复杂地质条件下铁路隧道工程施工技术探讨

复杂地质条件下铁路隧道工程施工技术探讨

赵战胜

中铁二十一局集团第三工程有限公司 陕西省咸阳市712000

摘要：随着我国经济社会的发展和对铁路运输需求的增长，复杂地质条件下的铁路隧道建设显得尤为重要。寨山隧道作为350km/h高速铁路双线隧道，全长4812m，面临复杂地质条件如多级围岩和岩溶等挑战。本文探讨了在此条件下的隧道工程施工技术，包括多工作面同时施工、超前地质预报、监控量测及特殊地段辅助施工技术措施，有效应对了施工过程中的技术难题。寨山隧道的施工技术为我国类似复杂地质条件下的铁路隧道工程提供了重要参考。

关键词：复杂地质；铁路隧道；施工技术

引言

近年来，随着我国铁路行业的快速发展及基础设施建设的不断完善，铁路隧道工程的建设显得尤为关键。特别是在如寨山隧道等复杂地质条件下的铁路隧道工程，施工过程中面临的技术挑战和潜在风险显著增加。寨山隧道工程以其特殊的地质条件——包含多级围岩、复杂的水文地质情况及岩溶等不良地质现象，凸显了在类似工程中科学运用施工技术的重要性。缺乏有效的技术运用和风险管控，可能导致严重的安全事故。因此，针对复杂地质条件下铁路隧道工程施工技术的研究与分析，对于施工企业制定有效对策、确保工程安全、提高施工效率具有重大的理论和实践意义。本文基于寨山隧道工程实例，深入探讨了在复杂地质条件下的铁路隧道施工技术应用与管理策略，旨在为同类工程提供参考与借鉴。

一、复杂地质条件下铁路隧道施工的主要难点

我国的地形地貌极其复杂多变，这就导致了铁路隧道工程在施工过程中会遇到多种复杂地质条件，如寨山隧道所面临的情况便是典型的例子。这些工程的施工难点主要体现在以下几个方面：首先，复杂地质条件增加了施工过程中的不确定性和风险，尤其是在地层稳定性较差的区域，轻则导致施工进度延误，重则可能引发坍塌和地表塌陷等严重安全事故；其次，特殊地质结构如暗河、地下洞穴的存在，给施工带来了额外的技术挑战，如寨山隧道工程中所面临的岩溶、断层等地质问题，这些都大大增加了铁路隧道施工的难度。因此，针对复杂地质条件下铁路隧道的施工技术探讨，对于提高施工安全性、确保工程质量具有重要的实践价值。

二、常见的复杂地质环境下铁路隧道施工问题以及技术运用

（一）岩溶问题以及施工技术应用

针对岩溶问题及其在施工技术应用方面，可以采纳多种策略来解决洞穴和地下暗河中的水流问题，保障铁路隧道等工程的安全和稳定。第一，引流技术允许在洞穴和地下暗河之间安置暗管、桥梁和泄水洞，有效将洞穴中的水流直接外排，或通过导流槽引导水流进入洞穴后进行引流，以减少水流对结构的潜在危害。第二，堵塞技术特别适用于无水溶洞和特殊条件下的铁路隧道工程，通过向溶洞注入混凝土浆或利用干砌片石进行封堵，确保结构的完整性。在必要时，还可通过加深侧墙基础结构和对受损岩石进行锚喷支护，增强稳定性。第三，跨越技术为深度较大的铁路隧道工程提供了一种解决方案，通过在稳定的基岩上设置梁端和拱座，实现结构跨越溶洞区域。如遇溶洞含水，可在隧道底部建造浆砌片石支墙并设置涵管，以引排水流，确保工程的安全与稳定。

（二）大断层带问题以及施工技术运用

铁路隧道建设常面临的一项挑战是复杂的地质状况，尤其是大断层带的存在，这种情况下经常遭遇的问题包括隧道内涌水和地面塌陷。对于深度大、跨度长的隧道项目，如果技术团队未能有效分析岩层水分，施工期间极易发生涌水，从而增加了施工的复杂性。通过应用预注浆技术对岩石进行加固，有效提升了隧道的防水能力。在这一过程中，技术人员采用了“开挖先行，注浆随后”的新颖方法，这种方法能进一步减少地下水对断层渗透的影响。同时，施工中采用的钢筋支撑技术也大幅提升了地质稳定性，有效避免了由涌水引起的问题。

（三）浅埋偏压问题以及施工技术运用

为了有效减轻由复杂地质条件引起的浅层偏压问题，重视前期的准备工作是关键。这包括在深入理解岩石结构的基础上实施的定制化的预处理策略以规避施工过程中的潜在风险。浅层偏压问题通常出现在岩石覆盖层结构较弱的地段，对施工的影响极为严重，可能造成严重的安全隐患。

三、铁路隧道施工案例分析

（一）案例概述

寨山隧道位于高速铁路线上，进口里程为DK31+803，出口里程为DK36+615，全长4812米，设计速度为350km/h，为双线隧道。隧道最大埋深达到204米，沿线遇到的地质条件复杂多变，包括Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级围岩。隧道的施工采用了多种技术和方法来应对复杂的地质条件，确保工程的顺利进行。

隧道的位置选择在鲁中隆起区，该地区的地形地貌和工程地质特征对隧道施工提出了高要求。地质构造包含岩溶、断层和向斜等，涉及的岩性主要有灰岩夹白云岩、角砾状灰岩等。此外，隧道施工还面临水文地质条件的挑战，包括地下水类型和涌水量预测等问题。

（二）技术运用

1.施工组织与工艺

寨山隧道的施工组织与工艺采取了进口工区、斜井工区和明洞工区三个主要工区，涵盖五个工作面的模式，体现了在复杂地质条件下的精细化管理和高效施工策略。为确保施工过程中围岩的稳定性，项目采纳了预支护技术，特别是在洞口段设置了拱墙I16钢架及拱部一环φ89超前管棚加强支护，这种方法有效地控制了围岩稳定，降低了施工风险。为了加快施工进度和改善隧道内部的通风条件，施工团队巧妙地设计并实施了斜井，这一斜井不仅作为施工通道，还优化了物料和人员的运输效率，其设计考虑到了与主隧道中线的夹角和长度，确保了施工的顺畅进行。装碴运输方案的采用进一步提高了施工效率，通过无轨运输方式，配合挖掘机和自卸汽车，实现了隧道出碴的高效运输，这不仅加速了施工进程，也降低了施工成本。在超前支护和初期支护施工方面，项目运用了全孔一次性注浆、分段前进式注浆和分段后退式注浆等多种方法，同时辅以超前锚管和超前管棚，这些技术的应用大幅提升了施工的安全性。

2.不良地质对策

在寨山隧道的施工过程中，面对复杂的地质条件，尤其是岩溶和危岩落石这类不良地质现象，项目团队采取了一系列有效对策以确保施工安全。首先，针对岩溶问题，施工前进行了详尽的地质调查，这不仅帮助团队准确掌握地质情况，还为后续的施工策略提供了科学依据。基于地质调查结果，采用了注浆加固等预处理措施，有效地减少了岩溶对施工进度和安全的潜在威胁。对于落石防护，施工团队在隧道进口上方布置了人工砌筑堡坎，这一措施不仅增强了隧道口的稳定性，也极大地减少了落石可能造成的伤害。通过这些有针对性的措施，寨山隧道项目在确保施工安全的同时，也有效地推进了工程进度。

3.通风与排水方案

在寨山隧道施工过程中，鉴于隧道的长距离及遇到的复杂地质条件，通风与排水成为保障施工安全和进度的关键环节。为此，项目团队采用了精心设计的通风与排水方案，以确保施工环境的稳定和施工人员的健康。在通风系统方面，为了有效地控制施工期间隧道内的空气质量，项目采纳了长管路独头压入式通风方式，并配置了轴流风机。这种通风方法不仅能够持续稳定地为隧道内提供新鲜空气，还能有效地排除隧道施工过程中产生的有害气体和尘埃，保证了施工人员的呼吸健康和施工环境的清洁。针对排水问题，结合隧道的纵坡特性，项目团队采取了顺坡自然排水与反坡强制排水相结合的策略。这一策略充分考虑了隧道内部水流的自然趋势和工程实际需要，通过自然排水减少了排水设施的使用，同时在必要的区域采取强制排水措施，确保了施工区域的干燥，有效防止了水害对施工安全和进度的影响。

四、结束语

通过对寨山隧道工程在复杂地质条件下施工技术的深入探讨，我们可以看到科学合理的技术方案对于确保工程安全、提高施工效率的重要性。面对地质条件的多样性和不确定性，技术人员必须深入分析现场具体情况，制定出既科学又实用的施工技术方案。寨山隧道工程的成功实践证明，通过技术创新和方法优化，可以有效降低复杂地质条件带来的施工风险。未来，我国铁路隧道工程的建设还将面临更多挑战，这就要求我们不仅要持续关注施工技术的进步和创新，还要不断提升工程团队的技能和应对复杂问题的能力，确保我国铁路工程的安全和高效发展。

参考文献

[1]刘国善.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].工程建设与设计，2020（19）：115-117.

[2]王成功.复杂地质条件下铁路隧道施工技术探讨[J].科学技术创新，2020（16）：115-116.