復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)研究

韓浩

摘要：在社會不斷發(fā)展的過程中，交通方式的發(fā)展是時代進(jìn)步的主要表現(xiàn)，而鐵路的建設(shè)施工水平是交通行業(yè)發(fā)展的重要體現(xiàn)。在鐵路工程的施工中，需要建造大量的隧道工程，而在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道施工，是對鐵路隧道施工技術(shù)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，只有在鐵路建設(shè)中解決這一難題，才能有效的促進(jìn)鐵路行業(yè)的發(fā)展。本文將對淺埋偏壓和軟弱圍巖兩種復(fù)雜地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工技術(shù)進(jìn)行分析，探討在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行鐵路隧道施工的具體對策。

Abstract： In the process of continuous development of society， the development of traffic mode is the main manifestation of the progress of the times， and the construction level of railway construction is an important manifestation of the development of transportation industry. In the construction of railway engineering， it needs to build a large number of tunnel works， and tunnel construction in complex geological conditions is a severe test of the railway tunnel construction technology， only this problem can be solved in the railway construction， can the the railway industry development be effectively promoted. In this paper， the construction technology of railway tunnel under the condition of shallow buried and eccentric compression and weak surrounding rock is analyzed， and the concrete countermeasures of railway tunnel construction under complicated geological conditions are discussed.

關(guān)鍵詞：地質(zhì)條件；鐵路隧道；施工技術(shù)；淺埋偏壓；軟弱圍巖

Key words： geological conditions；railway tunnel；construction technology；shallow buried and eccentric compression；weak surrounding rock

中圖分類號：U455.49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0133-03

0 引言

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程中，我國的鐵路運(yùn)輸行業(yè)也取得了快速的發(fā)展，鐵路已經(jīng)成為目前最主要的運(yùn)輸方式。為了滿足人們對與鐵路更高的需求，我們必須提高鐵路建設(shè)技術(shù)水平，尤其是復(fù)雜地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工技術(shù)，提升工程施工質(zhì)量，保證這類鐵路隧道能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。在復(fù)雜地質(zhì)條件的鐵路隧道中，淺埋偏壓和軟弱圍巖是最常見的地質(zhì)條件，只有提高在這些地質(zhì)條件下的隧道施工技術(shù)，才能有效的減少復(fù)雜地質(zhì)條件對鐵路隧道的影響，提高鐵路運(yùn)行的安全性。因此，我們必須對復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)進(jìn)行研究。本文將對淺埋偏壓和軟弱圍巖兩種復(fù)雜地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工技術(shù)進(jìn)行分析，探討在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行鐵路隧道施工的具體對策。

1 復(fù)雜地質(zhì)條件下的常見地質(zhì)問題

1.1 大斷層帶

大斷層是鐵路工程中遭遇的危害系數(shù)高、比較典型的一種地復(fù)雜地質(zhì)狀況。一般來說，斷層破碎帶與塌方、高外水壓力、巷道突水和巷道涌水等事故存在一定的聯(lián)系。深埋長隧洞工程中常見的區(qū)域性斷層構(gòu)造對施工活動的危害極大，甚至有可能威脅到整個工程的成敗。這類地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展規(guī)模比較大，斷層數(shù)目多，具有一定的富水性，容易發(fā)生巷道突水或巷道涌水、涌泥等問題；地下水活動劇烈，施工時技術(shù)難度較高，并且對施工質(zhì)量有非常嚴(yán)格的要求。

1.2 巖溶

灰?guī)r地區(qū)巖溶地質(zhì)問題最為常見，容易引發(fā)突水、突泥。比如天生橋二級隧洞發(fā)生的巖溶突水、突泥，對工程影響極大，將工程遲滯了2年。

1.3 軟弱圍巖

為了掌握軟弱圍巖隧道施工的要點(diǎn)，我們必須充分了解隧道圍巖。所謂隧道圍巖，就是在應(yīng)力基礎(chǔ)上建立，在工程中能夠承載應(yīng)力的巖體，這部分巖體的質(zhì)量會對隧道工程的安全性造成巨大的影響。軟弱圍巖，顧名思義，就是巖質(zhì)軟弱，承載力、粘結(jié)力和巖體強(qiáng)度都比較差，結(jié)構(gòu)破碎節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體松散破碎的圍巖。這種結(jié)構(gòu)面比較軟弱的巖體在遇水時會快速軟化，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致塌方事故。在深埋隧洞中，受高地應(yīng)力的影響，軟弱巖體極易變形。加固巖體時技術(shù)難度較大，特別是支護(hù)結(jié)構(gòu)施工難度較大，如果技術(shù)控制不嚴(yán)格，就可能功虧一簣，導(dǎo)致圍巖垮塌，對現(xiàn)場的施工人員和機(jī)器設(shè)備構(gòu)成了極大的安全威脅，甚至有可能發(fā)生人身傷亡事故。

1.4 巖爆

在深埋地下工程施工中存在一種比較常見的動力破壞問題——巖爆。巖爆事故一旦發(fā)生，其造成的破壞力相當(dāng)巨大，比如嚴(yán)重的機(jī)毀人亡事故。在工程施工中發(fā)生的比較嚴(yán)重的巖爆，一般相當(dāng)于四、六級地震，持續(xù)時間為幾天，最長可持續(xù)數(shù)月。從巖爆成因來分析，其破壞力的大小主要取決于巖石強(qiáng)度對巖體內(nèi)部地應(yīng)力的抵御能力。一般來說，巖石本身就具有一定的脆性，在施工中必須提前探明圍巖構(gòu)造及其工程特性，重點(diǎn)針對巖爆問題提前制定現(xiàn)場應(yīng)急預(yù)案，以便在突發(fā)巖爆的緊急狀況下快速反應(yīng)，及時補(bǔ)救，降低施工損失。endprint

1.5 膨脹巖

軟巖當(dāng)中存在特殊膨脹巖，形狀似巖非巖、似土非土，含有大量親水礦物，具有極強(qiáng)的親水性，濕度變化時，體積十分容易產(chǎn)生極大變化，一旦變形受到約束力則會有較大內(nèi)應(yīng)力。通過盡量減少圍巖擾動以及設(shè)計(jì)防水結(jié)構(gòu)，保證隧洞濕度不致于出現(xiàn)較大變化，能夠比較有效地控制膨脹巖的危害。

1.6 淺埋偏壓

在眾多復(fù)雜地質(zhì)條件中，淺埋偏壓比較常見的一種，在這種地質(zhì)條件下進(jìn)行鐵路隧道施工，必須有效地克服其為隧道施工帶來的困難，提高隧道施工質(zhì)量，才能保證隧道在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，保證鐵路的正常運(yùn)營。為了妥善解決在淺埋偏壓地質(zhì)條件下進(jìn)行隧施工時存在的問題，消除這種地質(zhì)條件對施工過程的影響，我們必須充分掌握淺埋偏壓地質(zhì)特征，掌握在這種地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道施工的施工要點(diǎn)。淺埋偏壓地質(zhì)會對隧道施工產(chǎn)生不利影響，這種地質(zhì)更容易發(fā)生大幅度的變形，一旦出現(xiàn)變形現(xiàn)象，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故，嚴(yán)重印象施工進(jìn)度以及人們的生命安全。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工及對策

在我國鐵路建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量不斷增加的同時，復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工就業(yè)在逐漸增多，在進(jìn)行這類隧道工程的施工時，地質(zhì)災(zāi)害時影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為了減少施工中地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，提高隧道施工質(zhì)量，我們必須重視對復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)的研究，不斷改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，同時造好施工管理工作，保證隧道施工的正常進(jìn)行。

2.1 淺埋偏壓地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工方法

在淺埋偏壓地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道施工，隧道的埋深不足，覆蓋層的厚度也相對較薄，這就會造成隧道的獨(dú)立成拱存在較大的難度，極有可能造成地面的塌方，進(jìn)行施工時可能會因地層的損失產(chǎn)生地面的位移，不但影響隧道的施工質(zhì)量，而且會對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在進(jìn)行鐵路隧道施工時遇到淺埋偏壓地質(zhì)條件，施工中需要應(yīng)用的開挖、支護(hù)以及排水等方面的施工技術(shù)均面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，進(jìn)一步增加了隧道施工的難度，不利于施工質(zhì)量的控制。所以，在開始施工前，必須了解這類地質(zhì)可能存在的危險性，掌握其具有的特征，明確在施工過程中可能發(fā)生的各類問題，制定詳盡合理的施工方案以及突發(fā)問題的解決方案，將突發(fā)問題的影響控制在最小范圍內(nèi)，防止因其造成嚴(yán)重的后果。在進(jìn)行開挖施工時，必須根據(jù)圍巖的相關(guān)地質(zhì)信息，明確不同位置的地質(zhì)特征，同時對變形情況進(jìn)行隨時監(jiān)測，避免因地質(zhì)變形而影響隧道施工的正常進(jìn)行。此外，還要對圍巖的變形狀態(tài)進(jìn)行分析，掌握變形發(fā)生的時間與規(guī)律，采取最準(zhǔn)確的參數(shù)進(jìn)行施工，并且隨著施工的進(jìn)行以及地質(zhì)條件的變化對參數(shù)進(jìn)行及時的修改，保證工藝參數(shù)符合施工狀態(tài)的要求，做好地質(zhì)災(zāi)害的防治工作。

2.2 軟弱圍巖地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工方法

由于地質(zhì)的不同，圍巖的特征存在較大的區(qū)別，所以，在軟弱圍巖上進(jìn)行隧道施工前，必須對這種地質(zhì)進(jìn)行研究，按照地質(zhì)特點(diǎn)的區(qū)別來選擇適合的施工方式，有效地提高圍巖的穩(wěn)定性，保證產(chǎn)生的應(yīng)力更加合理，應(yīng)用先進(jìn)的施工及時，保證隧道施工能夠?qū)崿F(xiàn)最佳效果。與此同時，還要根據(jù)具體的地質(zhì)條件與工程需求，明確圍巖需要承受的荷載，以確保隧道的荷載可以滿足結(jié)構(gòu)的要求。此外，還需要科學(xué)的分析隧道中的襯砌結(jié)構(gòu)，有效控制襯砌的類型與尺寸，并以此確定圍巖隧道的消耗標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)軟弱圍巖的地質(zhì)特征，在進(jìn)行這類隧道的施工時，必須不斷提高施工技術(shù)水平，特別是施工地點(diǎn)周圍的地質(zhì)鑒別技術(shù)。提高地質(zhì)鑒別技術(shù)能夠?qū)λ淼朗┕さ捻樌M(jìn)行產(chǎn)生積極的影響，是一項(xiàng)關(guān)鍵的施工技術(shù)。然而，在目前的階段，地質(zhì)鑒別技術(shù)仍處于發(fā)展的最初時期，在這個階段中，地質(zhì)鑒別技術(shù)還不夠成熟，大部分的鑒別還需要使用地質(zhì)判別儀器進(jìn)行零星的鑒別，并且結(jié)果的系統(tǒng)性較差。因此，只有不斷地發(fā)展地質(zhì)鑒別技術(shù)，提高這類技術(shù)的應(yīng)用水平，才能夠滿足軟弱圍巖隧道施工的需求。

2.3 具體施工策略

2.3.1 提高地質(zhì)勘察技術(shù)水平

在目前的鐵路隧道施工中，我們還未對地質(zhì)條件引起足夠的重視，施工前的地質(zhì)勘察力度不足，一般情況下只是初步的了解地質(zhì)類型，再按照現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行盲目的施工，無法針對地質(zhì)條件發(fā)生的變化做出及時的反應(yīng)，提高了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率。想要對隧道施工區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行全面的了解，必須做好以下幾方面工作：第一，在隧道施工開始前進(jìn)行地質(zhì)狀態(tài)的預(yù)測，由專業(yè)的地質(zhì)勘察人員與施工人員共同使用勘察儀器，采用地面調(diào)查的方式對施工區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大致的了解，以確定隧道工程的施工可行性以及應(yīng)采用的施工技術(shù)。第二，在施工進(jìn)行時，需要對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行全面監(jiān)測，探尋適合圍巖具體情況的施工技術(shù)，并深入調(diào)查這一區(qū)域內(nèi)的巖石結(jié)構(gòu)、受力狀態(tài)以及地質(zhì)情況。第三，采取合理的方式進(jìn)行突水、塌方等災(zāi)害的檢測工作，并對不穩(wěn)定巖溶與巖層破碎帶進(jìn)行試爆，確保施工過程中的安全。

2.3.2 合理改進(jìn)隧道施工技術(shù)

為了有效地降低復(fù)雜地質(zhì)條件可能對鐵路隧道施工造成的危害，我們必須對隧道施工技術(shù)進(jìn)行合理的改進(jìn)，應(yīng)用最直接的方式解決復(fù)雜地質(zhì)問題。在改進(jìn)施工技術(shù)的同時，還要按照遇到復(fù)雜地質(zhì)的實(shí)際狀態(tài)，與現(xiàn)有的地質(zhì)狀態(tài)相關(guān)資料，為地質(zhì)條件的處理制定更加合理、更加完善的處理策略。為了做好地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作，必須從以下幾個方面入手：第一，充分了解施工地區(qū)的整體地質(zhì)條件，根據(jù)具體條件進(jìn)行事前的預(yù)防，有效減少施工中地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。第二，如果在施工中已經(jīng)發(fā)生了地質(zhì)災(zāi)害，必須對其進(jìn)行及時有效的處理，將地質(zhì)災(zāi)害對工程施工的影響控制在最小范圍內(nèi)。第三，在完成對地質(zhì)災(zāi)害的處理工作后，需要對整個處理過程進(jìn)行全面的總結(jié)，并做好相關(guān)記錄，以便為以后的處理工作提供有價值的參考。

2.3.3 人員安全意識的培養(yǎng)

在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行鐵路隧道工程的施工，施工過程的安全性會存在較多的影響因素，可能會產(chǎn)生不同的問題。想要盡量避免這些問題發(fā)生，就必須重視培養(yǎng)工作人員的安全意識，保證他們在工作中能夠全身心地投入到工作中，熟練掌握各項(xiàng)施工技術(shù)，防止因操作施工造成安全事故的發(fā)生，提高施工過程中的安全性，確保工作人員的人身安全以及施工的順利進(jìn)行，提高隧道施工質(zhì)量，促進(jìn)鐵路行業(yè)的發(fā)展。endprint

2.3.4 加強(qiáng)對施工過程的監(jiān)管

對于鐵路隧道工程而言，施工過程的監(jiān)管主要分為兩個層面，分別是來自政府部門的監(jiān)管以及施工單位的監(jiān)管。為了有效提高隧道施工質(zhì)量，我們必須同時提高兩個層面的監(jiān)管力度，對施工過程進(jìn)行全程的監(jiān)管，保證所有施工操作均符合復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工要求，減少安全事故的發(fā)生，在復(fù)雜地質(zhì)條件下建設(shè)出更多的優(yōu)質(zhì)鐵路隧道。

2.4 監(jiān)控量測及信息反饋技術(shù)的應(yīng)用

在目前大多數(shù)的隧道工程施工能夠中，都開始應(yīng)用監(jiān)控量測及信息反饋技術(shù)，這種技術(shù)已經(jīng)成為施工中的常用技術(shù)。應(yīng)用監(jiān)控量測及信息反饋技術(shù)，可以全面地對隧道中圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行全程監(jiān)控，并且可以為驗(yàn)證隧道施工設(shè)計(jì)的正確性與合理性提供有力的數(shù)據(jù)參考。特別是在施工風(fēng)險性較高的隧道工程中，在應(yīng)用特定的方法進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工時，或者在相同的地質(zhì)條件下應(yīng)用不同的技術(shù)時，都會面臨對施工效果的準(zhǔn)確評價。施工經(jīng)驗(yàn)雖然可以實(shí)現(xiàn)對比與參考，但是卻無法為有定量要求的工序提供有價值的數(shù)據(jù)資料，所以，應(yīng)用監(jiān)控量測及信息反饋技術(shù)對施工方法獲得的效果進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)對施工方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，是動態(tài)的信息化設(shè)計(jì)和施工的重要工作內(nèi)容。鐵路隧道工程的施工相對復(fù)雜，可以使用的施工方法種類較多，并且地質(zhì)條件存在較強(qiáng)的變化性，在對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證是無法對支護(hù)與圍巖之間的作用進(jìn)行模擬，造成在進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時使用的方法仍然是工程經(jīng)驗(yàn)類比法與半概率定值設(shè)計(jì)法等。在隧道施工過程中，監(jiān)控量測是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠發(fā)揮安全監(jiān)控的作用，并且可以對施工過程進(jìn)行指導(dǎo)，尤其是在淺埋偏壓與軟弱圍巖的地質(zhì)條件下，更需要提供這方面的支持。所以，監(jiān)控量測及信息反饋技術(shù)的應(yīng)用具有十分重要的意義。

3 結(jié)語

隨著道路交通事業(yè)的快速發(fā)展，鐵路隧道工程建設(shè)步伐不斷加速。目前國內(nèi)的許多鐵路隧道都穿梭在地質(zhì)狀況十分復(fù)雜的山川大河之間，在這些地區(qū)施工，技術(shù)難度非常高。為了保證施工活動在相對安全的環(huán)境中高效運(yùn)作，鐵路施工企業(yè)必須在工前進(jìn)行周密的地質(zhì)勘測，針對復(fù)雜地質(zhì)制定出比較科學(xué)的施工方案和應(yīng)急對策，全力確保安全施工?？傊?，只有持續(xù)改進(jìn)鐵路隧道施工技術(shù)，才能夠提高隧道工程建設(shè)水平，提高鐵路運(yùn)行的安全性。所以，我們必須重視復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)的改進(jìn)，防止地質(zhì)災(zāi)害對隧道施工產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，促進(jìn)隧道施工技術(shù)水平的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]李淵.復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工關(guān)鍵技術(shù)分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2016（09）.

[2]劉文俊.雁門關(guān)鐵路隧道軟弱圍巖段施工方法研究[J].中華民居（下旬刊），2014（09）.

[3]張培磊.鐵路隧道施工亟待解決的若干技術(shù)問題探討[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2014（01）.

[4]張民慶，黃鴻健，吳川.鐵路隧道施工圍巖變形安全等級的研究與應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報，2014（11）.

[5]劉興.鐵路隧道施工在復(fù)雜地質(zhì)條件下的技術(shù)應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（06）.

[6]王曉佳.復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工關(guān)鍵技術(shù)分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（06）.endprint