复杂地质条件下的铁路隧道施工技术要点

复杂地质条件下的铁路隧道施工技术要点

何松洋

何松洋（中国中铁二局四公司四川成都610000）

摘要：很多先进的铁路隧道施工技术在隧道工程建设中发挥着越来越重要的作用，克服了隧道施工阶段中的复杂地质条件，如高地温、岩溶、湿陷性泥土、淤泥质粘土等地质条件，为我国隧道工程建设的发展打下了良好的基础。本文首先分析了我国铁路隧道施工中的难点问题，然后详细阐述了几种典型复杂地质条件下铁路隧道的施工技术要点。

关键词：复杂地质；铁路隧道；浅埋偏压；软弱围岩；煤层瓦斯一、我国铁路隧道施工中的难点（一）地质条件复杂铁路隧道是为保护铁路安全及出于成本等因素而建造，多在山区、河流或地貌奇特地区，所以地质条件较差，给修建隧道带来了阻碍。

地质条件复杂从广义上来说包含两个方面：一方面是该地区的自身状况较差，例如岩层结构复杂，开凿不易；岩层脆弱，易倒塌；位于断层地带，地壳活动不稳定；喀斯特地貌等特殊地形；还有高地温等等。这些地区在开凿隧道时异常艰难，或是岩石坚硬，难以打通；或是地质脆弱，开凿后容易发生岩层变形或者倒塌，甚至引起一系列的泥石流、滑坡、地面下陷等地质灾害，造成事故。

另一方面是施工地段周围环境特殊，主要分布在采空区、黄土洞穴等特殊地段，以及下穿城市时容易与周围的建筑、煤气石油管道、地下水等接触，造成地表结构变化、建筑倒塌，甚至威胁到城市居民安全，在打通隧道时要异常小心。

（二）施工技术不当施工技术是铁路隧道施工的重点，对地质条件的勘探和防御技术、在施工作业中对机械设备的操作水平，都会影响到隧道施工的安全和进度。现阶段，我国引进了较为先进的钻爆法、掘进机法等，加上相应的通风、支护和衬砌技术，对于应付一般隧道施工问题是完全可以的。但是在实践过程中，这些技术并没有得到很好的运用，成效不大。

（三）施工单位轻视地质研究在我国施工单位中一直盛行着“塌方不可抗御论”这一观点，即将隧道施工时造成的塌方问题完全归结于地质因素，将地质条件的影响无限扩大，认为地质条件的复杂是施工困难的唯一因素，不可抗拒。

久而久之，施工单位就忽视了对地质工作的开展，在现阶段，我国大多数施工单位中既没有专业的施工地质技术人员，也缺乏完整的地质工作工序，仅凭经验施工；有些施工单位虽然安排了地质技术人员，但他们大多不参与实际工作或局限于地质预测工作，对于后续工作的开展没有明确的指导；而国家也逐渐形成了以隧道塌方次数的多少评价地质条件的好坏与施工工作开展的难易程度，忽视了对地质技术的开发研究。

二、几种典型复杂地质条件下铁路隧道的施工技术要点（一）浅埋偏压围岩隧道施工1、特点浅埋偏压是一种不利于施工的复杂地质条件，在这种复杂地质条件下施工容易发生地质变形，并且地质变形的幅度通常比较大，往往会在短时间内发生较大的安全事故，对人们的生命财产安全造成极大的威胁。与其他隧道相比，浅埋隧道的埋深相对较浅，其覆盖层因而也会较浅，这就导致浅埋隧道难以独立成拱，容易导致地表沉陷或塌方，在施工过程中容易因为地层损失导致地表移动，不仅会对铁路隧道施工，对周边环境也会造成极大的危害。

2、施工技术以某隧道为例，由于其地形陡峭，覆盖层薄，地形对称性差，其易产生裂纹和坍塌以及滑移，在地质上其出口处的围岩多为风化石英云母片岩，其偏压力容易造成岩层的滑动，而在设计上则是初期的支护不够，对严重偏压的地方没有足够的加固以及其施工顺序没有合理的设计，在施工上没有足够的认识，所以出现了地表沉降和拱顶下沉等现象，随后采取了以下措施。

第一停止了掘进施工，对没有完成的支护工程快速完成，并且封闭了掌子面。

随后将出现裂纹的山体进行了铲除处理，然后对仰拱进行了施工，形成了支护闭合环，接着对断面的钢筋进行了加强铺设，及时进行了二次衬砌支护。然后对出现问题和关键的地表进行了地表加固的处理，增加土体的可受力状态，对岩体内的摩擦角进行了增加扩大。

随后进行的是进洞施工，采用短台阶法。并在拱架下面架设了槽钢垫底防止拱顶的沉降。最后遵循着慢慢推进，轻度爆破，速度封闭和仰拱二次衬砌紧跟的施工原则对整个隧道体进行了完整的施工，同时在开挖时增大预留变形量。

（二）软弱围岩隧道施工对软弱围岩隧道的主要方法是加强自支护能力，首先要通过喷设混凝土和锚杆以及架设超前支护和预留核心土的方法稳定掌子面，然后架设临时的仰拱或底部横撑，对基脚进行加固，然后对底部的地层进行加注岩浆的加固，同时要设置底部锚杆，对施工方法进行优化，避免破坏了围岩结构。最后要通过注浆加固的方法以及超前支护与地表面加固的方法相结合对地层进行加固，防止地层环境改变从而影响施工环境，降低其强度。

具体的来说，超前支护主要是使用锚杆或超前小导管以及钢筋等对前方围岩进行加固约束，或者是使用钢筋和钢背板以及L型钢对稳定性差的围岩进行混凝土的喷注施工。而加强底部则是对底部地层或基脚等进行水泥浆的灌注，增加底部的锁脚锚管，对钢架支撑结构进行加固等。

（三）下穿地表滑坡体隧道施工在针对下穿地表滑坡体隧道进行施工时，以某隧道为例，应该对产生的错台和低洼处进行平整施工，并且建立防水措施，隔离地表水，同时进行排水。

然后由于此类围岩主要为松散的堆积岩，它的稳定性差，容易造成工程的塌方，所以在爆破中要严格控制范围和强度，在推进上要以短为主，做好支护工作，为了避免发生重大坍塌，还要加强超前预加固。在对这类隧道进行设计时，要充分考虑侧向土的压力对隧道的压力影响，加强对拱部和边墙的加固和强度的增加，及时对其进行加强支护措施和二次衬砌。

在隧道内要注意做好排水防水工作，因为其地段多为埋深较浅的地段，而且地下水丰富。在施工阶段要采用多台阶开挖，避免围岩的扰动过大，同时在施工中要加强对周围岩体和山体的监测，在发生岩体松动或强度变异等状况时及时停止施工，并对其进行加固。

（四）煤层瓦斯隧道施工某隧道穿越煤层地裂缝、岩溶等复杂地质，特别是煤层地段，由于隧道横断面呈扁平状且面积大、存在富水软弱破碎围岩及瓦斯，施工中易发生围岩变形过大或坍塌、瓦斯突出等情况，因此施工方法十分重要。

1、瓦斯地段隧道供风该工程采用钻孔排放和通风的技术措施处理瓦斯问题。钻孔排放主要是防治煤与瓦斯突出。在掌子面处，沿煤层的竖直平面均匀布设4个水平钻孔，采用电煤钻湿式钻孔，长度不小于20m且穿透煤层。

这些钻孔与地质预报的超前水平钻孔相结合，经检验，有效解决了煤与瓦斯突出的问题。

2、煤层地段开挖方法与支护煤层地段开挖、支护等各项工序应尽量缩短时间、前后衔接紧凑，以降低安全风险。施工流程：（1）超前支护、爆破掘进后，应及时对环向开挖面进行初喷（厚度40mm），初喷采用湿喷工艺，由下至上进行，同时喷射混凝土封闭掌子面以防瓦斯泄露，掌子面塌方；（2）安装第一层钢筋网片后复喷，在喷射混凝土面上标注钢架（I22a工字钢）、系统锚杆位置，依次安装第二层钢筋网片、系统锚杆、钢架后再次喷射混凝土，完成先行导坑侧墙、拱的初期支护；（3）2个导坑侧墙、拱的初期支护全部完成后，拆除临时钢支撑、设置监控量测点，并尽快施工隧道底部初期支护，使初期支护全断面闭合；（4）初期支护变形基本稳定后尽早施工二衬，并进行注浆以填充初期支护和二衬之间的空隙、进一步封闭瓦斯。

三、结论总之对于复杂地质条件下的铁路隧道施工要从设计措施、施工技术手段、地质监控等多方面同时入手，在保障施工安全的同时也能保证工期进度施工质量。

参考文献[1]王勇.浅议复杂地质条件下铁路隧道施工技术[J].科技创业家，2013（04）[2]陈蓓.软弱围岩隧道长锚杆支护作用模拟分析[J].价值工程，2011（10）