对复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

对复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

任永恒

中铁六局集团路桥建设有限公司湖南省长沙市410011

摘要:我国铁路隧道施工中面临的地质问题比较多,而克服复杂地质条件的过程,也是铁路隧道施工技术发展的主要过程。隧道施工中经常遇到复杂地质条件有:岩溶、高地温、发射性气体、软弱破碎带、特殊岩层等,对铁路隧道施工进度有很大影响。如果不能有效解决这些问题,则势必会引发突泥、突水、岩爆、高地温灾害等众多灾害事故,不但会影响施工进度,造成人力、物力、材料的损失,而且不利于施工单位经济效益的提升。作为国家基础设施的重要组成部分,铁路工程与人们的生产生活息息相关,因此,相关部门应当重视工程质量管理,建立健全相关制度,以此来规范隧道工程建设施工。除此之外,建设单位应当设立相应的监管部门,全程监管隧道工程施工,确保隧道施工顺利开展。

关键词:复杂地质条件;铁路隧道;施工技术

1复杂地质条件下铁路隧道施工的难点

1.1工作人员安全意识薄弱的问题

在复杂地质条件下进行铁路隧道工程施工本身就具有较高的危险性,也具有较高的现场管理难度。但是,在目前的铁路隧道施工中,往往会出现施工管理以及技术人员对施工中的风险不够重视的问题,从而导致在施工中没有采取有效的安全防护措施。甚至在施工中出现施工质量以及安全问题之后也互相推诿,并归结为自然灾害的原因,没有意识到针对不同复杂地质条件来进行隧道施工技术选择和质量控制的重要作用。

1.2施工技术的问题

铁路隧道施工所在地区的地质条件虽然都具有复杂的特点,但是也存在较大的差异。而针对不同的复杂地质条件需要以确保施工安全和质量为前提,进行机械设备,防御技术,勘探技术以及操作技术的选择和控制。甚至由于施工单位为了缩短施工进度,提高经济效益,在没有准确预测地质危害所造成的安全隐患条件下,又在设计和使用的技术与设备不齐全和不达标等情况下而进行盲目和随意施工,从而导致出现铁路隧道施工质量和安全事故问题。

1.3地质条件的复杂多变特点

铁路隧道工程所在地区的地质条件比较复杂,容易存在地形地区以及地势不平等特点,增加了铁路隧道工程的施工难度。由于地质条件比较复杂且表现为稳定性不足的问题,经常出现岩层脆弱,地壳活动频繁,土层结构复杂等问题,导致在施工各种容易出现土体滑坡和地面沉降等问题。甚至在遇到一些特殊的复杂地质条件时,没有对地下水、燃气管道以及建筑物地基进行合理处理,从而导致出现土层变化以及建筑物倒塌等问题。

2复杂地质条件下铁路隧道施工技术探讨

2.1复杂地质条件下铁路隧道施工技术方法

1)浅埋偏压地质条件下的施工方法。当铁路隧道施工遇到浅埋偏压地质时,由于隧道埋深和覆盖层厚度较薄,隧道独立成拱的难度大大增加,施工时容易产生塌方,或者由于地层损失导致地面位移。针对这一情况,在施工过程中必须慎重选择开挖方法、支护技术和排水技术。在正式施工前,需要对浅埋偏压地质可能存在的危险因素进行分析,了解该类地质的基本特点,在此基础上进行施工方案的制定,确保方案科学、合理。此外还要对施工中可能遇到的问题进行预测,制定合理有效的应对措施,尽可能减少突发事故对施工的影响,以免危害扩大。在隧道开挖过程中,应当做好超前地质预报且认真研究围岩地质信息,并实时监测地质变形情况。不仅如此,还要分析围岩的变形状态,对围岩变形规律、发生时间等加以掌握,并根据地质条件变化及时修改施工过程中的各项工艺参数,做到“岩变我变”,确保顺利完成施工任务。2)软弱围岩地质条件下的施工方法。不同地质下的围岩特征存在很大差异,当隧道施工遇到软弱围岩地质时,应当认真研究此类地质特点,在此基础上选择科学的施工方法,确保施工时应力合理、围岩稳定,达到最佳施工效果。此外,还要全面分析现场地质条件、施工要求等,明确荷载情况,使隧道结构能够满足荷载要求。对隧道工程中的衬砌结构进行科学分析,合理确定衬砌尺寸、类型。考虑到软弱围岩地质的基本特点,采取先进合理的施工技术,尤其是施工区域周边的地质鉴定技术,并规范工艺流程。隧道施工的顺利与否在很大程度上取决于地质鉴定技术水平的高低。相较于发达国家,国内地质鉴定技术起步晚,发展时间较短,在应用过程中仍存在许多不足之处。在开展地质鉴定工作时,只能使用地质判别仪器进行零星的鉴别,无法获得系统结果。基于这些原因,现阶段要加快研究地质鉴定技术,不断提高鉴定水平,为复杂地质条件下的铁路隧道施工提供有效的技术保障。3)复杂外部环境的铁路隧道施工方法。铁路隧道穿山越岭、跨越城市,不可避免地会下穿一些构/建筑物或从城市下方经过。当遇到这种情况时,先做好构/建筑物、管线等调查及地质勘查工作,根据实际需要对构/建筑物做些鉴定和加固,同时制定有针对性的施工方案、选择合理的施工方法。掘进过程中严格按照方案和设计施工,控制掘进速度和进尺,最大程度降低扰动。同时,加强施工监测,监测反馈数据用于指导施工。开挖完成后及时做好初期支护和衬砌,确保安全。本文仅针对常见的浅埋偏压地段、软弱围岩两种常见复杂地质情况进行阐述,简单补充了复杂外部环境的施工技术要点,对于高富水、高地应力、高地温、瓦斯地层、软土地层、风积沙地层、岩溶地区等特殊地质条件下的铁路隧道施工,不再一一叙述。

2.2复杂地质条件下铁路隧道施工技术管理措施

在铁路隧道施工过程中,面对复杂的地质条件,施工单位需要考虑到现场实际情况,制定科学合理的施工技术方案,并将其落实到施工各个环节中,有效确保隧道工程施工质量、施工安全,提高施工效率。1)加强地质勘察。隧道施工在很大程度上受复杂地质条件的影响,在这种情况下,首先要对施工现场地质进行勘察,为施工奠定良好基础。通常,在隧道工程施工阶段,地质勘察工作需考虑3个方面:首先,在施工准备阶段,应当预判现场地质情况,施工中可能会出现的地质灾害,如坍塌、滑坡等,分析隧道施工方案的可行性;其次,在正式施工中,对于岩层受力状况、结构、周边水文地质情况等要素进行实时监测,有效指导施工工作的开展;第三,深入隧道内部,认真分析岩层实际情况、地下水位情况以及岩溶地貌等,以确保隧道施工安全。2)合理选择施工技术。要想确保隧道施工顺利进行,首先要加强施工技术管理。不同的地质条件对施工技术的要求存在一定差异,施工单位应当根据实际情况,合理选择施工技术,以此实现隧道施工质量及工效的提升,确保施工安全。遇到破碎煤层,应当实时监测瓦斯浓度,做好隧道内通风工作,以此实现瓦斯浓度的降低,保障施工人员的人身安全;针对地质灾害发生频率较高的地区,应当改进支护工程,采用超前支护形式,以免发生意外事故,危害施工人员的生命安全。3)加强监督与管理。

2.3偏压围岩地质条件下的施工技术

此种复杂地质条件主要表现在具有较薄的围岩土层以及地形陡峭且不对称的特点,在此地区进行铁路隧道施工容易出现塌陷以及裂纹等问题。而且在具有较多石英云母风化岩的地区还容易在偏压力作用下出现土层滑移的问题。这就需要针对此复杂地质条件做好针对性的围岩支护工作,不仅在施工准备阶段做好偏压区域的加固工作,而且对此地区进行注浆加固。

3结论

针对铁路隧道施工中容易出现的各种不同的复杂地质条件,需要针对其特点以及危害采取相应的施工技术,进行预防和处理。施工技术人员也要加强对不同复杂地质条件下施工技术的研究和应用,从确保施工安全和质量的角度出发,实现复杂地质条件下铁路隧道施工技术水平的提高。

参考文献:

[1]陈宇恒.复杂地质条件下公路隧道施工技术[J].科技经济导刊,2017(35):35.

[2]韩浩.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].价值工程,2017,36(33):133-135.

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