摘要：随着我国基础设施建设力度的增强，我国的铁路建设里程越来越长，涉及到的范围越来越广。对于某些比较复杂的地质条件来说，铁路隧道施工具有比较大的施工难度。所以为了全方位提升铁路隧道施工建设质量，需要全方位提升施工技术，同时在后期要加强施工技术控制，全面提升施工技术人员的综合素质以及能力，采用更加科学合理的管理控制来优化施工技术，全面提升施工水平。本文主要介绍复杂地质环境下的铁路隧道施工技术，希望能够对相关人士有所帮助。
关键词：复杂地质环境；铁路隧道；施工技术
0 引言
随着我国整体经济发展的快速提升，我国的交通发展面临着越来越多元化的现实，其中铁路是最为重要的组成部分。我国的铁路覆盖面积在不断增加，截止到2015年，我国高铁已经占据了世界高铁的半壁江山，带领世界把高铁总里程翻了三番还多，如图1所示。
对于某些地质条件比较复杂的情况来说，铁路隧道施工技术要求越来越高。在施工过程中需要按照实际的地质情况最大程度上满足施工需求，并且要对铁路隧道施工周边环境进行综合性考量，全方位优化升级铁路隧道施工技术，这对于提升我国铁路建设具有非常重要的作用。
1 膨胀土围岩条件下的施工技术
所谓的膨胀土主要就是指粘土矿物成分主要是亲水性矿物的土质，其具有的显著特征就是膨胀软化、失水收缩硬裂等等。对于那些穿过膨胀土地层的隧道来说，比较常见的现象主要是开挖之后所产生的围岩变形、由于浸水出现的膨胀或者由于风化而出现的开裂等等。这些问题都会造成坑道顶部和两侧向内挤入，而底部出现涨起。并且随着时间的积累会造成围岩的失稳以及衬砌变形破坏。
对于膨胀土地层隧道开挖时，不但要严格按照设计文件的相关要求进行实施，同时也要在施工过程中充分调查以及测量围岩的压力和流变情况，对于其变化规律进行认真分析。施工过程中要遵照减少围岩扰动、避免水浸湿的原则进行，施工中可以采用无爆破掘进法进行，例如采用液压镐、掘进机以及风镐等进行开挖。在开挖时要最大程度上缩短围岩暴露时间，同时要尽快的衬砌，这样能够最大程度上恢复洞壁由于土体开挖而解除的部分围岩应力，缓解围岩的膨胀变形情况。开挖过程中比较常用的方法包括正台阶法、侧壁导坑法以及眼镜法。其中正台阶法主要适合用在跨度比较小的隧道当中，其具有分部比较少、互相干扰比较小的特点，并且能够尽快闭合支护；侧壁导坑法以及眼镜法比较适合用在跨度比较大的隧道当中，其具有避免上半断面支护下沉等有点，但是全断面闭合时间比较慢，需要特别注意避免边墙混凝土受到压力而向隧道内挤。
2 松散地层的施工技术
松散地层的结构胶结性较弱，稳定性相对较差，所以在施工过程中比较容易造成坍塌，例如无胶结松散的干沙、经过比较严重的风化而失去岩性的松散体、具有砂夹砾石和少量粘土的土壤等等。对于这些地质情况的施工方法如下：
（1）超前支护
在隧道开挖之前首先要向围岩内部打入钎、管等相关构件来对围岩进行预先的支护，避免在对坑道进行掘进时发生岩体坍塌。
第一，超前锚杆或者超前小钢管。此种方式主要是在爆破之前将小钢管或者超前锚杆打入到掘进前部比较稳定的岩层内部，将尾端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆支撑上，确保其对掘进范围内拱部上方起到良好的支护作用，避免爆破之后围岩出现松弛而坍塌。要尽量采用早强型砂浆锚杆，从而最大程度上发挥超前支护的作用。
第二，超前管棚法。此种方法比较适合用在非常松散和破碎的土壤当中，对于那些钻孔之后比较容易发生塌孔的地层也比较适用，例如砂黏土、粉砂、细沙等等。在具体应用过程中，需要按照地质情况来选择管棚长度，需要确保开挖之后管棚具有足够的超前长度。为了进一步增强管棚刚度可以形成钢筋笼并灌入水泥砂浆，或者直接在钢管内部灌入混凝土等。
（2）超前小导管预注浆
此种方式主要是顺着开挖外轮廓线，按照相应角度打入管壁带孔的小导管，同时按照相应压力向管内部注入化学浆液或者压注水泥的措施。此种方式不但能够有效加固周围岩体，同时也能够起到超前支护的作用。此种方法比较适用用在那些自稳时间较短的砂层、砾卵石等松散的地质情况。
（3）降水、堵水
如果比较松散的地层当中含有水会极大的危害到隧道施工情况，所以要想确保施工的顺利进行就需要将地下水排出。降水、堵水的方法比较多，例如可以在洞内或者辅助坑道内部井点降水等等。对于那些埋深比较浅的隧道来说，可以在洞外地面隧道两侧布点通过深井泵进行降水。对于那些地下水比较多、所需排水条件或者排水费用比较高的情况来说可以采用注浆堵水等措施。注浆堵水也可以细分成为地面预注浆或者洞内开挖工作面预注浆等方式，需要按照隧道的埋深情况、工程地质情况、水文地质情况、钻孔以及压浆设备能力、经济情况以及工期等等综合分析后选择采用何种方法。
3 石膏地层的施工技术
（1）超短台阶开挖。穿越石膏地层时可以采用超短台阶法进行开挖，在条件许可的情况下可以通过人工开挖的方式或者钻爆法相结合的方式进行。在施工过程中要遵照“降低扰动、屏蔽环境以及及时封闭”的膨胀性岩层隧道施工原则进行。
（2）增强初期的支护。在进行初期支护时要按照“抗让结合、以抗为主、限制放压”的基本原则进行，要将高强、早强和比较大变形的材料以及构件熔入到初期的支护当中。另外，在隧道拱墙当中可以使用自进式锚杆，仰拱可以使用中孔注浆锚杆，最终形成钢管钢架、超前注浆小导管以及锚杆混凝土的联合初期支护。
（3）增强排水以及通风。禁止向掌子面进行洒水，要重点关注排水情况，防止出现积水以及漫流的问题，确保围岩的干燥性。同时要加强通风来降低洞内的温度以及湿度。
（4）可以采用椭圆形衬砌结构。按照结构的受力特征、石膏遇水会膨胀以及使用空间相关要求等方面的特点，可以采用椭圆形衬砌结构，此种结构不但能够满足净空方面的要求，同时又具有比较大的承载能力。
4 溶洞地质的施工技术
所谓的溶洞就是指那些因为潜蚀以及机械塌陷而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的其中一种表现，由于我国的石灰岩具有比较大的分布，所以会常常遇到溶洞的情况，所以需要重点注意这些地区的隧道施工情况。在隧道通过岩溶区过程中需要分析明确溶洞分布的类型以及范围、岩层的地下水情况以及填充物情况，要根据这些内容来明确施工方法。对于那些还处在发育阶段或者穿越暗河水囊等比较复杂地质条件的岩溶地区来说，首先需要解决的就是排水方面的问题，正常情况下可以采用平行导坑的施工方法，通过超前钻探的方式来向前掘进，在施工方案的选择时一定要慎重。对于那些随时可能出现大量涌水或者崩塌落石以及流石流泥等情况来说一定要制定出相应的应对措施，保证施工的安全性。对于那些穿过岩层比较完整和稳定的岩溶区来说，由于溶洞已经停止生长，具有较为坚实的填充物，并且地下水量比较小，所以可以通过物探或者探孔等方式进行，对于突然的变化便于采用应对措施。
5 流沙沙层地质的施工技术
所谓的流沙就是因为沙土或者粉质粘土受到水的影响而失掉内聚力所形成的糊浆状物质，此种形式的地质对于铁路隧道施工具有比较大的危害。因为流沙可能会造成围岩的失稳坍塌以及支护结构的变形，甚至有可能造成倒塌破坏等情况。所以想要降低流沙一定要首先进行水的治理，从而降低沙层的含水量。在进行施工时可以采用如下措施：施工之前一定要充分查明流沙所具有的规模以及特点，要对地质构成情况、相对密度以及贯入度等进行充分了解。同时要按照塑性指数、粒径分布情况、地层承载力、地下水压力、滞水层分布以及透水系数等制定比较具有可操作性的施工方案。在进行开挖时一定要按照从上到下的顺序分部进行，要确保先护后挖、密闭支撑，要一边挖一边封闭，避免沙粒从支撑缝隙当中溢出。也可以采用超前注浆的方式来对围岩结构进行改善，可以通过化学药液或者水泥浆以及水泥水玻璃等注浆材料进行地层的加固，之后再进行开挖。对于流沙地段来说，要尽可能缩短拱部和边墙衬砌混凝土的灌注时间，使其尽快的和仰拱形成封闭环，只有这样才能够确保流沙不会对洞身衬砌造成破坏。
6 结束语
随着我国基础设施建设力度的增强，铁路建设越发繁荣。铁路施工中会遇到各种各样复杂的地质情况，这就需要针对不同的情况采取相应的技术措施，确保隧道施工质量，进一步促进铁路事业的健康发展。
参考文献
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作者简介
冯亚坤，（1982年6月），男，工程师，大学本科，目前从事市场营销工作。
论文作者:冯亚坤
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/9
标签：隧道论文; 围岩论文; 地质论文; 情况论文; 施工技术论文; 铁路论文; 超前论文; 《基层建设》2017年第24期论文;