路隧道的施工過程中, 需要克服各種各樣的復雜地質條件, 如巖溶、高地溫、放射性氣體、軟弱破碎帶、特殊巖層、云母片巖等不利于施工的地質條件。如果在隧道施工過程中不能很好地克服這些復雜的地質條件, 就可能會導致突泥、涌突水、巖爆、瓦斯爆炸、高地溫災害等一些突發性的災害事故,不僅會降低鐵路隧道工程建設的經濟效益與社會效益, 浪費大量的人力、物力、財力, 延誤工程的施工工期, 甚至會造成人員傷亡, 給人們的生命財產安全帶來極大的威脅。鐵路隧道施工過程中的地質災害具有突發性、多變性、復雜性、危害程度大、危險系數高等特點, 因此, 解決這些復雜的地質問題是隧道施工過程中的關鍵問題, 也是確保隧道施工順利進行的基拙, 只有加強復雜地質條件下的鐵路隧道施工技術研究, 才能夠促進鐵路隧道施工工程的順利進行, 保障人民的生命財產安全?，F階段, 人們對鐵路隧道施工技術的研究主要從以下幾個方面抓起①淺埋偏壓隧道下的施工技術研究②軟弱圍巖隧道施工技術研究③下穿地表滑坡體隧道施工技術研究④監控及反饋技術研究。鑒于篇幅所限, 本文分別對淺埋偏壓隧道與軟弱圍巖隧道的施工特點進行研究, 再說明解決這些復雜地質條件下鐵路施工在技術方面應當注意的問題, 希望能夠發揮鐵路隧道施工技術的積極作用, 不斷提升鐵路隧道的施工技術水平, 促進我國鐵路運輸事業的發展。

二、施工復雜地質條件

在鐵路隧道修建過程中，大多會出現膨脹土圍巖、黃土、溶洞、斷層、降水、堵水、松散地層、流沙、巖爆等復雜地質條件，導致在實際的開挖、支護以及襯砌過程中，受到不同因素的影響，可能會產生土石坍塌、坑道支撐變形以及襯砌結構脫離等現象，從而延長施工進度，難以保證施工質量。例如：某城市的某鐵路隧道全長為1964m，本鐵路隧道是這城市的鐵路控制性工程之一。此工程地貌屬于丘陵區域，地形起伏相當大，坡面植被發育。由于該地地質條件跟水文條件的影響，此鐵路隧道的施工特征如下：①施工工期較長。該鐵路隧道全長1964m，采取開挖方法、支護方法比較復雜多樣，由于鐵路隧道施工具有隱蔽、復雜的特征，延長了施工的工期。②地質條件復雜。此鐵路隧道地處丘陵地貌，地形起伏，相對高差距比較大，出現花崗巖等復雜的地質條件，可溶巖地段和地層破碎可能會出現涌突水、突泥地質等災害。另外，降雨量大，氣候條件較為復雜，不利于鐵路隧道施工的順利進行。③施工風險高。由于此鐵路隧道的地質以及氣候條件比較復雜，因此，鐵路隧道的施工技術要求比較高，難度比較高，增加了施工的風險。

三、各種復雜地質條件下鐵路隧道施工技術分析

（一）膨脹土圍巖地質條件的施工技術

膨脹土地層的鐵路隧道在開挖后，可能會導致圍巖變形現象，或者由于長期浸水而膨脹，風化而開裂等，導致圍巖失去良好的支撐力，破壞其穩定性。因此，在膨脹土地層中建造鐵路隧道，首先應該進行勘察圍巖壓力及其流變情況，掌握其變化規律。為了遵循減少對圍巖產生擾動的原則，適宜采取無爆破掘進法，采取用掘進機、風鎬、液壓鎬等開挖方式，合理減少圍巖暴露時間，及時進行襯砌處理，避免出現圍巖膨脹變形。不合適采取開挖方法的部分，可采取正臺階法、側壁導坑法和“眼鏡法”。

（二） 松散地層地質條件的施工技術

松散地層結構松散，容易出現坍塌現象。在此類地質條件下進行開挖鐵路隧道，應該盡量減少對圍巖的干擾，大多遵循先護后挖、密閉支撐、同時挖邊封閉的原則，或者采取超前注漿改良地層和控制地下水等方案。①超前支護。在鐵路隧道開挖前，采取超前支護方法，可避免在坑道掘進過程中出現坍塌現象。超前支護主要包括：超前錨桿方法、超前管棚法等。②超前小導管預注漿方法。超前小導管預注漿主要是根據開挖外輪廓線，按照規定的角度置入管壁帶孔的小導管，在施加壓力的同時，向管內壓注水泥，以增強巖體的穩定性，起到超前預支護作用。③降水、堵水方法。松散地層中的含水量，造成鐵路隧道施工中存在各種隱患。因此，在施工中兒科綜合采取輔助坑道內井點降水、深井泵降水、注漿堵水、洞外地面鐵路隧道兩側布點等方法。在鐵路隧道施工中，結合鐵路隧道埋深以及工程水文地質條件，綜合考慮技術經濟條件，從而采取可行性的技術，切實提高工程質量水平。

（三） 溶洞地質條件的施工技術

溶洞的溶蝕作用非常明顯，在鐵路隧道施工中難以會出現溶洞現象，因此，在溶洞地區修建鐵路隧道過程中，應該明確溶洞分布范圍、類型、巖層的穩定性、填充物以及地下水條件等，從而采取安全的施工方法。針對尚未發育的巖溶區，應該采取全面的預防措施，預防出現然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情況，從根本上確保施工的安全。在鐵路隧道穿過巖溶區中，其巖層比較穩定，且溶洞發育應該完整，地下水量不大的情況下，可考慮采取探孔或物探等方法，以掌握實際的地質條件。如果溶洞穿越暗河水囊等巖溶區，首先應該采取超前鉆探及時，提前解決施工中的排水問題。在突發量涌水、流石流泥、崩坍落石的情況下，可采取平導作為泄水通道，順利開辟掘進工作面積?？傊?，“引、堵、越、繞”[5]等方法可及時處理巖溶地段鐵路隧道出現的溶洞現象。

（四）流沙地質條件的施工技術

流沙大多呈糊漿狀，容易出現圍巖失穩坍塌、支護結構變形等危險情況，不利于安全的鐵路隧道施工。因此，在治理流沙地質情況之前，應該先及時處理水流情況，特別需要減少沙層的含水量。在流沙地質條件下，可采取以下綜合處理措施：首先了解流沙特性以及地質構成結構，分析粒徑分布、塑性指數等，從而采取因地制宜的治理方案。在開挖過程中，采取自上而下分部進行，先護后挖，密閉支撐，邊挖邊封閉，控制沙粒從支撐縫隙中流出?；蛘卟扇〕白{技術，以改善圍巖結構，再繼續開挖，避免對洞身襯砌造成破壞。按照施工組織設計要求，結合施工現場實際條件，從而制定可行性、經濟性的施工方法，確保施工質量的提高。

結束語

鐵路隧道施工直接關系到交通建設問題，在鐵路隧道施工復雜的地質條件下，必須采取安全穩定的地質勘探和施工技術，確保施工的順利完成。在鐵路隧道施工過程中，施工人員必須不斷提高自身的專業水平與綜合素質，遵循相關的質量規范要求，在各個工程環節實現全方位、多層次的施工技術措施，克服施工中出現的各種復雜地質條件，以提高鐵路隧道施工工程質量，創造更大的經濟效益與社會效益，樹立我國交通建設事業的可持續發展目標。

參考文獻

[1]陳昇輝. 復雜地質條件下隧道施工技術和安全管理[J]. 中華民居(下旬刊),2014,（01）.

[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,（01）.

[3]程飛. 淺談復雜地質條件下隧道施工技術[J]. 中華民居(下旬刊),2014,（05）.