复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

摘要：随着我国经济的不断发展以及人们生活水平的不断提供，进而很大程度上促进了地铁工程的不断发展，在地铁施工的过程中其施工的环境相对来说比较复杂，并且在对地铁隧道进行施工的过程中将会涉及到很多的内容。本文主要是对复杂地质条件之下的地铁隧道施工技术进行分析研究，进而提出以下内容。

关键词：复杂地质；地铁隧道；施工技术；研究

中图分类号：TU74 文献标识码： A

引言：随着我国经济的不断发展，人们对于铁路运偷的要求越来越高，同时在铁路隧道施工的过程中，其施工的技术水平需要不断提高。一些先进的铁路隧道施工技术在隧道工程建设中发挥着越来越重要的作用，同时也能够很好的克服隧道施工阶℃段中的复杂地质条件，比如高地温、岩溶、湿陷性泥土以及游泥质粘土等地质条件，进而为我国隧道工程建设유的发展打下了良好的基拙。通过不断的对复杂地质条件下铁路隧道施工技术的研究，希望能够不断提高自身的施工技术与施工水平，进而有效消除铁路工程中潜在的安全隐患，以此来确保人们的交通安全。

1.关于地铁隧道衬砌不渗不漏施工技术

1.1隧道的防排水

因为防排水工程存在问题，我国既有铁路隧道中有相当一部分隧道存在漏水现象，其中不少隧道漏水严重。由于隧道含水、漏水带来各种不同的损害，严重的影响隧道的稳定和运营安全。隧道衬砌漏水现象一般表现为渗、滴、淌以及涌几种。

第一是“渗”主要是指地下水从衬砌外向内湿润，使衬砌内出现面积大小不等的润湿，但水仍附着在衬砌的内表面。

第二是“滴”主要是是指水滴间断地脱离衬砌落入隧道，有时连续出水，也称作滴水成线。

第三是“淌”主要是指漏水现象在边墙的反映，水连续顺边墙内侧流淌而下。

第四是“涌”主要是是指有一定压头的水外冒。

在上述的四种漏水现象中，其出露部位与水量的不同，对隧道产生不同的危害。因为隧道漏水，对隧道内金属设备及钢轨锈蚀非常严重。在电力牵引区段的隧道，由于隧道有水，往往造成器材绝缘性能降低，特别是严寒地区，由于滴水挂冰，造成牵引接触网短路、放电跳闸等事故。

当隧道围岩中地下水具有侵蚀性时，由于混凝土衬砌受到侵蚀介质经常作用，使混凝土出现毛、起鼓剥落、孔洞露石以及集料分离等材质破坏，甚至有的可用手掐成粉末，严重者成豆腐渣，腐蚀病害能导致材料强度降低，衬砌厚度变薄，渗水以及漏水日趋严重，落石掉块打伤人，衬砌失去对围岩的支护作用，其他病害会接踵而来。

隧道防排水应采取“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则。这是多年来隧道治水的经验和总结，并且也要和有关规范的内容能够保持一致。

第一是“防”。就是要求隧道衬砌结构具有一定的防水能力，能防止地下水渗入，如采用防水混凝土或塑料防水板等。

第二是“排”。就是隧道应有排水设施并充分利用，以减少渗水压力和渗水量。但必须注意大量排水引起的后果，如围岩颗粒流失，降低围岩稳定性或造成当地农田灌溉和生活有水困难等，应事先妥善处理。

第三是“截”。就是要隧道顶部如有地表水易于渗漏处所或有坑洼积水，应设置截、排水沟和采取消除积水的措施。

第四是“堵”。就是要在隧道施工过程中，有渗漏水时，可采用注浆以及喷涂等方法。运营后渗漏水地段也可采用注浆、喷涂或用嵌填材料以及防水抹面等方法堵水。

第一是隧道衬砌接缝渗漏水。绝大部分衬砌接缝处易产生裂缝，产生的主要原因是：水泥水化热引起的体积膨胀与降温后的收缩。沉缩及干缩引起的变形这些都是引起裂缝的内部因素，当时，如果混凝土衬砌在无约束的情况下，可以自由变形，这样就不会产生使其发生裂缝的应力，事实上，混凝土的约束是客观存在的。无论是混凝土的内部，还是初期支护表面，都会对模筑混凝土产生约束，阻止其变形，这样，就产生约束应力，其中包括温度应力，沉缩及干缩应力等，加之混凝土在硬化过程初期，抗拉强度较低，无法抵抗因约束而产生的拉应力，因此，就会出现裂缝。与此同时，接缝处产生渗漏原因还有水文地质调查不清，未进行防水设计以及部粗糙等。

第二是隧道衬砌本身的薄弱部位产生的渗漏。其主要是由于施工工艺控制不严，混凝土灌筑时捣固不好，引起衬砌蜂窝、麻面、洞穴及因混凝土级配或水灰比不当产生的泌水通路。

第三是关于隧道衬砌局部渗漏。由于局部裂隙水比较发育和泉眼处，衬砌前没有进行必要的引排水，在浇筑衬砌混凝土时，水流随着防水板的漏缝流到混凝土中，改变了混凝土的水灰比，造成混凝土内泌水通道增加，在衬砌初凝之前穿透衬砌层，最终形成渗漏水。

第四是塌方造成衬砌混凝土拉裂以及膨胀围岩作用引起的衬砌开裂。由于塌方以及溶洞处理措施不到位，衬砌背后回填不密实，由于应力过大引起的开裂。因地质下沉不均而造成的衬砌开裂，以上裂缝都会造成较严重的渗漏水，以后处理也比较困难。

2.关于地铁隧道开挖技术的控制

2.1关于光面爆破

采取光面爆破，确保开挖面圆顺，这是搞好隧道不渗不漏的基础。光面爆破搞不好，极易带来危险。第一是拱部回填困难，一旦不密实，易形成水囊。第二是岩面凹凸不平，喷射混凝土难以找平。第三是铺设防水板困难等问题。因而开挖前针对不同的围岩均认真进行钻爆设计，并严格按照设计要求施工，确保光面爆破达到有关规范的要求。

2.2关于开挖面的处理技术

第一是要对于爆破所形成的小坑凹处，在进行衬砌施工前，首先采用喷射混凝土找平。

第二是要对于爆破所形成的较大坑凹处，当喷射混凝土不易将岩面找平时，采用与衬砌同标号混凝土回填密实。施工中坚决杜绝采用干砌片石或浆砌片石回填的做法，若那样做易形成水囊，给隧道衬砌的防排水留下隐患， 3.关于地下水的综合整治技术措施

治理好地下水是确保隧道衬砌不渗不漏的重要环节。施工中采取了“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，进而达到达到了防水可靠，排水畅通，不渗不漏，保证结构的效果。

3.1开挖预注浆防水

在对隧道进行开挖前，按照设计要求对富水地段进行超前预注浆，确保开挖后无大的突涌水，为安全开挖创造条件为隧道防水创造条件。

3.2喷射混凝土防水

喷射混凝土可以封闭围岩，起到支护作用，同时对局部渗水不大地段还可以防水效果。喷射混凝土宜采用湿喷技术，采用复喷方式。喷射混凝土后，隧道基本实现干燥。在局部渗流处，一是可以插管补注浆，二是较大渗流可以插管接排水盲管固定引至侧沟排走。喷射混凝土还可以找平防水层基面，为铺设防水板创造条件。

4.关于隧道施工控制爆破技术

4.1控制爆破技术的优点

控制爆破是指对不同的爆破主体、爆破环境和爆破要求，通过采取特殊的爆破设计和施工技术措施，对爆破效果和对周围环境的影响和危害程度进行严格控制的爆破技术。它是在普通爆破方法基础上发展起来的一种有规律地、人为有效控制爆破效果的先进工程爆破方法。近年来控制爆破技术广泛应用于市政、交通、水利水电等诸多个领域，©定向爆破、光面爆破、预裂爆破、聚能爆破以及压缩爆破等等均属于控制爆破范畴。

光面爆破主要是通过合理选择周边眼的参数，使周边眼在其它炮眼起爆后最后起爆，将周边眼范围的岩石爆下来，形成规整的轮廓，尽可能多地保留半边眼痕迹，减小对围岩的扰动，达到爆破修边作用。影响光面爆破效果的因素很多，最主要的是爆破的地质条件，施工中要根据不同地质情况及时调整光面爆破参数，以达到最佳效果。

4.2控制爆破施工

第一是要放样布眼。钻孔前，准确定出隧道中心、起拱线位置及内轨标高等，根据爆破设计方案，在开挖掌子面上用红色油漆准确画出开挖轮廓，标出炮眼位置。

第二是要钻孔。采用自制钻孔作业台车、YT28型凿岩机钻孔，钻孔直径四十毫米。钻孔人员应技术熟练，定人定岗，严格控制钻孔误差。周边眼外插角一般取三是，每排炮交界面错台不大于十五厘米，同时根据眼口处岩石平整程度调节炮眼深度，以使眼底在同一平面上。

第三是清孔装药。装药前用小直径高压风管将炮眼内石屑吹净，分区、分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管一定要对号入座，不得混装以及搞错。所有炮孔均用炮泥堵塞，堵塞长度周边眼不小于二十厘米，其它眼不小于三十五厘米。周边眼采用小药卷配导爆索，以增加不祸合系数和爆破时的缓冲作用，炮孔装药采用空气间隔装药。

第四是联接起爆网络。起爆网络采用复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性，导爆管采用四通管连接，不能打结和拉伸，各类炮眼雷管连接段数相同，引爆雷管应用绝缘胶布包扎在离一根导爆管自由端十五厘米处，聚能穴背向转爆方向，网络连好后要有专人负责检查后再起爆。

5.关于复杂地质条件下的地铁隧道施工技术

5.1关于岩溶地段对到施工预测预报技术

第一是定性预测方法。主要是通过对地貌以及地质调查和地质推断等方法进行有效的结合，进而对其进行定性的额预测。要对收集区域当中的地形、地质以及水文地质资粮等进行详细的调查。并且还要通过这些资料分析区域岩溶地貌特征。对隧道所处地区的地表岩溶地貌，区域内出露的溶洞、暗河以及隧道施工已揭露的溶洞的形态和规模等进行详细调查，同时还要对隧道的地质构造以及岩性的调查，研究分析隧道所在地区的岩溶地貌规律，尤其是层状水平溶洞的发育规律，其中主要是包括三方面的内容：一是水平溶洞的层数；二是层高；三是每层溶洞的规模等，进而分析侵入基准面的变化特征。与此同时还要查明地面水以及地下水的分布情况，并且要对排泄情况以及地表水的特征进行分析等。

第二是导坑超前预报。主要是通过利用辅助导坑或者是正洞超前导坑为后步施工探明地质情况，以此来方便采取正确的施工措施，其主要的方法就是在工程的导坑开挖爆破后，从导坑开挖面外露的各种地质现象，其中包括了岩性、岩层以及岩溶裂隙的产状要素描绘在地质编录图上。通过对其进行边炉，以此来进一步的揭示了隧道岩溶地段的详细地质构造。

第三是溶洞的超强钻孔预探预报，在对工程当中的辅助导坑和正洞导坑开挖面布置超前钻孔，必须要对千伏的短距离地质进行有效的预探，进而有效的弥补了地面钻孔对规模较小裂隙岩溶位置以及形态探查的不足，尤其是对于张性断裂或者是张性裂隙发育的陡倾角和近于直立的岩溶预探更为必要。就是在导坑开挖面四个周边角上和中心处布设五个孔。钻孔方向呈放射状延伸到隧道周边外，孔深在三十五米以内，如探明前方无大溶洞时，一次性的挖近三十米的♂距离，掌子面预留六米岩盘，继续超前钻孔。若遇溶洞，因此可以采取注浆以及超前支护等堵水加固，比如岩层比较完整或者是岩溶发育不良的一些地段，需要采取钎探，其孔的深度要大于二点五米。

5.2岩溶地下水的处理

对有地下水的岩溶处理原则应根据现场具体情况确定，一般是或疏或堵，有时采取堵疏综合治理。为防岩溶水的突水涌泥，施工中采取超前孔探测，预备足够的抽水设备，有平行导坑利用平行导坑排水，顺坡地段利用两侧排水沟进行排水，反坡地段利用集水坑井进行集中抽排。复杂情况下，采取截、堵、排综合治水措施，堵水时注意不能改变水流方向。

5.3出口不良地质大跨段施工技术

施工总体方案的制定紧密结合了工程地质与隧道结构的设计特点，主要解决顺层滑坡、富水软弱以及浅埋大跨的技术难点。对顺层滑坡采取锚固桩技术；对富水软▲弱土体采用管棚加小导管注浆技术；对浅埋大跨段因原设计采用中壁法，由于中壁法开挖工序多，施工进度慢。为此必须对中壁法和中导洞先行、短台阶分部开挖的施工方案进行数值计算和对比，从中选择最佳的施工方案。根据隧道结构特点，在采用了综合加固措施后，确定出口段的三十四用临时中支柱法进行施工，其余一百八十段则采用中导洞先行短台阶法施工。大跨隧道施工的总原则为短进尺、强支护、快封闭、勤测量以及早成环。

总结：针对铁路隧道施工而言，它在一定程度上是我国交通建设的重要组成部分，只有对铁路隧道施工技术水平进行不断的提高，才能够保障施工人员以及铁路运行的安全，要认识到铁路隧道施工技术的重要性，在一定程度上采取科学、合理、有效的施工方法，进一步提高铁路隧道施工过程中的经济效益和社会效益。