基于复杂地质条件探讨铁路隧道施工技术要点

发表时间:2021/5/21   来源:《基层建设》2020年第31期   作者:欧廷文
[导读] 摘要:铁路成为现代交通的主要方式,随着社会经济的高速发展,大众对铁路的需求逐渐增大,为促使铁路行业可以良性发展,满足社会发展需求,必须重视铁路施工,针对复杂地质对隧道施工形成的影响,明确施工要点,完成准备阶段的勘察任务,选择恰当的技术完成隧道施工任务。
        中铁二局第五工程有限公司  四川成都  610000
        摘要:铁路成为现代交通的主要方式,随着社会经济的高速发展,大众对铁路的需求逐渐增大,为促使铁路行业可以良性发展,满足社会发展需求,必须重视铁路施工,针对复杂地质对隧道施工形成的影响,明确施工要点,完成准备阶段的勘察任务,选择恰当的技术完成隧道施工任务。本文首先指出铁路工程常见的地质问题,重点介绍浅埋偏压和软弱围岩在复杂地质环境下施工的主要方式,同时给出铁路隧道施工顺利开展的策略。
        关键词:铁路工程;地质条件;隧道施工技术;施工措施
        铁路对社会经济发展有不可忽视的影响,国家对铁路建设异常关注,其是我国铁路基础在改革开放后迅速完成的一方面原因,但是随着国民水平的提高,人们对铁路又提出了新的要求,为满足大众出行需求,提供铁路建设技术、完善铁路基础设施刻不容缓。铁路工程项目批量出现,但是因为工程所处地点环境恶劣,地质条件复杂,阻碍铁路工程建设工作的开展,降低工程建设项目的整体质量。为降低复杂地质对铁路施工形成的影响,本文分析铁路工程使用的技术提出技术针对不同地质状况的处理方式,给出项目施工的具体措施,促使铁路工程施工可靠、安全的进行。
        1 铁路工程常见的地质问题
        1.1 大断层带
        在铁路工程中,大断层属于比较典型且危险系数极高的复杂地质状况。断层破碎带与高外水压力、巷道涌水、巷道突水等事故存在一定的联系。区域性断层构造是深埋长隧洞工程中常见的一种现象,对施工活动造成不小的冲击,严重影响到施工的效果。大断层带的地质构造规模浩大,因为地质结构断层数量较多,同时具备富水性,容易出现涌泥、巷道涌水、突水等情况。大断层带的地质因素特异,隧道施工因为地下水活动剧烈,增加隧道施工的难度[1]。
        1.2 岩溶
        灰岩地区岩溶地质常发生突泥、突水的情况,此类情况的出现会影响到施工技术的应用,拖慢工程进度,我国以往隧洞工程因为岩溶突泥、突水,致使工程进度大幅放缓,有的工程甚至延迟了两年才交付。
        1.3 软弱围岩
        软弱围岩一般指粘结力、承载力、岩体强度低下的岩质,岩体松散破碎、结构破碎、节理裂隙发育,其会对隧道工程造成巨大的影响,容易引发安全事故。软弱围岩遇水会快速软化,破坏岩体结构,严重时会引发塌方事故。在深埋隧洞的软弱岩体,在应力的作用下变形。加固软弱岩体存在较大的技术难度,如果不能掌握技术的应用方式,难以完成工程任务,还可能出现围岩垮塌的情况,会影响到隧道项目的施工质量,还会威胁现场工作人员的人身安全。面对软弱围岩,必须先计算隧道围岩结构可承担的负荷,在此基础上动工,让隧道围岩拥有可以承载应力的岩体,规避施工安全事故[2]。
        1.4 岩爆
        岩爆属于深埋地下工程施工常见的动力破坏问题,在铁路隧道施工期间一旦出现岩爆会形成巨大的破坏力,引发安全事故,可能导致机车被毁,发生人员伤亡事故。在工程施工中,岩爆的破坏力可以比肩6级地震,并且会持续一段时间,最长甚至可以持续数月时间。岩爆的破坏力与岩石对岩体内部应力的防御能力有关,如果岩石结构松散,可能因为围岩脆性问题,在一定程度上增加岩爆的破坏力。因此,必须了解施工地段围岩的参数,在确定工程特征的前提下,编制施工方案与应急方案,一旦发生岩爆状况,施工人员可以依托方案快速作出反应,将岩爆形成的影响降至最低。
        1.5 膨胀岩
        软岩中存在特殊膨胀岩,其中持有大量的亲水矿物,致使软岩具备亲水性,在湿度升高的过程中,岩体的体积会在短时间内迅速扩张,在变形受到约束后,岩体内部会形成应力。因此,隧道施工需要勘察工程岩体的状况,提高围岩防水结构设计的合理性,将围岩扰动对工程形成的影响降至最低,由此可以控制隧洞的湿度,防止软岩受到湿度的影响发生形体变化,有效的控制膨胀岩,将其形成的影响控制在合理区间中。
        1.6 浅埋偏压
        浅埋偏压地质在铁路隧道工程中并不少见,此类地质容易发生大范围、大幅度的变形,在岩体发生变化后,打乱施工人员的工作节奏,不仅在施工质量控制方面存在较大的难度,还容易引发施工安全问题,威胁到现场工作人员的人身安全,致使设备受到损伤,让施工单位承担经济损失。面对浅埋偏压地质,需要分析地质特征,掌握隧道施工的技术应用方式,编制可实施性高的方案,通过科学的防御手段,消除浅埋偏压地质对施工形成的不良影响,为工程可靠、顺利的开展提供保障。
        2 复杂地质条件下铁路隧道工程的施工方式
        铁路工程施工地点的环境恶劣,影响隧道施工的因素众多,施工单位必须明确铁路隧道工程技术的特征,针对项目复杂地质条件编写施工方案,掌握隧道工程技术的施工要点,严格按照工序作业,防止地质灾害等情况的出现,影响到隧道工程的施工效果[3]。
        2.1 浅埋偏压地质条件下的铁路隧道施工方式
        在铁路隧道工程中,面对浅埋偏压地质条件,必须针对隧道覆盖层薄、埋深浅的特征,考虑到相关因素直接提高隧道独立成拱作业难度的实际情况,在此种状况下开展隧道施工作业可能引发塌方事故,还可能因为地层结构发生变化致使地面移位,不仅耽误工程进度,还会严重的污染该部位的环境。针对浅埋偏压地质,必须研究施工地质状况对项目施工形成的影响,分析排水、开挖、支护等施工技术在浅埋偏压地质中的作业效果,在此种地质条件下会增加隧道施工技术的实施难度,施工质量管理工作也无法有效的应用在项目运行中。

在准备阶段进行实地调研,收集铁路隧道工程的参数,结合掌握的信息判断浅埋偏压地质的危险性,预演项目各工序任务,总结项目可能出现的施工问题,立足于工期与项目质量建设要求,提出可实施性高的应急预案,为施工人员解决突发事件提供了良好的凭据。隧道工程开挖工作需要考虑环境因素对施工造成的影响,结合围岩相关的信息,确定围岩不同位置的地质特征,动态监测围岩状态,随着工程推进分析工作地带的施工状态,结合掌握的数据完成隧道施工任务。另一方面,伴随着隧道施工技术的开展,工作区域的地层结构可能发生变化,所以需要全过程收集、分析围岩的形变情况,发现围岩形变的规律,按照施工目标对工程参数进行调整,确定施工参数,完善方案内容,提高隧道工程工艺参数的精准性,在顺利开展隧道施工的同时,还可以获得预防地质灾害的功能。
        2.2 软弱围岩地质条件下的铁路隧道施工方式
        考虑到不同地区铁路隧道工程的围岩特征不同,为将围岩对施工形成的不良影响降至最低,必须在软弱岩隧道施工前完成实地勘察工作,收集工程的环境参数与施工参数,整理工程不同地质的特征,在此基础上按照施工建设要求选择最恰当的施工方式,防止隧道施工破坏土层结构,将施工产生的应力控制在合理范围中,提高工程围岩的可靠性。针对软弱围岩地质,必须在掌握项目建设要求与地质条件的前提下,计算围岩可以承受的外部荷载,收集衬砌结构等信息并对其进行分析,确定衬砌的尺寸与类型,为衬砌结构施工提供良好条件,还可以确定围岩隧道的消耗标准。
        面对软弱围岩地质,施工单位必须发现施工技术对工程任务实施起到的作用,灵活的采取施工技术,确定施工方法,在相关工作进行前,应该通过地质鉴别技术分析铁路隧道项目的地质条件,掌握详细的地质条件,为工程开展提供有利的条件。但是我国地质鉴别技术尚处于发展的初期阶段,技术仍存在很多漏洞,无法合理的应用地质判别仪器,不仅会影响到工作执行效率,还难以保证获得的结果具备系统性。因此,建筑企业必须在铁路隧道项目逐渐增多、建设标准不断提高的今天,加强对地质鉴别技术的投入力度,逐渐完善技术内容,优化技术在地质鉴别方面的作业效果,提高软弱围岩隧道地质判别结果的系统性,为工作人员提供可靠的工程数据,在此基础上完善施工方案,促使隧道施工高效的推进。
        3 铁路隧道在复杂地质条件下施工的具体措施
        3.1 提高地质勘察技术水平
        铁路隧道施工中必须认识到复杂地质对施工形成的影响,发现准备阶段地质勘察工作的重要性,必须按照要求勘察现场,掌握现场的施工参数与环境信息,在此前提下编制施工方案,从而才能针对地质条件可能发生的情况作出反应,降低地质灾害发生的几率,为隧道施工的开展创造有利的条件。收集隧道工程地质信息,必须在施工准备阶段预测地质状况,施工人员与地质勘察人员应该相互协作,使用地质勘察仪器采集现场信息,经过地面调查对工作区域的地质情况作出判断,按照地质结构选择隧道工程施工技术;在施工环节监测施工进行情况,对可能发生地质灾害的区域进行全过程监管,调查分析工作区域岩石的受力情况、结构形态、地质条件,结合掌握的工程概况确定施工要点;监管施工进行情况,同时对地质灾害进行防御,查看工程是否存在塌方、突水等征兆,使用试爆手段处理岩层破碎带与不稳定的岩溶部位,让隧道施工有序进行。
        3.2 控制隧道开挖技术要点
        完成地质环境勘探工作,按照施工程序开挖铁路隧道,一般常选择全断面开挖技术与台阶开挖技术。前者通过一次性爆破的方式开展隧道施工,形成隧道轮廓。爆破工作结束后快速清理爆破施工的地点并进行支护作业,为接下来的工作进行准备。全断面开挖技术适合应用在作业面宽广的铁路隧道施工地段,大型机械设备在此类环境可以得到充足的利用,但是工作进行前必须完成防护措施,防止施工过程中发生安全事故。后者应用在岩石结构不稳定的区域,在此类地段使用台阶开挖技术,施工单位首先考量作业区域的地质条件,接着将隧道断面分为若干个断层,开挖工作由上至下进行。上部台阶钻研与下部台阶出碴同时跟进,开展隧道开挖工作,当完成整个断面的挖掘任务后,进行拱顶衬砌处理。施工团队使用台阶开挖技术,必须考虑到上部与下部同时作业存在的难题——施工协作干预问题,技术人员与施工人员不仅需要掌握施工环境,还需要了解技术的应用要点,保证台阶开挖技术在复杂地质环境中得到合理的应用,可以安全、可靠的完成隧道开挖任务。
        3.3 完成隧道衬砌与防渗漏任务
        铁路隧道施工期间,衬砌与防渗漏是复杂地质条件下施工必须重点关注的内容,其中衬砌结构是否稳定会直接影响到隧道项目的整体质量。因此,面对复杂地质环境,施工团队需要分析隧道衬砌工作的要点,掌握衬砌施工技术的应用方式,不断的优化技术内容,完成隧道衬砌的任务。首先,应该分析隧道项目地质情况,灵活的选择衬砌防腐技术,完成衬砌结构防腐任务,做好衬砌结构被腐蚀的防护工作。其次,分析衬砌结构状况,为提高衬砌结构的可靠性,使用注浆施工的方法增加衬砌结构的强度,防止因结构不稳定发生安全事故;最后,在二次衬砌阶段,为更好的开展防渗漏工作,在衬砌结构部位铺设防水层,在工程进行中使用钢筋绑扎技术,严格按照建设要求与规范完成衬砌施工任务。
        4 结语
        浅埋偏压和软弱围岩是铁路隧道施工常用的方法,面对复杂地质条件时,必须完成现场地质勘察工作,整理掌握的工程信息,同时确定施工可能存在的风险因素,在此基础上编制施工方案与突发事件的应急预案,从而可以在极大程度上保障项目施工安全、可靠的进行。除此之外,施工单位必须意识到隧道施工技术存在的短板,应该在地铁项目逐渐增多的过程中,不断优化技术,完善施工工艺,在提高施工水平的同时,建立一套安全作业的防护体系,为隧道施工奠定坚实的基础。
        参考文献:
        [1]王成功.复杂地质条件下铁路隧道施工技术探讨[J].黑龙江科技信息,2020,000(016):115-116.
        [2]甄相国,贾瑞晨.复杂地质条件下铁路隧道施工技术探析[J].四川水泥,2020,283(03):186.
        [3]郭步玺.复杂地质条件下的公路隧道施工技术要点[J].交通世界,2020,546(24):86-87.
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