淺析復雜地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工技術

蔣澤斌

（北京鐵城建設監(jiān)理有限責任公司，北京 100039）

鐵路是我國交通系統(tǒng)重要的組成部分，在經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著十分重要的作用。隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展及人民生活水平的不斷提升，對鐵路運輸?shù)男枨蟛粩嘣鲩L，在這樣的背景下，我國加大了鐵路工程建設的力度，先后建造了“八橫八縱”的鐵路網(wǎng)絡，基本上實現(xiàn)了鐵路網(wǎng)絡的全國覆蓋。在鐵路建設過程中，特別是在中西部地區(qū)的鐵路網(wǎng)絡建設中，因地質(zhì)條件比較復雜，存在著很多技術方面的難題，特別是隧道工程的施工。

1 復雜地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工技術分析

目前，我國在復雜地質(zhì)條件下開展鐵路隧道工程施工時，常用的施工技術主要包括以下幾種。

（1）超前地質(zhì)預報技術。超前地質(zhì)預報主要包括隧道所在區(qū)域地質(zhì)分析與宏觀預報、隧道洞身不良地質(zhì)超前預報、超前鉆探和重大施工地質(zhì)災害臨近預警四部分。在這一環(huán)節(jié)中，施工企業(yè)應采用“全面正規(guī)、長短結(jié)合、貫穿全程、因地制宜”的原則，采用TSP超前地質(zhì)預報、地質(zhì)雷達探測、紅外探水、超前鉆孔探測等方式方法。這幾種方法都具有自己的優(yōu)勢，例如，TSP超前地質(zhì)預報能準確預報隧洞施工前方150m范圍內(nèi)的地質(zhì)條件與巖石特性，從而為施工工藝的及時調(diào)整提供參考；地質(zhì)雷達是TSP超前地質(zhì)預報的補充，能在地質(zhì)復雜地段對TSP超前地質(zhì)預報系統(tǒng)的異常點進行準確預報；紅外探水能快速而準確地進行測量，但對于水量和水壓等參數(shù)無法進行預測；超前探孔是在TSP超前地質(zhì)預報和紅外探水的基礎上，采用超前水平地質(zhì)鉆機鉆孔進行超前鉆探的行為，具體見圖1。在超前地質(zhì)預報時，施工單位應對這些技術進行綜合運用，從而從不同的方面及時發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的異常情況，并及時揭示異常情況，進而組成完整的地質(zhì)超前預報技術體系。

圖1 對復雜地質(zhì)條件下的隧道工程進行超前探孔布置示意圖

（2）開挖施工技術。在復雜地質(zhì)條件下開展鐵路隧道工程施工時，采用盾構(gòu)法進行隧道開挖的成本過高或地形條件限制，無法全面推行。因此，施工企業(yè)大部分采用人工鉆爆的方法，采用光面爆破控制技術，從而有效地進行隧道掘進，并控制周邊眼鉆孔間距和裝藥量以保證開挖邊線的平整度。

目前我國在隧道施工中已大力推行三臂鑿巖臺車、錨桿鉆機、濕噴機械手等機械化、智能化配套設備，以減少掌子面施工作業(yè)人員的數(shù)量，確保施工安全。

（3）初期支護施工技術。在初期支護施工處理環(huán)節(jié)，施工技術人員應根據(jù)隧道地質(zhì)圍巖的實際情況，科學地選擇支護方式，以有效提升隧道施工的安全性，并為后續(xù)的施工奠定良好的基礎。一般來說，在這一環(huán)節(jié)的施工中，根據(jù)隧道地質(zhì)圍巖情況，初期支護施工的方法主要以超前支護、鋼架支護、錨桿和鋼筋網(wǎng)片結(jié)合的錨噴支護以及素噴混凝土等形式。合理選擇初期支護方式，可以大大提高隧道施工的安全性和施工進度。

（4）監(jiān)控量測技術。在復雜的地質(zhì)條件下進行鐵路隧道施工，難度較大，容易遭遇圍巖位移的狀況。一旦在隧道施工中出現(xiàn)圍巖位移的問題，不僅會威脅隧道掌子面的穩(wěn)定性，還會威脅隧道整體施工的安全性。因此，施工技術人員還應加強對工程施工的監(jiān)控量測。對隧道進口特別是淺埋地段，要及時進行地表沉降監(jiān)測，隧道內(nèi)初期支護施工完成后，根據(jù)圍巖情況，確定監(jiān)測斷面間距。及時埋設拱頂沉降觀測標志和邊墻收斂觀測標志。按要求的頻率對觀測標志進行測量，記錄變化數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)變化速率，進行數(shù)據(jù)分析，指導隧道施工。對于變形較大，危及施工安全時可提前預警，避免發(fā)生安全事故。

（5）二次襯砌技術。在二次襯砌施工前，需要結(jié)合上一階段初期支護斷面掃描超欠情況、初支混凝土強度檢測結(jié)果、監(jiān)控量測穩(wěn)定性分析成果，符合相關要求，可以進行二次襯砌施工。二次襯砌可以有效提升整體施工的安全等級，增強鐵路隧道的抗壓能力，避免隧道的掌子面出現(xiàn)變形、位移的狀況。二次襯砌根據(jù)圍巖等級有不同的方式，一般分為鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土、抗?jié)B混凝土和一般混凝土等。

2 復雜地質(zhì)條件下提高鐵路隧道施工質(zhì)量的策略

（1）細致勘查施工地區(qū)的地質(zhì)情況。根據(jù)近年來施工經(jīng)驗，在鐵路隧道施工期間出現(xiàn)的問題，大都是施工團隊在施工前沒有細致進行地質(zhì)勘探，對施工所在地的地質(zhì)情況缺乏了解而導致的。因此，要想在復雜地質(zhì)條件下進行鐵路隧道工程施工，首先要全面收集當?shù)氐牡刭|(zhì)信息資料，了解當?shù)氐臍夂?、水文等諸多方面的信息，然后進行現(xiàn)場地質(zhì)勘探，詳細了解施工場地巖土層的情況、巖石類別，同時了解當?shù)厮?jīng)歷過的地質(zhì)災害情況，判斷該施工區(qū)域是否存在隱患。根據(jù)勘探的結(jié)果，合理設計，降低隧道施工過程中發(fā)生地質(zhì)災害狀況的概率，并降低災害發(fā)生后造成的危害程度。

（2）科學而合理地制定施工方案。在復雜地質(zhì)條件下進行鐵路隧道工程施工，還必須合理制定施工的方案，這也是在復雜地質(zhì)條件下進行鐵路隧道施工的核心工作。在實際施工中，如果制定的施工方案不合理，或者是采用比較經(jīng)濟但不合適的施工方式，極易導致工程進行中出現(xiàn)重大的安全事故，不僅影響工程施工的進度，還會嚴重威脅施工人員的生命安全。目前，我國在復雜地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工常用的施工技術主要包括淺埋偏壓隧道技術、軟弱圍巖隧道技術、地表滑坡隧道施工技術、洞外加固處理技術以及通風技術等。但采用哪種施工技術，都必須通過合理制定施工方案來進行選擇，確保選用的施工技術能夠符合當?shù)氐牡刭|(zhì)條件，能夠有效應對當?shù)氐牡刭|(zhì)災害。此外，在制定施工方案時，還必須制定災害事故應急預案，這樣在出現(xiàn)問題時，能夠根據(jù)應急預案，及時指引管理人員進行精準的處理，從而降低事故的危害性，確保施工的順利進行。

（3）提升施工人員的綜合素質(zhì)。在復雜地質(zhì)條件下進行鐵路隧道施工，施工人員的綜合素質(zhì)高低，直接關系到施工的質(zhì)量和安全。任何一條成功的鐵路隧道施工，不僅僅需要施工企業(yè)在技術層面的牢靠，還需要施工人員具備較強的操作水平與安全意識。但目前我國部分施工企業(yè)的工程施工人員素質(zhì)參差不齊，特別是新進的年輕工作人員，雖然具有較為豐富的理論知識，但極度缺乏工作經(jīng)驗，這在鐵路隧道施工中是致命的缺陷。因此，相關施工企業(yè)還必須加強對他們的技術和安全培訓，不斷提升他們的操作水平和安全意識，從而提升他們的綜合素質(zhì)，這樣才能確保施工的安全、穩(wěn)定進行，并提升施工的質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，在復雜的地質(zhì)條件下進行鐵路隧道施工，施工企業(yè)不僅要掌握相應的施工技術，還要在施工前細致勘查施工地區(qū)的地質(zhì)情況，科學而合理地制定施工方案，并提升施工人員的綜合素質(zhì)，這樣才能確保施工的安全、有序進行，不斷優(yōu)化施工的技術，提升施工的質(zhì)量。當然，這僅是筆者的一點淺見，希望能對相關施工企業(yè)在復雜地質(zhì)條件下進行鐵路隧道施工建設提供參考和借鑒。