安浩
中铁六局集团有限公司长沙路桥分公司 410116
摘要：在铁路建设中，隧道工程是最重要也是施工难度最大的项目之一，尤其隧道工程需要面临很多地质风险，有效应对并解决这些风险问题是确保工程项目有效施工的关键。隧道工程的施工与地质情况有非常大的联系，是施工中耗费最高同时施工难度最大的环节。本文就玉磨铁路隧道工程地质风险情况及其预防措施进行了较为深入的探讨，这些具体的地质风险问题在很多类似工程建设中都比较具有代表性，通过分析研究玉磨铁路隧道工程的地质特征、地质风险及应对措施，对于其他施工工作有很好的借鉴价值。
关键词：玉磨铁路隧道工程；地质特征；地质风险
铁路运输可以充分利用火车的货运优势，在运输成本、效率和稳定性方面都有很好控制，是物资陆地运输最重要的方式。同时，在客运方面，也能够提供快速高效且低成本的服务，是很多地区首选的交通模式。我国在铁路建设上投入较大，包括玉磨铁路工程在内，都是我国铁路工程建设中非常重要的工程项目，为国家和地区经济民生的发展建设产生巨大影响。就其施工中的各种技术难题和注意事项加以认真研究，可以为相关建设积累丰富经验，对类似工程建设提供有益的帮助。
1.工程概况
本工程项目属于中老铁路国内重要部分，玉磨铁路由昆玉铁路的玉溪站起至中老(挝)边境磨憨。总体来看，中铁六局参与建设的玉磨铁路和乐隧道设计为双线隧道，和乐隧道进口里程DK8+734，出口里程D1K16+656，本标段为4466m，里程为D1K13+200。全长7922米，地质情况复杂，围岩破碎易溜塌，施工围岩变形最大达到1米，施工难度大。新建玉溪至磨憨铁路站前工程YMZQ-1标段起点里程为昆玉线玉溪西站D2K39+800，终点里程为和乐隧道1号斜井D1K13+200，正线全长12.25km。本标段路基长度5096m，桥梁4座1198.79延长米，公路跨线桥1座107延长米，框架桥8座7684顶平米，涵洞14座971.36横延米，隧道4座8140延长米；3座车站：玉溪西站、玉溪南站、研和车站，主要工程内容包括拆迁及征地、路基工程、桥涵工程、轨道工程、隧道工程、其他运营生产设备及建筑物工程及大型临时设备及过渡等项目。
2.玉磨铁路隧道工程地质特征
玉磨铁路建设目的为实现中国与老挝实现铁路运输，其线路地处云南，地形复杂，区域内多山陵，因此隧道施工情况比较多，而施工技术的选择以及具体实施的过程需要对地质特点进行深入分析，进而确定合理有效的施工方案。
2.1地域地质构造特征
从铁路沿线地域的地质构造情况来看，玉磨铁路整个路线的选择与印欧板块碰撞带完全相邻，同时，铁路还要跨越印支等多个地质板块，因为这些板块之间会发生碰撞，必然会一定程度上导致原构造格局持续和强烈的变形以及地质改造，出现褶皱加和断裂地带发育的情况，这些情况的存在会进一步导致地质构造的复杂性，对工程施工的难度形成加大影响。具体来说，其板块构造可以分为三个，即：扬子亚板块、印支亚板块和滇缅泰亚板块。分别研究这三个板块的地质构造及其典型特征，对于整个地质风险的分析有非常重要的价值。
（1）扬子亚板块
扬子亚板块的南端为红河深大断裂带，该板块基底结构表现出比较典型的盖层以及双层结构特点。在该断裂带中，弧形断裂褶皱处于生长状态。本地区从晚新生代开始新构造运动始终保持高度活跃的状态，按照相关测算数据，整个隆起区的实际升高可以达到2000m以上，与此同时，两侧的新断陷盆地形成则非常显著，其最典型的新断陷盆地位于玉溪地区。
（2）印支亚板块
印支亚板块位于红河与澜沧江深大断裂相加的区域，强烈的造山运动使得本地区的岩浆活动比较剧烈，由此也引发了变质作用的持续增强。本地区经历了强烈的褶皱改造，并在哀牢山等地质构造带产生了一些变质挤压带，这些变质挤压带连带形成了滑动断层，使得整个地区的地质结构非常复杂。同时也表现在地热异常等情况，地热异常发育地区位于哀牢山周边，是比较著名的强震带。
（3）滇缅泰亚板块
滇缅泰亚板块位于澜沧江深大断裂和碰撞带中间，其发育过程属于非常典型的第四纪断陷盆地特征，从本地区的地热分布来看，该地区的地热情况非常异常，其高温分布较多。
2.2地形地貌及气象水文特征
地形地貌和气象水文决定了铁路施工建设中路线设计和施工条件，同时对于铁路正常运行中的维护管理也有很大的影响，通过分析地形地貌及气象水文特点，能够提供地址风险的基础数据，并为地质风险预防有很好的促进作用。
（1）地形地貌特征
从整个玉磨铁路经过地域的地形地貌来看，其设计路线主要位于横断山脉间的盆地内，所经区域江河水系分布较广，主要呈现典型的扫帚状。地域内山脉绵延起伏山峰较高，山间的谷地较深，地形较为险峻。山岭以侵蚀地貌为主，玉磨铁路设计线路穿越了盆地区域、山区、峡谷区等，各地域地形地貌差别较大，这也是导致施工设计困难的一个主要原因。
（2）气象水文特征
气象和水文是整个地域的地形形成的直接原因，同时也会对整个隧道工程的施工及运营产生非常大的影响，从某种程度上来看，地质风险很大程度上都是因气象水文因素所造成的。玉磨铁路施工区域属于典型的热带亚热带季风气候，终年温度较高。本地区降雨量大，且呈现出不均匀特点，总体上南部降雨较多而北部降雨则相对较少，降水汇集形成区域较为发达的水系。大落差的山系和发达的水系，使得整个地区容易发生地质危害问题。
2.3地层岩性及地下水特征
通常情况下，地层的岩性特征决定了该地层的稳定性，岩性程度更高，则地质稳定性就越高，其发生崩塌的危险相对较低。地下水对于地质构造的影响也非常巨大，地下水越是丰富，土壤等构成就更容易流失，进而造成地质结构的松动，使得地质风险更大。就玉磨铁路沿线的地层岩性和地下水特征进行分析，是完成整个工程建设必不可少的环节。
（1）地层岩性特征
通过实地调研，玉磨铁路沿线的地层主要为红色砂泥岩地层，在这些地域中，红色沙泥岩占比能够达到51%以上，次之为结晶岩以及变质岩，实际占比大约为25.3%，再次之久是可溶岩，实际占比约为6.1%。其他的一些沉积地层，主要岩层的构成为发育炭质黏土岩，期内不还一定程度上杂有煤线，包括其他成因形成的堆积岩，实际占比约为17.6%。在高原湖附近区域，主要的岩层为碳酸盐沉积岩，以及一些变质岩系。在哀牢山区域，其岩层的构成主要为结晶岩，包括片麻岩和片岩，在该地域都可以频繁看到，发育形成了冲积阶地。在峡谷区，地层中砂岩与泥岩大量存在，并混合到一起，而这山区的褶皱和断层地带存在大量的变质岩。在盆地区，存在大量岩石，这些岩石主要为花岗岩，对其进行地质探查，属于第四系地层。
（2）地下水特征
通过对玉磨铁路沿线的地下水情况进行检测，通过相关检测数据可知，本地域的地下水包括几种典型的情况：一是孔隙潜水，就是松散岩石结构空隙中存在的水体；二是基岩裂隙水，主要是指碳酸岩、碎屑岩、岩浆岩等开裂岩石中存在的水体；三是构造裂隙水，是因地质构造形成空隙中存在的水体；四是岩溶水，就是一些吸水能力较强的岩石中所吸收储存的水体。对于铁路隧道工程来说，造成风险最大的地下水情况包括两种：构造裂隙水和岩溶水。整个地下水系在玉磨铁路沿线的分布非常广泛，不但数量大，而且覆盖面积广，水体具备良好的补偿、通路和排水条件，加之高温地热对地下水系的客观影响，使得水文地质环境非常复杂，对施工造成较大负面影响。
2.4地质工程环境
从地质工程的角度分析地质风险，沿线大多处于地震高发区，且造山运动使得地质改变的情况非常复杂。河流落差较大，使得河水水系迅速潜入，对于岸坡形成了强烈的冲击作用。土层中地浅表处多呈现较厚的松散沉积情况，温度较高且湿度较大，植被丰富，沿线生物种类较多且活动范围较大。地质构造受风化的侵蚀作用比较强烈，侵蚀和剥蚀情况严重，由此造成地质工程环境非常的恶劣，容易出现滑坡、崩塌和泥石流等自然灾害，对实际施工以及工程运营都有很大的安全风险。
3.玉磨铁路隧道工程地质风险分析
玉磨铁路全线共需要建设隧道92座，施工环境以及地质条件非常复杂，地质风险体现在多个方面。准确分析隧道工程的地质风险，为整个地质风险的防控奠定基础，也是实际施工必须要充分做好的工作内容。其中，风险较高的地质危害有三种，下面分别加以说明。
3.1泥岩夹砂岩风险分析
泥岩夹砂岩在玉磨铁路隧道全线占有非常大的比例，实际长度约为185km，该路段的地层中存在大量岩盐和石膏石，当地下水丰富条件下会发生软化问题，只需很小的外力就导致破碎。施工过程会改变原有的地质构造，使得地质结构预应力荷载能力变差，使得隧道附近的围岩受到程度不同的破坏。而泥岩夹砂岩的水解使得其承重能力急剧下降，隧道稳定性也随之严重变坏。
3.2涌水突泥风险分析
玉磨铁路隧道工程中很多施工项目需要解决向斜与断层等地质构造导致的工程风险问题，隧道工程所在区域的岩层很多都处于破碎带及透水层。在隧道开始施工时，地下水边界受到影响，使得隧道周边的水压发生变化，对整个结构面产生更大的潜蚀，裂隙增大，使得整个岩体的承载能力发生变化，并造成了一定程度的岩体变形问题，产生裂隙。裂隙的增加，使得地下水的涌流更加顺畅，并大量汇聚导致恶性循环，形成更大的地质风险。从整个铁路隧道工程项目的地质情况看，共有9项隧道工程需要解决可溶岩地层的危害，这些工程项目的总长达到13.6km，约为隧道全长3.5%，这一工程地质问题如果不能得到有效解决，将会产生非常大的负面影响。
3.3高地热风险分析
高地热是云南地区比较普遍的情况，高地热与丰富的地下水系相结合，使得整个地区进行隧道施工都面临着非常大的困难。从整个施工线路来看，玉磨铁路9座隧道的施工需要在导热断裂地带实现，对此必须将高地温的负面影响充分考虑。高地热会导致隧道施工过程中洞室保持较高温度，不但工程项目本身有一定的损害作用。同时，高热的施工环境造成施工人员的各种不适症状，长时间的高温高湿环境以及通风不良条件下，人们会发生头晕等症状，正常的施工操作难以保证。而高地热也会对使用的机械设备造成腐蚀作用，设备的一些零部件会迅速老化，进而设备的工作状态受影响多发各种故障，施工进度难以有效保障。
4.玉磨铁路隧道工程地质风险控制措施
针对玉磨铁路隧道工程中存在的地质风险问题，需要从多个环节研究具体的解决方法，从根本上杜绝或降低这些风险，使得整个铁路隧道工程的施工建设和运营管理能够取得预期的效果。具体来说，其控制过程可以从两个方面进行，一是设计环节的技术控制，二是强化施工过程中的地质风险管理。
4.1设计中的地质风险控制
设计阶段是将施工目标、地质条件和施工技术进行充分整合的过程，在实际的设计中，可以通过不同的地质风险预防措施，使得整个设计科学合理，对实际的施工安全和工程稳定性提供有力保障。从目前来看，在隧道施工技术方面，已经非常成熟，包括预加固桩、旋喷桩等作业可以有效改善隧道施工条件；喷混植生、锚杆框架梁等一些防护措施能够强化工程抵御地质风险的能力；主、被动防护网的利用能够提高区域内落石等安全处理能力。上述措施在工程设计时可以合理运用，能够解决绝大多数的地质风险问题。
4.2施工中的地质风险管理
地质风险的存在不可避免，其复杂性以及不确定性是无法通过设计手段进行完全预防的，在实际的施工过程中，应根据具体的地质情况采取必要的风险管理，进而确保实际的施工和工程运营能够得到充分安全保证。
对于泥岩夹砂岩地质风险，要加强地质预报，充分了解地质情况和地下水系的分布。结合实际需要将防排水充分做好，在爆破施工中应做好细节工作。隧道施工过程中对各重要参数加强监控，结合监控数据对支护辅助保障工程进行调整，使得施工的安全和稳定性达到更高的水平。
对于突水突泥地质风险，可以采取超前钻孔的方式确定其风险程度，对水源的相关情况有充分掌握，包括补给水情况，涌水量以及地下水水系的水压等，结合实际采用针对性的防护措施，包括超前注浆、帷幕注浆、管道引排等，都是非常成熟的解决技术方法。
对于高地热地质风险的管理，可以利用地质钻探的方式确定高地热的具体情况，在实际施工中通过各种方式加强降温和通风，使得整个隧道内工作环境能够更好改善，施工安全也同时得到有效保障。
5.结束语
综上所述，地质风险不仅对整个施工设计和实施产生巨大影响，同时对于整个铁路的维护和运营也有较大干扰。通过分析这些风险问题，可以为有效的风险应对措施提供基础，使得风险管理和施工安全得到更充分保证。玉磨铁路的修建，尤其是隧道工程的建设，应该将相关安全问题作为最核心的要素，通过强化风险控制，使得整个工程的施工和运营都能够得到很好保障。地质风险对于铁路隧道工程建设有着极为关键的影响，只有将相关方面因素全部考虑清楚，并将这些具体内容和技术细节做好，才能为整个铁路建设提供有力的支持，为地区经济和社会发展做出应有的贡献。
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