复杂地质条件下铁路隧道施工关键技术探讨

刘红专

（中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

0 引言

随着我国经济的快速发展，交通运输压力不断增大，因此国家也加快了铁路建设的步伐。但由于我国幅员辽阔，东西和南北地质条件相差较大，增加了铁路建设的难度和施工成本。在我国铁路网规模不断扩大的同时，在许多地形较为复杂的山区、河谷附近通常需要进行铁路隧道的建设，而在铁路隧道建设的过程中容易遇到如岩溶、突泥涌水等复杂的地质问题，导致铁路隧道建设中出现偏压、岩爆以及瓦斯爆炸等事故，带来巨大的经济损失和严重的人员伤亡，需要研究施工地区内的地质条件，采取合理的铁路隧道施工技术，确保隧道施工的安全、顺利进行，并推动我国铁路隧道施工技术及铁路建设工程的快速发展。

1 铁路隧道施工技术优缺点的比较

1.1 全断面开挖技术

此技术需要在隧道开挖施工之前对隧道进行爆破，而且此爆破作业需要沿着隧道的轮廓进行一次性的爆破，然后形成较大的隧道开挖工作面，在隧道开挖的整个过程中，还要持续进行支护及衬砌修建工作。技术实施的难点是在整个施工过程中确保围岩的稳定性，所以需要采取合理的支护手段，从全断面开挖到最后支护前对围岩稳定性的要求较高。从技术原理可以看出，隧道施工技术具有较大的开挖空间，便于大型机械设备施工，所以具有较高的工作效率，但缺点也较为明显，对围岩的稳定性要求非常高。

1.2 台阶开挖技术

此技术就是将掌子面分为几个部分分别进行开挖施工，通常按照横向的方式进行分段，然后分段进行开挖作业。因此，此技术具有较强的适用性，可适用于多种复杂的地质和施工条件，施工空间也较为开阔和稳定，而且隧道开挖的机械设备相对较为简单，因此也具有较高的施工效率，是目前应用比较广泛的施工技术之一。但此技术在应用过程中也暴露出一定缺点，如在进行台阶开挖施工中，分段的各部位施工之间容易出现互相干扰的情况，这也是实施中的难点之一。

1.3 分部挖掘技术

随着铁路工程建设范围的不断扩大，在隧道施工中经常会遇到软弱围岩的地质条件，在此地质条件下，大断面开挖的施工技术无法应用，所以在此条件下需要进行分部开挖的施工方式。此种施工技术又根据地质条件的不同而分为环形开挖法、双侧壁导坑法以及较差中隔壁法等多种方法，其中环形开挖法在软弱围岩条件下具有较高的施工安全性和稳定性；双侧壁导坑法则是从两侧向中间开挖，并且在两侧进行支护，并随着开挖作业的进行而不断向中间进行支护和开挖作业，因此能够有效解决软弱围岩地质承载力不足的问题，降低了地表沉降的可能性和发生概率，但是具有施工工序复杂，施工成本较高的缺点；较差中隔壁法则是从上往下进行开挖施工，通常将隧道开挖施工分为（2～3）步进行，在每一步的开挖施工完成之后都要进行相应的锚喷、仰拱设置、中隔墙的设置和联结等工作，然后对中隔墙的另一侧再进行开挖作业。

2 复杂地质条件下提高铁路隧道施工技术水平的措施

2.1 重视地质条件的考察

对隧道施工区域进行地质条件的考察应贯穿整个隧道施工过程中，而且考察的实施需要由施工单位、设计单位以及建设单位共同完成，并需要对隧道所经过的区域内的所有地质条件都应进行考察，而且在施工中随着地质条件的变化需要对隧道施工技术和工艺进行随时调整。可从宏观上对各地区的地质情况进行了解和掌握，提高对施工单位选择的准确性，减少进行地质条件考察的工作量，进而提高隧道施工的效率。

2.2 铁路隧道施工技术的选择

在对铁路隧道施工工程区域内的地质条件进行考察后，需根据地质条件的不同来进行施工技术的选择和施工工艺流程的设计，而进行技术选择和工艺设计的原则是最大限度地减少自然地质条件对铁路隧道施工的不良影响，降低施工中的事故概率。在隧道施工技术选择的过程中，专业技术人员应加强对新技术的学习，不断提高自身的专业技术水平，进一步提高隧道施工的安全性。

2.3 加强对隧道施工过程的监督

在铁路隧道施工过程中，施工单位内部首先要做好自身的检查和监督工作，由专检员对施工人员和设备器具进行安全和质量检查，并对隧道施工方案进行研究，确保实施的可行性。监理人员应在隧道施工的全过程进行安全和质量监督，从材料质量、人员管理、工艺的合理性以及施工人员的施工过程，做好监督和技术指导工作，及时发现问题并进行处理，确保施工质量和安全。国家层面应加强对施工单位相关资质的审核和监督，从多方面提高监督力度，提高参与人员的责任意识，确保施工建设的安全与顺利进行。

2.4 提高隧道的施工技术水平

科学合理的隧道施工技术是应对铁路隧道施工中的各种复杂地质条件，并确保隧道施工顺利进行的最主要的措施。隧道的施工技术是根据隧道施工地区的地质条件而确定的，通过对以往的地质资料进行研究，制定出完整、科学、合理的施工方案。对施工过程中容易出现的安全事故进行分析，通过合理的施工技术对其进行有效预防，降低地质灾害发生的可能性，对可能发生的事故需采取应急的防御措施。并在事后及时总结地质灾害的地质状况、成因、解决方案，以积累经验，从而提高隧道施工的技术水平。

3 铁路隧道开挖施工技术应用

3.1 工程概况

我国某地区的铁路隧道工程中，需要建设的隧道全长2180 m，是根据时速客运专线形式设计的双线隧道铁路。此铁路隧道工程所在地区的地质条件为：区域属于丘陵地区，具有较为明显地形起伏变化，高程变化在（35～100）m，平均埋深45 m，且存在较大的坡度（约28°），所以需要对坡面采取植被的方式进行加固处理。

3.2 采用的施工技术及问题处理措施

（1）针对地质条件及施工单位的施工条件，需采取的施工技术主要有：在施工之前提前采取相应的支护技术，拱部进行开挖应采取环形开挖技术并进行前期支护，对于核心土及其下部进行开挖施工，而且还要进行二次衬砌和相应的防水排水作业。

（2）对此地质条件进行分析后可知，在铁路隧道施工过程中容易出现塌方事故，引起塌方的原因除自然因素外，还有施工人员缺乏施工经验、综合素质差，未严格执行施工操作规范而导致的。而且根据以往隧道施工经验可知，塌方通常发生在洞口部位、洞内部的石体部分，以及洞内部的土体类不稳定的部分。

（3）当铁路隧道施工过程中出现塌方事故时，应采取的应急措施：①对塌方的范围、外形和塌方部分的地质情况进行详细调查，分析引起塌方的具体原因；②根据塌方的具体位置和严重程度制定合理的补救方案。通常的措施，就是加强防排水的处理措施，由于引起塌方最主要的地质原因就是由于地下水的活动导致此处的地质条件发生变化而引起的，所以在隧道开挖中需做好防排水处理，要有效减少地表水的渗入。

3.3 铁路隧道开挖施工的监测内容及方法

为确保施工安全及隧道开挖的顺利进行，需进行实时监测：①隧道开挖处的地质情况以及施工过程中的支护情况，监测内容有开挖部分的岩性、岩层情况，以及结构面层雨季地下水位等情况；②对水平收敛进行监测，并根据水平收敛情况对岩体的稳定性、支护情况以及二次衬砌等进行监测；③对沉降情况进行监测，主要监测顶部的下沉情况，用于对拱顶的稳定性进行判断；④对地表变化情况进行监测，根据对地表下沉情况的监测，来确定隧道支护的安全情况。

4 结语

我国土地辽阔，铁路运输线路较长，难免会经过具有复杂地质条件的区域，在此地区进行隧道施工时，常用的施工技术包括：具有较大开挖工作面的全断面开挖技术、具有较强适用性的台阶开挖技术、具有较强施工安全性的分部挖掘技术等，其各有不同的优缺点，适用于不同的作业环境和地质条件中。因此，在铁路隧道施工过程中，应提高对地质条件考察的重视，合理选择隧道施工技术，加强对隧道施工过程的监督，不断提高隧道的施工技术水平，推动我国铁路建设事业的可持续发展。