复杂地质条件下铁路隧道施工技术探讨张亚杰

复杂地质条件下铁路隧道施工技术探讨张亚杰

张亚杰

中交二公局第六工程有限公司713705

摘要：随着我国经济的快速发展和科学水平的不断提高，近年来铁路工程施工中的隧道工程数量在不断增多。由于隧道工程施工本身的工艺比较复杂，且容易受到地质条件等因素的影响，需要针对不同的复杂地质条件来采取相应的施工技术进行处理，避免出现各种突发性灾害事故而造成经济损失和人员伤亡。

关键词：复杂地质条件；铁路隧道；施工技术

引言

由于部分地区的地质条件相对复杂，在无形中加剧了铁路隧道施工的难度。因此，在对铁路隧道施工技术进行综合阐述的基础上，分析了复杂地质条件下的铁路隧道施工所面临的难点，并论述了复杂地质条件下铁路隧道施工的技术要点，以期为相关人士提供借鉴和参考。

1铁路隧道施工技术

基于复杂地质条件下，全断面开挖法的应用十分常见。全断面开挖法是指在对铁路隧道的轮廓进行充分了解的基础上，借助于一次性爆破形成的隧道，通过衬砌和完善支护结构，完成隧道建设。全断面开挖法工作面较大，能够容纳大型机械的施工，具有较高的应用价值。在运用该方法建设隧道的过程中，应注重维持围岩结构的稳定性。台阶开挖法也是1种常见的铁路隧道施工技术，基于横向视角将掌子面分为2~3个部分，分段进行挖掘。该技术具有适用范围广的特点，施工操作便捷，但容易受到外部条件的干扰，在复杂地质构造下使用具有一定的挑战性。针对软弱围岩的施工，由于无法应用全断面开挖法，大多采取分部分挖掘技术。分部分开挖技术主要包括环形开挖、双侧壁导坑和中隔壁法3种典型形式。其中，环形开挖方法有助于强化施工的安全性，工作面较为稳定，双侧壁导坑法能够在确保支护结构安全的基础上，由两侧向中间开挖，有效缓解了软弱围岩的承载压力，实现了对地表沉降问题的有效防范。但导坑法的施工成本较高，且工序较为繁琐，一般不采用。中隔壁法是指按照由上到下的顺序开挖，且在开挖后及时进行锚喷处理，连接中隔墙。在隧道施工过程中，围岩结构是否稳定直接影响到开挖技术的选择，并在综合考虑工期以及成本的基础上，选择适宜的施工方案，从整体上提升隧道施工的可行性。

2复杂地质条件下的铁路隧道施工所面临的难点

2.1地质问题

在目前的施工当中，岩爆以及膨胀岩、大断层带等问题时影响严重且复杂的地质问题。其中，岩爆是1种低下施工中常见的动力破坏现象，施工人员在进行挖掘工作时，受到岩爆的影响，其工作面会出现十分严重的破坏，并造成大面积的人员伤亡。部分严重的岩爆现象，还会达到6级以上的震级，持续数月；膨胀岩是指位于地层当中的软岩，这部分地层内容物内部含有大规模的亲水矿物，一旦受到潮湿影响或者环境湿度大，其体积会发生剧烈变化，并对周边的围岩产生一定程度的剧烈扰动；大断层带是常见的地质问题，施工过程中受到断层带影响，会出现塌方、突涌水现象。一般在深埋隧道工程当中，区域性断层概率极高，受到断层影响，施工进度和施工安全也会出现一定程度的波动。

2.2施工人员问题

铁路隧道施工当中施工人员的主要问题集中在技术和理念2方面。技术方面，施工人员需要具备高超的施工技术以此来应对铁路隧道施工当中复杂的地质环境。针对环境变化情况施工人员需要对施工计划以及施工方案进行调整，以此来保障施工质量和施工稳定性。但就目前国内的铁路隧道施工环境来看，大部分施工方在进行隧道施工时，并不能够根据具体的地质条件进行科学的技术选择，一旦技术能力与实际的施工环境需要不相符，就会造成严重危害。理念方面，施工方需要具备较高的安全防控意识和危险识别意识，从而保证施工过程中能够对地质环境可能带来的影响进行优先判断。但目前施工团队在进行施工进程和施工管理时，并没有充分意识到施工安全与现场环境的关联。尤其在复杂地质环境条件下，施工方本应当为施工人员树立起应对复杂环境的风险识别意识和安全施工能力，但事实上，大部分施工方案的设定并没有依托复杂地质环境做出相应调整，相反的，部分施工方还受到自身条件的制约，仅能够凭借已有工作经验进行施工指导，这无疑又为施工安全增添了不可控因素。

3复杂地质条件下铁路隧道施工的技术要点

3.1支护技术

在支护技术方面，施工团队需要采用超前支护方案，通过进行水平与加固的方式，帮助掌子面能优先形成稳定的支护形式。在支护施工中，隧道内部的掌子面应将隧道轮廓线为基准线，通过运用导管注浆策略，实现围护强度的提升。为了保证超前支护具备较高强度，能应对复杂的地质条件，一般还会采用焊接策略，将管棚和钢架进行焊接，使围岩强度达到标准要求。

3.2锚杆技术

锚杆技术主要应对的是复杂地质条件下围岩可能出现的位移问题。围岩一旦发生位移，可能导致掌子面出现严重移动，因此，施工人员需要通过对掌子面进行锚杆设置，通过锚杆对断面位移进行控制，从而降低围岩、掌子面乃至于支护存在的变形问题。在实际的施工环境中，施工人员通常选取玻璃纤维材料锚杆，这种材料锚杆设备具有易切割特性，方便加工。通过将其切割为长度20m以内锚杆件，进行断面围岩的锚固，效果十分理想。

3.3混凝土封闭技术

混凝土封闭技术主要实现的是掌子面支护强度的提升，在隧道施工当中，施工人员运用高强度混凝土灌注技术，能促使掌子面可以借助混凝土强度得到稳定性的加强。预留核心土的目的在于帮助掌子面提升整体稳定性，从而避免塌方问题的出现。通常情况下，预留核心土作为掌子面施工的最后阶段，经济效益较高、施工方法简单，十分受施工方青睐。

3.4施工面支护衬砌技术

3.4.1第1阶段

第1阶段当中，施工方首先需要选定混凝土施工技术，为了能够维持施工面的早期强度，施工方一般采用喷射施工方法，进行混凝土灌注，完成灌注的围岩强度抗压标准需要达到10MPa以上。随后需要进行锚固施工，施工人员需要根据施工方案设定的间距进行锚杆布设，利用锚杆强度对一定深度内的施工面围岩部分进行加固。锚杆强度需要达到设定标准要求，能够达到围岩传来的荷载强度要求。最后进行钢架装设。在隧道施工中，钢架根据基本形态可分为分型钢架及格栅钢架2种类型。不同的施工面环境，施工方需要选择不同的钢架类型和支护方案，如格栅钢架可以与工字钢组成联合，形成于锚固结构相适应的支护系统。

3.4.2第2阶段

第2个阶段的衬砌以第一阶段的施工效果为标准。当支护施工强度已经满足了预期的位移控制要求后，方可进行衬砌施工。施工方通过进行二次衬砌施工，能在一定程度上避免围岩应用中由于压力作用的变化而造成的变形，提高施工面的整体安全等级。通常情况下，在施工面内部，二次衬砌主要借助混凝土浇筑技术，对仰拱和边墙2部分进行连接，提升整个施工面的连续性。在完成衬砌施工之后，施工人员还需要利用相同强度等级混凝土对衬砌位置进行回填，避免出现衬砌孔洞问题，保证隧道具有较高的强度安全等级。

结语

由于在复杂的地质环境下进行铁路隧道施工具有较强的挑战性，因此，施工方应当从支护技术、锚杆技术、混凝土封闭技术、施工面支护衬砌技术几方面进行优化，为隧道施工的有序进行提供技术保障，防范隧道施工不规范所引发的地质灾害，确保隧道能够如期交付。

参考文献

[1]徐颖．对复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究［J］．建筑技术开发，2017，(17)．

[2]王振宇．复杂地质条件下铁路隧道施工技术探究［J］．建材与装饰，2016，(24)．

[3]梁中勇，饶军应，聂凯良，等.复杂地质条件下隧道型钢拱架协同支护研究[J].铁道建筑，2018，58（9）：46–49.