复杂地质条件下的铁路隧道施工技术

复杂地质条件下的铁路隧道施工技术

赵智明

中铁隧道局集团一处有限责任公司  重庆市渝北区  401120

摘要：铁路隧道作为交通基础设施的重要组成部分，在施工过程中受到地质条件和周围环境的显著影响，面临着日益复杂的工程挑战。特别是在复杂地质条件下进行隧道施工，需要充分了解铁路隧道的长度，结合工期等要求，制定科学合理的施工方案，以提高劳动生产率。因此，文章针对复杂地质条件下的铁路隧道施工技术进行深入研究，旨在提高施工效率、确保工程安全以及促进区域互联互通，推动铁路隧道施工建设水平的提升，具有重要的现实意义。

关键词：复杂地质条件;铁路隧道;施工技术;

1复杂地质条件下施工

1.1超前地质预报

超前地质预报是在工程施工前，通过各种地质勘察、探测和分析手段，预测工程地质情况，特别是可能会影响施工安全和工程质量的地质问题。这种预报能够帮助工程设计师和施工方提前了解地质条件，采取适当的措施，以减少工程风险。（1）采用TSP(Tunnel Seismic Prediction）超前探测方法，全线对隧道进行断层、裂隙和岩性界面的超前预测。这种方法在距离较短、探测占用时间相对较少的情况下，能够提供大致的地质信息，具有多解性和较小的施工干扰。（2）使用高分辨直流电法和红外探水仪进行水文探测，可以检测隧道周围的水分情况。这些方法可以相互验证，提供有无水的预报信息，速度较快，适合隧道施工中的水文预测。（3）在隧道开挖循环中，通过台车加长钻孔等方法，对隧道掌子面前方进行超前探测。这些探孔方法可以提供距离较远的地质信息，适合在较大范围内获取地质数据。超前地质钻孔适用于异常地段的详细探测，提供准确的地质信息，但需要较长的占用时间和较高的技术要求。（4）地质分析结合现场地质信息和各种探测方法获得的数据，可以预测工程地质和水文地质条件。地震负视速度法适用于相对短距离的探测，可以重点检测断层、裂隙和岩性界面。（5）地质雷达适用于测定地下目标物的深度和位置，对断层破碎带的探测效果较好。它可以在服务隧道和正洞的重点地段布置，提供独到的地质信息。

1.2超前支护

主要的超前支护方法有：超前锚杆、管棚、超前灌浆和人工冻结法等。

1.2.1超前锚固

超前锚固是一种在隧道或地下工程施工中，根据围岩的性质、工程跨度、地下水状况等因素，在预期受力区域采取柔性材料如锚杆、管棚、挑梁、插板等进行预支护的措施。这样的措施能够有效地提前支撑工作面前方的围岩，防止可能的塌方、垮落等不良现象，根据受力情况，超前锚固可以分为两类：（1）当围岩中存在剪切破坏的可能性时，可以在开挖前预先布置锚杆或锚索。这些锚杆或锚索可以在径向方向限制围岩的径向应力下降速度，同时减缓切向应力的增长速度，从而避免剪切破坏。锚杆的作用范围相对较小，通常不超过5米，而锚索则可以用于较长的距离。（2）对于存在砌块结构或散体结构的围岩，常见的破坏形式是顶部岩块的松脱。在这种情况下，可以使用柔性材料如管棚、挑梁等来承受松脱地压或上覆岩体的自重。这些材料可以被简化成梁构件，提前支撑可能松脱的岩块。

1.2.2超前灌浆

超前灌浆是一种在隧道开挖前，通过灌浆来加固地层。在施工前进行详细的地质勘察，了解地层情况、裂隙分布、水文条件等，制定合适的超前灌浆方案。根据地质情况，制定超前灌浆方案，包括灌浆材料的种类、配比、注浆压力、注浆流量等参数。根据设计要求，在洞内工作面前方布置钻孔，通常是垂直于开挖面的方向，在每个钻孔内设置灌浆套管，用于注浆时将灌浆材料准确注入目标地层中，准备好所需的灌浆材料，一般是水泥浆、膨润土或聚合物等，按照设计配比将其混合均匀注入灌浆套管，控制好注浆压力和流量。在注浆过程中，逐渐注入灌浆材料，使其充分填充地层中的裂隙和孔隙，注浆完成后，给予足够的时间进行养护，让灌浆材料充分凝固和胶结。然后进行地质变形的监测，如有异常情况出现，需要及时采取调整措施，当超前灌浆地层充分胶结后，可以进行隧道的开挖和施工作业。

1.3开挖支护

在施工前进行详细的地质勘察，了解地下岩层、土质、水位等情况，对于不同地质条件，采取不同的支护措施。根据地质情况和设计要求，制定适当的支撑结构方案，包括锚杆、钢支撑、混凝土衬砌等。在开挖前，针对可能坍塌的地方，采用临时支护措施，如钢支架、桁架等，以保护施工人员和设备。针对可能受到开挖影响的结构，提前进行支撑，如预埋锚杆、钢梁等，逐步进行地下物质的开挖，可以分段开挖，并进行支撑，对于较深的基坑或隧道，需要逐层进行支护，避免上层地质失稳影响下层。在开挖过程中，使用水泥浆液加固地下结构，在开挖过程中，通过地下监测装置对支护结构和地下岩土的变化进行实时监测，出现异常情况，及时调整支护措施。在开挖完成后，对隧道或基坑内部进行封闭衬砌，如喷射混凝土、衬砌板等。

1.4光面爆破

根据隧道或岩体的具体情况，确定爆破参数，如药量、装药方式、孔眼布置、炸药性质等，绘制出光面爆破的设计轮廓线，岩体表面布置好周边孔，通常孔眼之间的距离要均匀，孔眼的位置和角度要符合设计要求。进行孔眼钻孔，确保孔眼的质量和位置准确。孔径一般较小，一般不超过50mm。在孔眼中装药，根据设计要求控制好药量，可以使用小直径的药卷，并通过导爆索连接孔眼，实现空气间隔装药。通过合理的起爆顺序和时间间隔，达到爆炸波的叠加效果，形成平整的爆裂面。

1.5不良地质

在地质条件较差、围岩不稳定等不利情况下，在施工前进行详细的地质勘察，了解地质情况，特别是可能引发不良地质问题的区域，加强对地质变化、围岩变形等的监测，使用各种测量仪器进行实时监控，基于勘察结果，进行地质预测，提前规划应对措施。针对不良地质情况，选择合适的开挖方式，例如短进尺、分段开挖等，使用更强大的支护结构，如加长锚杆、加固钢架、更密集的钢筋网等，确保围岩的稳定。针对不稳定的地质条件，制定低爆破参数，减小震动和冲击。在开挖后及时进行喷射混凝土，加强围岩的支护，针对可能涌水、涌砂等问题，及时进行封闭处理，针对不良地质情况，提前制定详细的应急预案，包括紧急撤离、临时支护等措施。

2施工注意事项

第一，在施工前，进行详细的地质勘探，获取准确的地质信息，包括地下岩层、断层、地下水位等。这些信息对于制定合适的施工方案至关重要。第二，结合地质特征、隧道长度、工程要求等因素，制定综合的施工方案。选择适合的施工方法、支护措施和设备，以确保施工的安全和效率。第三，对可能的地质风险进行全面评估，包括地层稳定性、地下水问题等。制定详细的风险管理计划，预测可能的问题，并制定应对方案。第四，根据地质条件选择适当的支护和加固技术，如喷射混凝土、锚固技术等。确保隧道的稳定性和安全性。第五，在施工过程中，根据地质特征和工程要求，合理安排施工顺序。避免先施工的区域对后续施工造成不利影响。第六，施工人员需要不断提升专业素养，了解最新的技术和方法。遵循规范要求，确保施工操作的准确性和安全性。第七，制定详细的风险应急预案，应对可能出现的地质问题。

3、结语

复杂地质条件下铁路隧道施工技术的研究对于现代交通基础设施建设至关重要。通过充分了解地质环境、结合科学的工程原理和创新技术，可以有效地应对挑战，提高施工效率，确保工程安全，促进区域发展和互联互通，深入探讨系统性的研究，可以为解决实际工程问题提供理论指导和实际应用价值，推动铁路隧道施工水平的不断提升，为社会发展和人民生活质量的提高作出贡献。

参考文献

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[3] 王晓佳.复杂地质条件下铁路隧道施工关键技术分析[J].工程建设与设计，2017(06):165-169.

[4] 宋扬.复杂地质条件下铁路隧道施工技术[J].建筑技术开发，2016(07):44-49.

作者简介：赵智明，身份证号：622726189609220819。