復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的鐵路隧道施工技術(shù)分析

焦云洲

摘 要：隧道施工中，力學(xué)形態(tài)、地質(zhì)條件都是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化的，不同的施工技術(shù)對(duì)整個(gè)隧道的影響是不同的，施工技術(shù)的選擇直接決定隧道建設(shè)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣和安全與否。因此，必須結(jié)合隧道施工的主要外在因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，保證隧道施工的質(zhì)量與安全。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；鐵路隧道；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）18-0112-01

1 復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境對(duì)鐵路隧道施工的影響

我國(guó)南北跨度大，地質(zhì)條件復(fù)雜，多種地形、地貌共存，而復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境往往會(huì)對(duì)鐵路施工工程帶來(lái)較大的困難，不僅會(huì)增加施工難度，還會(huì)增加施工成本，為了縮短施工路線，提高線路標(biāo)準(zhǔn)，鐵路工程存在很多隧道施工。同時(shí)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展較快，現(xiàn)代鐵路網(wǎng)基本成熟，在這種情況下要求建設(shè)四通八達(dá)、縱橫交錯(cuò)的鐵路網(wǎng)。但鐵路隧道一般建立在高山、河谷附近，地質(zhì)條件復(fù)雜，導(dǎo)致隧道施工難度不斷增加。

鐵路隧道施工中，經(jīng)常出現(xiàn)多種地質(zhì)問(wèn)題，如喀斯卡特地質(zhì)隧道施工中，出現(xiàn)巖溶、突泥涌水問(wèn)題，活動(dòng)斷裂層區(qū)域隧道施工出現(xiàn)高地溫災(zāi)害、斷層破碎帶等情況，還有國(guó)內(nèi)的很多隧道建設(shè)中，出現(xiàn)偏壓、巖爆、瓦斯爆炸等地質(zhì)原因?qū)е碌氖┕?wèn)題，如不能有效處理這些地質(zhì)問(wèn)題，很容易造成不同程度地人員傷亡、機(jī)械設(shè)備損壞以及人力資源浪費(fèi)，另外，也會(huì)帶來(lái)較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，由此可見(jiàn)在鐵路隧道中，復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境會(huì)對(duì)施工建設(shè)帶來(lái)高難度性，要想解決隧道施工中的問(wèn)題，就要對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析，提高施工技術(shù)水平。

2 不同復(fù)雜地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工技術(shù)分析

2.1 巖溶地質(zhì)條件下的隧道施工技術(shù)

巖溶地質(zhì)條件下的隧道施工是隧洞工程施工過(guò)程中非常重要的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。巖溶地質(zhì)條件下，存在涌水涌泥、洞頂?shù)乇硖任ｋU(xiǎn)性，因此，施工難度必然很大。如若不能針對(duì)相應(yīng)可能產(chǎn)生的問(wèn)題和現(xiàn)象及時(shí)采取有效的措施，那么，整個(gè)隧道工程的施工質(zhì)量和進(jìn)度必然會(huì)受到嚴(yán)重的影響。在巖溶地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道施工，必須要做好以下兩點(diǎn)。

（1）隧道施工必須因地制宜，在隧道施工前，首先應(yīng)對(duì)整個(gè)隧道工程所處地區(qū)的地形和外貌等進(jìn)行調(diào)查，及時(shí)且全面地掌握這個(gè)地區(qū)的地形以及水文地質(zhì)情況等，及時(shí)采取封堵措施或根據(jù)開(kāi)挖揭示情況增加泄水措施，使整個(gè)隧道工程可能出現(xiàn)的問(wèn)題在可控范圍內(nèi)。（2）施工人員的開(kāi)挖方法是影響穩(wěn)定性的一個(gè)最重要的因素。在隧道工程的施工過(guò)程中，應(yīng)靈活地采用躲避涌動(dòng)的方式進(jìn)行開(kāi)挖。施工時(shí)盡量不破壞管道原狀，不激活巖溶管道。如施工出現(xiàn)涌水涌泥，應(yīng)及時(shí)采取疏排地下水，穩(wěn)定固結(jié)的原則處理。

2.2 隧道襯砌施工技術(shù)

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，隧道出現(xiàn)裂縫的主要原因是由于環(huán)境的溫度或濕度以及鋼筋使用情況不當(dāng)導(dǎo)致的，除此之外，如果我們不能對(duì)施工技術(shù)水平存在的缺陷進(jìn)行研究，會(huì)對(duì)整個(gè)隧道裂縫的出現(xiàn)產(chǎn)生影響，從而影響整個(gè)隧道施工過(guò)程中的質(zhì)量和進(jìn)度控制。因此，在彌補(bǔ)裂縫的過(guò)程中，我們可以通過(guò)以下幾個(gè)措施進(jìn)行預(yù)防。

（1）應(yīng)通過(guò)選用比較優(yōu)質(zhì)的施工原材料，最大限度地減少施工過(guò)程中的變形問(wèn)題。而且，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要確保對(duì)混凝土進(jìn)行配合比試驗(yàn)，科學(xué)地減少、控制和預(yù)防整個(gè)施工過(guò)程中襯砌收縮型的變量問(wèn)題。除此之外，對(duì)于較為復(fù)雜地質(zhì)條件下的各個(gè)工程和項(xiàng)目，在建設(shè)的過(guò)程中主要采用的是硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥和其他類型的水泥存在著較大的差異，最好在施工過(guò)程中采用同種水泥，不要與其他類型的水泥進(jìn)行混用，導(dǎo)致材料出現(xiàn)不純或摻和石塊等情況，這對(duì)襯砌裂縫控制非常有效。（2）在對(duì)隧道進(jìn)行施工的過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)整個(gè)混凝土施工過(guò)程中的工藝的使用情況以及工藝流程的監(jiān)管，從而解決模版襯砌搗固等問(wèn)題的發(fā)生。除此之外，必須解決好襯砌混凝土在氧化方面的主要問(wèn)題，從而保證混凝土施工完成的主要溫濕度，這對(duì)降低和減少施工過(guò)程中的產(chǎn)水量非常有效，從而能對(duì)收縮性病害進(jìn)行早期的控制。（3）在對(duì)地下水進(jìn)行綜合整治的過(guò)程中，必須按照規(guī)定和要求對(duì)出現(xiàn)的各種水源進(jìn)行綜合整治，堅(jiān)持以排位主，堵排結(jié)合的原則。在隧道的施工過(guò)程中，必須采用復(fù)合防水板，并加強(qiáng)防水板的焊接工藝控制以及止水帶的埋設(shè)質(zhì)量，盡量選用良好的建材，使材料的柔性變高，延展性變大。

2.3 膨脹性地壓條件下的施工技術(shù)

目前膨脹巖隧道無(wú)設(shè)計(jì)規(guī)范，尤其對(duì)弱膨脹巖，設(shè)計(jì)一般未采取加強(qiáng)措施，而且由于施工期間因底層穩(wěn)定性好，無(wú)水，所以施工期間變形較穩(wěn)定，但隧道貫通后，改變了地下水的運(yùn)移環(huán)境，隧道變成地下水的排泄通道，導(dǎo)致圍巖遇水膨脹，引起隧道運(yùn)營(yíng)期間開(kāi)裂、掉塊，嚴(yán)重威脅運(yùn)營(yíng)安全。因此，施工前一定高度重視地質(zhì)及水文地質(zhì)的判識(shí)，及時(shí)評(píng)價(jià)地下水對(duì)圍巖的危害。開(kāi)挖期間，加強(qiáng)圍巖量測(cè)工作，并根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)優(yōu)化工程措施，確保施工安全。

2.4 高壓富水?dāng)鄬?/p>

斷層是隧道開(kāi)挖最常見(jiàn)的地質(zhì)不良現(xiàn)象，是隧道最不穩(wěn)定的區(qū)段，同時(shí)也是地下暗河、淤泥的儲(chǔ)存地，是引起隧道塌方、涌泥等安全風(fēng)險(xiǎn)的主要原因。施工前應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，對(duì)斷層位置，長(zhǎng)度以及地下水位進(jìn)行準(zhǔn)確分析，并提前采取排水降壓措施，如迂回導(dǎo)坑超前泄水或超前鉆孔泄水等措施。同時(shí)加強(qiáng)隧道的超前支護(hù)措施，及時(shí)采取帷幕注漿等對(duì)圍巖進(jìn)行加強(qiáng)。

2.5 高地應(yīng)力軟巖

高地應(yīng)力軟巖施工主要問(wèn)題是大變形，因軟巖本身強(qiáng)度低，在高地應(yīng)力作用下，開(kāi)挖后會(huì)發(fā)生較大的塑性變形。其主要施工措施（1）調(diào)整斷面形狀，斷面形式以圓形斷面最優(yōu)。（2）加快仰拱施工進(jìn)度，盡快封閉成環(huán)，盡早發(fā)揮初期支護(hù)的的作用。（3）采用長(zhǎng)錨桿對(duì)拱腳進(jìn)行加固。（4）提高支護(hù)鋼架的承載能力。（5）加強(qiáng)襯砌承載力并盡快施作，在高地應(yīng)力軟巖隧道，圍巖變形持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，等圍巖穩(wěn)定后施工襯砌非常困難，因此，應(yīng)根據(jù)變形量測(cè)數(shù)據(jù)選定合適時(shí)間施工襯砌，但過(guò)早施工襯砌也會(huì)導(dǎo)致襯砌開(kāi)裂等病害，如蘭渝鐵路多次發(fā)生襯砌開(kāi)裂導(dǎo)致拆換。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)的改進(jìn)措施

3.1 改善技術(shù)

引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的爆破精準(zhǔn)控制技術(shù)和隧道開(kāi)挖技術(shù)，與國(guó)內(nèi)已有的較成熟的爆破技術(shù)相結(jié)合，整理出符合我國(guó)地質(zhì)巖性的隧道施工技術(shù)。施工中，應(yīng)對(duì)巖層進(jìn)行相應(yīng)的加固和支護(hù)工作，通過(guò)改善加固、支護(hù)技術(shù)，提高巖層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。如遇到較松散或空隙較大巖層，可通過(guò)注漿技術(shù)改變巖層結(jié)構(gòu)，提高其強(qiáng)度和承載力，為隧道施工提供更有力的保障。

3.2 加強(qiáng)防護(hù)

鐵路隧道施工與施工地域的地質(zhì)條件是密切相關(guān)的，施工前需要對(duì)水文、地質(zhì)進(jìn)行實(shí)地勘察，制定初步施工方案和相應(yīng)的防護(hù)措施，確定設(shè)備的選擇。施工過(guò)程中，了解巖層的類型及相應(yīng)特性，分析其受力特性，同時(shí)降低地下水的影響；做好施工過(guò)程中各項(xiàng)安全防護(hù)措施，加強(qiáng)過(guò)程中監(jiān)督，避免各類安全隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，滿足現(xiàn)代運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展需求，要重視現(xiàn)代鐵路隧道的建設(shè)。在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行的隧道施工工程，要根據(jù)地質(zhì)要求選擇合適的施工技術(shù)，相關(guān)人員要嚴(yán)格按照隧道施工要求靈活運(yùn)用施工技術(shù)，從多方面、多層次的分析復(fù)雜地質(zhì)因素，以此來(lái)提高隧道施工的質(zhì)量和施工安全性，實(shí)現(xiàn)完善我國(guó)的交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展目標(biāo)。

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