复杂地质条件下铁路隧道施工技术探讨

李文利

中铁十七局集团第五工程有限公司 山西太原 030032

1 工程概况

畹町隧道位于戛中车站与畹町车站区间，起讫里程DK322+645-DK328+640，全长5995m，全隧除DK322+645-DK323+300.58m位 于 半 径R=1600m的 左 偏 曲 线 上、DK327+508.72-DK328+640 段 1131.28m 位于半径 R=1600m 的右偏曲线上外，其余地段均为直线。隧道最大埋深约670m。

畹町隧道DK326+700-DK326+850段通过法帕--畹町断层。为尽量减小该段地下水涌出，避免对环境产生较大影响；同时避免断裂段发生突泥涌水等地质灾害，加固围岩，减小涌水量，确保施工安全，本段采取超前帷幕注浆的方式进行施工。

2 铁路隧道施工中出现的复杂地质条件及危害

畹町隧道DK326+700-DK326+850段通过法帕--畹町断层，该断层位于可溶岩与非可溶岩接触带，且断裂在平面上分别与线路DK328+900右侧约500m处的法坡水库和DK328+750右侧705m处的Csh-WD-6号泉点（下降泉）相交，洞身与断层相交处的线路标高低于水库面约57m，低于泉点出水口约60m，地勘资料预测该断裂导水性较强，贮水空间大，极易引起水库和泉点失水。其破碎带宽度50-100m，影响带宽度100-200m，为富水带，导水性较强，贮水空间大，且该段内深孔DZ-WD-03地温随埋深增大而降低，该段下部可能有流动的地下水，在隧道掘进时，断层破碎带及其影响带可能出现涌水、突泥现象[1]。

施工洞段地质条件较复杂，断层破碎带与地下水系连通，地下水补给充足且于断裂、裂隙发育部位相对富集，隧道施工过程中易引发隧道坍塌、突水、突泥等地质灾害，对铁路工程的危害程度大。同时会袭夺和疏干重要泉水点，造成重要水库渗漏、诱发地面重要建筑物地基失稳，对环境影响程度大。

3 针对铁路隧道穿越断层采用的施工方案

该段设计为V级围岩抗震设防地段（地震动峰值加速度为0.2g），二次衬砌按承受0.5MPa的均匀静水压力设计，采用Vc3型复合式衬砌，拱部采用Ф60中管棚，拱部锚杆采用Ф25中空注浆锚杆，边墙采用Ф22砂浆锚杆。

对该富水断层地段采取“以堵为主、限量排放”的地下水处理原则，施工前必须先进行超前地质预报及超前钻孔排水，根据地质材料分析结果采用超前帷幕注浆方式，注浆完成后再进行开挖、支护及衬砌施工。

3.1 超前地质预报技术

对于本段畹町隧道DK326+700-DK326+850穿越法帕-畹町断裂地段地下水发育的实际情况，采取“地质-物探-钻探”的综合预测预报方法，以地质分析法为基础，以物探法为普遍手段，以超前钻探法对重点异常地段决策，建立施工超前地质预报体系[2]。隧道超前地质预报预测的工作要求主要有：地质调查法、地震波反射法（TSP203）、地质雷达、红外探测、时域瞬变电磁法、超前地质水平钻孔。

对于各种预报手段获得的分析资料进行归纳、分析、对比和相互印证，提出最终预报成果和工程措施建议，指导隧道施工，并确定下一步预报的方案和各项预报手段工作计划。根据超前地质预报预测的结果，优化调整注浆段落、注浆参数、注浆范围及注浆方式等。

3.2 超前帷幕注浆技术

3.2.1 注浆方案设计

在透水岩（土）内，以加固岩（土）体，封堵地下水运移通道为目的，通过注浆在隧道开挖轮廓周边一定范围形成“桶”状注浆固结体的注浆方法。帷幕注浆后出水量控制在不大于5m3/m·d，以防止或减少隧道施工引起地表水库和泉点失水。注浆扩散半径按2m考虑。

3.2.2 注浆材料及注浆压力

注浆材料采用水泥浆加水玻璃为主，浆液配比参数根据实际地质情况及注浆的不同时段试验确定；注浆压力为静水压力+1MPa，终压为2-3倍静水压力。

3.2.3 注浆工艺及要求

注浆前，先进行注浆试验，初步掌握浆液充填率、注水量、浆液配合比、凝胶时间、浆液扩散半径、注浆终压等指标。钻孔和注浆顺序按由下到上、由外到内、由远水源处向近水源处、间隔跳孔四个原则进行。

3.2.4 注浆结束标准

单孔结束标准为注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min以上，且进浆速度为开始进浆速度的1/4，注浆结束时的进浆量小于20L/min。全段结束标准为所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注现象[3]。

3.2.5 注浆机具及连接方式

三缸高压灌浆泵；灌浆孔采用孔口封闭器或液压塞；三参数自动灌浆记录仪；高压钢丝编织胶管、防震压力表；

3.2.6 注浆效果评价

根据现场钻孔涌水情况分析，注浆施工完成后，通过表观质量检查，检查孔无涌水现象通过超前帷幕注浆施工技术；达到并满足“以堵为主、限量排放”的原则。为后续洞内开挖、支护及衬砌施工创造良好条件，保证了施工进度要求。

该项方案在隧道工程后续断层段落施工当中得到了广泛的重视和应用。

4 结语

随着铁路事业不断发展，铁路建设在收获卓越成果的同时也暴露出诸多问题。特别是面对一些复杂地质条件，铁路隧道施工一旦出现安全事故或引发地质灾害，必然造成不可估量的人身财产损伤，本文对复杂地质条件下的铁路隧道穿越断层施工技术的分析和研究，从中可以总结出在铁路隧道施工过程当中，如果必须要通过一些特殊地质区域，那么相关施工单位需要对各种不同类型的地质条件进行针对性分析，并且通过各项保障措施来保证整个铁路隧道施工的质量和安全。