复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

王洪卫

摘要：本文分析了影响铁路隧道施工的复杂地质条件，针对复杂地质条件下浅埋偏压隧道的施工技术，以及软弱围岩隧道的施工技术特点进行详细探究。

关键词：复杂地质；铁路隧道；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

引言

铁路隧道是为帮助在铁路线路铺设过程克服崇山峻岭等高程障碍和江海湖泊、城镇工矿等平面障碍而进行的地下通道施工工程。在铁路隧道施工中都可能会遇到复杂的地质条件和高难度的技术问题，加强对这些因素的勘探和研究，有利于保障人民群众的生命财产安全和我国社会主义现代化建设的发展。

一、影响铁路隧道施工的复杂地质条件分析

1、不良地质条件

不良地质现象的存在缘于地球外动力、太阳能、重力能等共同作用下引起的各种不利于工程施工的地质现象。比如泥石流、滑波、岩溶、湿陷性黄土、断层、土洞、煤层瓦斯、粉砂层、云母片岩等。在这些不良地质条件下修建隧道很容易发生瓦斯爆炸、塌方、围岩变形、突水、突泥、下沉等事故。

2、特殊地质环境

特殊地质环境主要存在于：开采煤炭留下的大量的采空区、常见于黄土高原地区的黄土洞穴潜蚀地貌、人工回填区、地下国道、地下建筑、城市地下隧道、地铁等。在这样的特殊地质环境下进行施工容易发生隧道坍塌、变形、下沉、破坏地表构筑物、引发交通事故等不良后果。

在复杂地质条件下进行铁路隧道施工很容易发生重大安全事故，而且这些灾害性事件是难以避免的，具有频率高、突发性强、危害严重、原因复杂等特点。据统计，在东秦岭隧道修建中发生的塌方、涌水事故致4人伤亡，在马鹿箐隧道修建中发生的特大突水突泥事故致11人伤亡，在董家山隧道修建中发生的瓦斯大爆炸事故致44人伤亡，在北京地铁10号线地铁隧道修建中发生的大塌方事故致6人伤亡．．．．．．种种事件给我们留下了惨痛的教训，给社会带来了重大的损失[1]。

二、复杂地质条件下浅埋偏压隧道的施工技术特点

浅埋偏压是复杂地质条件的一种，建设浅埋偏压隧道需要克服这种复杂地质，才能够避免发生突发性安全事故，确保人们的生命财产安全。为了更好地解决浅埋偏压隧道中遇到的问题，突破这种不良地质条件的限制，提高铁路隧道的施工技术水平，我们需要了解浅埋偏压隧道的特点和浅埋偏压隧道下的施工要求。浅埋偏压是一种不利于施工的复杂地质条件，在这种复杂地质条件下施工容易发生地质变形，并且地质变形的幅度通常比较大，往往会在短时间内发生较大的安全事故，对人们的生命财产安全造成极大的威胁。与其他隧道相比，浅埋隧道的埋深相对较浅，其覆盖层因而也会较浅，这就导致浅埋隧道难以独立成拱，容易导致地表沉陷或塌方，在施工过程中容易因为地层损失导致地表移动，不仅会对铁路隧道施工，对周边环境也会造成极大的危害。一旦在铁路隧道施工中遇到这样的地质条件，对支护、开挖、排水、衬砌等施工技术与施工方法都带来了极大的挑战，加大了铁路隧道施工的难度系数。因此，一定要充分认识到这种复杂地质条件的危害性，认清这种地质条件的特点及特性，对可能会发生的各种地质灾害做到提前预知，采取积极有效的施工技术与施工方法，制定出有针对性的施工方案，避免发生一些突发性事故。在隧道开挖的过程中，要通过围岩的地质资料，准确掌握各个地段的地质特点，并定期做好地质变形监测，防止在施工阶段发生地质灾害。要通过研究围岩的特点及变形情况，分析围岩的变形时间与变形规律，制定出正确的施工参数，并根据施工的具体条件对施工参数适时调整，使施工参数更加符合隧道施工的要求，制定出完整的、系统的、科学的施工方案，避免在施工过程中发生地质灾害[2]。

三、复杂地质条件下软弱围岩隧道的施工技术特点

在明确软弱围岩隧道的特点之前，我们需要对隧道围岩有一定的了解。隧道围岩是建立在应力的基础之上的，是指隧道工程中存在应力的那部分岩体，能够对隧道的稳定性产生很大的影响。不同的地质条件下，围岩的特点及稳定性都有着很大的不同，因此，我们需要在研究软弱围岩隧道之前对各种地质条件进行分析，根据不同的地质特点选择合理的施工方法，改善围岩隧道的稳定性，使其能够产生合理的应力，对施工过程以及施工技术进行科学的管理，提高铁路隧道施工的经济效益与社会效益。此外，要根据隧道的地质条件以及具体的施工要求，合理确定围岩隧道的荷载量，保证隧道的荷载量能够在隧道结构所能接受的合理范围内，要对隧道工程的衬砌结构进行合理的分析，掌握好衬砌的种类与尺寸，根据衬砌结构的特点选择合理的劳动定额，再以此确定围岩隧道的消耗标准。

根据围岩隧道的特点，在施工技术方面要不断加以改进，尤其是隧道周围的地质判别技术方面。隧道地质判别技术对于施工能否顺利进行以及隧道工程的效益都有着非常大的影响，是施工中的一项非常重要的施工技术与施工工序。但是，隧道地质判别技术无论是国内还是在国外，都处于探索和研发的初级阶段，这项技术的研究还不够全面、成熟，很多国内外的地质判别和预测技术主要还是依靠一些地质判别仪器进行零星的预报工作，不够全面、系统和科学。总而言之，地质判别技术在目前，尚处于一种发展阶段，作为地下科学方面的重要组成部分，地质判别技术只有不断提升技术水平与应用水平，才能够满足铁路隧道施工的要求，形成一系列完善、完整、完备的科学技术体系。

四、加强隧道施工技术的有效策略探究

1、加强地质工作

地质条件的复杂是影响隧道施工最重要的因素，要改进隧道施工技术，就要在地质工作方面有所加强。现阶段，我国对地质工作研究较少，大部分隧道施工缺乏地质工作这一环节或者只关注地质环境的前期勘探，所以在这方面的工作急需加强。

一般而言，较科学的隧道地质工作应包含三个方面的内容：前期的地质情况预测，施工中围岩的进一步调查及地质灾害监测，探讨与围岩相匹配的施工技术等。前期预测是指在施工前，由专家和隧道工作者运用仪器探测和地面调查等方法，初步了解施工地的地质构造，判断隧道可建与否以及运用何种施工技术进行钻探；施工过程中，对岩石的调查和鉴定包括岩层自身结构、受力状况和岩层周围的地质状况，如地下水等，随着施工进展对其进行深入调查。对地质灾害的监测主要是指通过深入隧道，对塌方、突水、瓦斯爆炸等地质灾害进行监测，具体内容即是对岩层破碎带和不稳定的岩溶等进行识别，对地下水位进行监测以及对断层和煤系地层的确认识别，以保证施工阶段的安全性；经一系列识别监测后，在地质状况相对稳定的情况下，还要寻找与该岩层结构相对应的施工技术，以免在施工中诱发地质灾害。我国的地质工作还处于完善阶段，加强地质工作，对于铁路隧道施工的顺利开展和降低安全隐患有着重要的现实意义[3]。

2、改进施工技术

在铁路隧道施工过程中会遇到很多不同的地质灾害，如塌方、突水、岩爆以及随之产生的泥石流等，要确保施工工作的顺利、高效开展，除加强地质工作之外，还要采取安全有效的技术措施。总体来看，首先要改进预加固技术，即对相对脆弱和易破碎岩层进行注浆加固，增强其受力能力和稳定性，从而增强施工过程中其抗压能力，提高安全性；其次要改进支护技术，超前支护，加固施工设备，保障工作人员的生命安全；最后，要改进控制方法，采用自动化监测进行临空面控制，远离施工洞口，保障施工安全。以具体防治措施为例：塌方多是由于围岩脆弱、易破碎，在修建隧道时，可采用提高围岩的强度和抗压性的措施进行注浆，利用施工中常用的超前长管棚、超前锚杆及加固注浆、超前小导管注浆等施工措施加以预防；对于瓦斯地层，则需要降低瓦斯压力，采取钻孔排放的方式，减轻施工压力，同时要对其进行安全监测，利用瓦斯测定仪对其进行不间断地浓度监测，确保施工安全；对于石膏地层和山谷等地下水位较高的地段，或在岩层软弱、复杂的地质隧道施工过程所引起的渗漏水问题，应采用积极有效的防排水措施予以处理，某些地段还需加强通风，以确保隧道内铁路运行安全。

结束语

综上所述，复杂的地质条件为我国铁路事业的发展增加了许多技术上的难度，也给人民的生命财产造成了巨大的损失，我们应重视对地质地况的勘测，加强针对不同地质特征的铁路隧道施工技术的研究，以推动我国社会主义现代化建设的快速发展。

参考文献：

[1]王勇.浅议复杂地质条件下铁路隧道施工技术[J].科技创业家,2013（04）:27+30.

[2]钟玉刚.复杂地质条件下小断面隧道快速施工技术[J].铁道建筑技术,2013（09）:28-32.

[3]王洪毅.复杂地质条件下隧道施工技术的发展[J].门窗,2013（10）:130+133.