复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

刘国善

（中国水利水电第四工程局有限公司，西宁 810007）

1 铁路隧道施工中常见的复杂地质环境

1.1 岩溶环境

岩溶环境常见于我国西南地区的喀斯特地貌中，在该地质环境中施工会经常遇到渗水、涌泥、塌陷等严峻问题。如若进行铁路隧道施工，则需要相关技术部门运行3S 技术对施工区域的地质环境进行详细的勘察，并模拟出可能出现的地质问题，在处理地质问题的同时还要注意隧道的开挖一定要避开溶洞。

1.2 瓦斯环境

瓦斯环境一般是因为古代植物成煤期导致的，随着时间的推移，瓦斯会游离或附着在围岩或煤体中，一旦遇到明火就可能出现爆炸，因此，需要施工单位综合分析周边地质环境，并确认瓦斯分布位置、储量、密度等相关信息。在实际施工中需要使用最先进的设备仪器监测瓦斯情况，严格做好防爆工作【1】。

1.3 膨胀性环境

膨胀性环境指的是土层为膨胀土，因外界气候的变化而产生土体强度的变化，如环境温度的升高，土壤就会膨胀，从而对路基产生直接影响，施工过程中主要是防止断面，避免地基下沉，具体施工过程可以使用分布开挖、支撑结构、换土法或预湿、添加化学成分的方式来增加膨胀土土体强度，使其能够符合铁路隧道施工的要求。

1.4 突水、突泥环境

地下水的静水压和劲水压都会对岩体产生影响，如果地下岩层出现劈裂，地下水位会上升，继而出现突水、突泥现象。由于该种状况具有突发性，因此危害性较大，一旦出现而无法得到有效的解决时就会对整个工程项目造成不可估量的影响。

1.5 软弱围岩

软弱围岩地质环境的主要问题就是所建工程基础施工现场土层的货载强度不高，即现有场地的荷载能力无法满足工程项目的实际要求。

2 复杂地质条件对铁路隧道施工造成的影响

我国地域广阔，山区、丘陵分布较为普遍，不少铁路工程的建设都需要借助4 道工程的建设，才能保障铁路工程项目的运输质量，而不同地区的地质条件较为复杂，通常会对隧道工程的实际施工产生诸多不良影响【2】。一是施工区域的岩石层比较脆弱就容易产生岩石层崩塌等事故，不仅对施工进度和安全性产生影响，一些已竣工的工程项目在经过长时间的荷载后还有可能突发事故；二是一些特殊自然环境和地质条件的干扰会导致隧道施工区域范围内出现大面积采空区，如果隧道工程施工经过城市下方或者是重要的建筑物下方时还会导致城市的建筑安全受到影响。因此，在铁路隧道工程项目的施工过程中，施工单位须在充分勘察施工现场的技术上确定施工方案，全面保障施工质量与施工安全。

3 复杂地质条件下铁路隧道施工难点分析

3.1 施工现场地质条件复杂多变

地质条件复杂多变是导致施工难度较大的主要原因。一些地壳比较活跃的地区容易发生地质灾害，如泥石流、山体滑坡、地面沉陷等，还有，就是一些隧道施工中可能会触及地下水、地下管道、地表建筑等，导致场地周围容易发生一些安全事故。

3.2 施工人员安全意识淡薄

复杂的地质条件对施工人员的专业素质有了更高的要求，尤其是某些山区的隧道工程施工难度较大，不仅需要先进的施工技术，最重要的是还要求施工人员具备必要的专业素质及其安全施工理念。但实际情况是，当前的施工人员受到传统铁路隧道工程施工理念的影响，没有注重自身安全意识的提升，有些施工人员过于依赖自身的施工经验，也没有革新和强化先进的施工技术，导致在一些特殊的地质环境中进行铁路隧道施工时出现重大事故【3】。再加上一些施工单位片面地将铁路隧道工程施工中产生的事故问题归结为不良地质造成的影响，忽视了施工人员在施工中的安全防护措施。目前，我国大部分施工单位在施工人员的组成方面还存在诸多问题，最突出的就是组成人员多为贫困农村进城务工的农民，因其文化水平较低，施工中全凭过去的施工经验，对先进的施工技术手段不甚了解，因此，导致施工技术的应用无法达到实际施工的要求。施工人员安全意识薄弱，稍有不慎就有可能产生安全问题。

3.3 施工技术应用不合理

先进的施工技术是加快施工进度与提高施工质量的关键，也能够充分保证工程施工人员的安全性。但是，目前我国在隧道工程的施工中所应用的施工技术还存在落后的问题，如铁路隧道的修建工作当中，针对一些复杂地质条件下的隧道施工，仍然采用传统形式下的掘进机和钻爆法等方式来进行操作，同时，这些施工技术在开展过程中没有和对应的支护技术进行有效的衔接，造成了整个铁路隧道工程施工稳定性不足。同时，在一些较为复杂的地质条件下进行施工经常会花费大量的资源来解决实际问题。

4 几种复杂地质条件下的铁路隧道施工技术

4.1 地表滑坡地质条件下的施工技术

存在地表滑坡的地质一般会存在众多稳定性较差的松散堆积岩，因此，在铁路隧道施工中有可能遇到严重的塌方问题，这就要求施工单位能够充分勘察现场，采取措施对施工现场中的地表低洼以及错台等区域进行平整处理，期间还需要对地下水做好防水处理。在处理地基时使用爆破法施工的过程中需要严格控制爆破强度和范围，并使用短推进的方式进行施工。施工过程中还需要采用有效的支护方式，以防隧道出现坍塌问题。地表滑坡的施工方案设计还需要考虑侧向土压力对隧道壁的影响，并使用二次衬砌等方式来提高隧道边墙和拱部的强度。需要注意的是，施工人员还需要借助先进的检测设备来监测山体和岩体，一旦发现岩体有强度下降或者土层松动的问题，立即停止施工，并速速实施相应的加固措施，以保证施工质量以及施工安全【4】。

4.2 软弱围岩地质条件下的施工技术

软弱围岩地质会造成施工现场出现洞顶仰坡坍塌以及洞口堵塞等事故的发生。这主要是因为土层过于松软，稳定性不高，为此在做好排水工作的基础上，最重要的就是要解决地表出现的塌陷或者裂缝等问题。这可以采用黏土填充的方法来夯实土层，同时，还可以通过设置截水沟来防止地表水渗漏而造成土层的不牢固问题。

4.3 偏压围岩地质条件下的施工技术

偏压围岩地质具有较薄的围岩土层以及地形陡峭且不对称等特点，极易出现塌陷以及裂纹等安全问题，如果存在较多石英云母风化岩，还会因为偏压力的作用造成土层滑移，不利于整个工程项目的稳定性。对此，施工人员主要是通过围岩支护工作对偏压区域进行加固，并使用注浆的方式来进一步提高加固效果。与此同时，还需要采取支护处理以及对山体加固仰拱进行拆除的工作，并确保整个隧道结构形成闭合的支护环，继而进行断面钢筋的铺设以及采用二次衬砌等方法来进行加固。

5 铁路隧道施工技术在复杂地质条件下的管理措施

5.1 加强对施工现场的勘察管理

对施工现场进行详细的勘察是工程开展的前提，一是要预判现场地质情况以及可能出现的地质灾害，聘请专家和隧道施工人员利用专业化仪器对周围环境以及相关参数结构进行判断，并总结地质灾害发生频率，以此为依据分析施工方案的可行性；二是要对岩层结构、水文地质、受力情况等因素做好试验监测工作，并对塌方、突水以及瓦斯爆炸问题进行集中检测，全面判断施工现场中存在的问题对整个工程项目可能造成的影响；三是要检测分析岩层和地下水的实际情况，尤其是在已经开挖的隧道中，做好防水、排水等工作计划。

5.2 选择合理的施工技术

施工技术的应用至关重要，需要施工人员在结合施工现场的实际情况下采用合理的施工技术，在这之前需要技术部门结合隧道施工管理的基本流程，利用较为科学化的研究机制和管理方法，结合复杂地质条件，对地质状态资料进行研究，确保能制订并执行有效且科学化的施工技术手段，比如，在碎煤层施工需要做好瓦斯浓度的检测和通风工作，或者对一些地质不稳定的地区要加强支护技术的应用。

5.3 加强监督工作

施工技术的应用最重要的是要严格按照国家或行业标准规定要求以及施工现场的具体要求来使用，因此，需要加强监督工作，保证施工技术的应用能够严格地按照设计和技术要求去执行。一是可以结合实际资料和具体情况制订防御工作机制，为后续监督管理提供良好的保障；二是设立专门的监管部门、专业化的队伍来开展监督管理工作。工作开展过程中可以通过信息化、自动化的手段全方位地对整个施工过程进行全面的监督。

6 结语

综上所述，铁路隧道工程项目的施工现场地质条件较为复杂，而且不同区域的地质条件不尽相同，需要施工单位在充分勘察施工现场的基础上来制定科学的施工计划，并根据不同地质条件采用针对性的施工技术，为铁路隧道工程项目的建设质量提供保障。