复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

1. 复杂地质环境对隧道施工的影响

我国南北跨度大, 地质条件复杂, 多种地形、地貌共存, 而复杂的地质环境往往会对铁路施工工程带来较大的困难, 不仅会增加施工难度, 还会增加施工成本, 为了缩短施工路线, 提高线路标准, 铁路工程存在很多隧道施工。同时我国经济发展迅速, 交通运输业发展较快, 现代铁路网基本成熟, 在这种情况下要求建设四通八达、纵横交错的铁路网。但铁路隧道一般建立在高山、河谷附近, 地质条件复杂, 导致隧道施工难度不断增加。

铁路隧道施工中, 经常出现多种地质问题, 如喀斯卡特地质隧道施工中, 出现岩溶、突泥涌水问题, 活动断裂层区域隧道施工出现高地温灾害、断层破碎带等情况, 还有国内的很多隧道建设中, 出现偏压、岩爆、瓦斯爆炸等地质原因导致的施工问题, 由此可见在铁路隧道中, 复杂地质环境会对施工建设带来高难度性, 要想解决隧道施工中的问题, 就要对复杂地质环境进行分析, 提高施工技术水平。

2. 铁路隧道施工技术优缺点的比较

2.1 全断面开挖法技术优缺点分析

全断面开挖法技术是按照隧道的轮廓进行一次性爆破, 从而形成隧道, 同时通过支护以及衬砌修建来完成施工。需要注意的是在全断面开挖初期到最后支护前这段时间内必须要保证围岩的稳定性。这种施工技术的优点就是有着较大的工作面空间, 大型机械操作方便, 有利于施工效率的提升。缺点就是围岩必须要满足稳定性要求。

2.2 台阶开挖法技术优缺点分析

所谓的台阶开挖法, 是将掌子面从横向上分成2-3部分, 然后对这些部分分别开展开挖工作。该技术有着较强的适用性, 需要的开挖设备简单, 并且施工便捷, 能够提高施工效率, 施工空间比较广阔, 有着较为稳定的效果, 是隧道开挖中重要的一种施工方法。当前, 台阶开挖法技术已经得到了较为广泛的应用, 但是这种技术在应用中仍然存在一定的缺点, 那就是施工中上下容易出现干扰, 所以如何解决互相干扰问题成为该技术未来需要解决的一项内容。

2.3 分部挖掘技术优缺点分析

软弱围岩是当前隧道施工中常见的一种问题, 在这种地质情况下, 就无法进行大断面开挖工作, 可以采取部分开挖的施工方式。分布开挖主要包括唤醒开挖、双侧壁导坑法以及交叉中隔壁法 (中隔壁法) 。三者各自有着各自的特点。 (1) 环形开挖。这种方法有着较为稳定的工作面, 施工安全性良好; (2) 双侧壁导坑法技术。施工中从两侧到中间, 在两侧进行支护, 保证支护安全后进一步向中间开挖。这种施工方式可以避免软弱围岩地质承载力不足的问题, 能够有效控制地表沉降, 但是其施工工序比较繁琐, 所需要花费的资金也较高; (3) 交叉中隔壁法 (中隔壁法) 。这种施工方法主要将所需要开挖的部分分成两到三步进行挖掘, 通常从上到下地挖掘, 每步挖掘后都要及时做好锚喷, 设置仰拱, 进行中隔墙的设置和联结, 然后进一步开挖中隔墙另一侧。

隧道开挖和支护是保证隧道施工中围岩稳定性的重要工作内容, 需要合理选择开挖和支护技术, 从工期、技术、安全、成本等方面综合分析, 选择最适合的施工方案, 综合评价分析地质条件、施工现场情况, 保证确定的方案最科学合理, 可行性最高。

3. 某铁路隧道开挖施工技术应用分析

3.1 工程概况

该铁路隧道位于我国某地区, 隧道全长为2185m。作为该标段该区段铁路控制性标段之一, 该铁路隧道是按照时速客运专线形式设计的双线隧道铁路, 从地貌看, 该区域属于丘陵区, 地形起伏变化比较明显, 高程变化在40~95m, 平均埋深达到50m, 其坡度约为30°, 坡面可采取植被方式加固。

3.2 铁路隧道施工技术

该工程涉及的施工技术包括以下几个方面: (1) 提起进行支护; (2) 拱部进行环形开挖; (3) 拱部进行前期支护; (4) 核心土与其下部进行开挖; (5) 实施二次衬砌与防水排水作业。

3.3 隧道施工过程的塌方治理与预防

3.3.1 塌方原因分析

通常铁路隧道出现塌方的主要原因包括人为原因、自然原因、项目经验不足原因等;从塌方的塌方部位进行分析, 隧道塌方主要包括洞口部位引起的塌方、洞内部石体部分引起的塌方和洞内部土体类不稳定引起的塌方。

3.3.2 铁路隧道塌方的主要处理措施

铁路隧道出现塌方时, 必须及时采取处理措施。处理时必须按照详细的塌方观测范畴、外形、塌方部分的地质情况等。了解塌方出现的原因与所处的地质条件后, 应进行仔细研讨, 并尽快制定解决方案。塌方部分的处理, 首先要对其加强防排水处理, 塌方通常与地下水活动有很大的关系, 因此, 治理塌方必须做好水的处理, 防止因地表水的渗入造成塌方。

3.4 铁路隧道施工监测

该铁路隧道具体检测内容及监测方法如表1所示。

综上, 铁路隧道工程的质量直接关系着我国的道路交通建设和经济发展, 我国有着这样一个雄心, 将道路延伸到全国每个角落, 这就涉及到大量的复杂地质地区。所以, 相关人员要严格按照隧道施工要求灵活运用施工技术, 从多方面、多层次的分析复杂地质因素, 以此来提高隧道施工的质量和施工安全性, 实现完善我国的交通网结构的发展目标。

摘要：现代铁路隧道的建设中, 复杂地质环境成为影响施工的关键因素之一, 系统分析复杂地质环境下的铁路隧道施工技术, 具有强烈的现实意义。为了保证铁路隧道施工的安全可靠, 需要做好施工技术的控制。因此在铁路隧道施工前必须要对地质进行详细的勘察, 根据实际情况制定合理的隧道施工技术。基于此, 文章就复杂地质条件下铁路隧道施工技术进行简要的分析, 希望可以提供一个有效的借鉴。

关键词：复杂地质条件,铁路隧道,施工技术