1.清华大学土木工程系 北京海淀 100083；
2.武广高铁公司 湖北武汉 430212；
3.中国石油大学（北京）北京昌平 100061
摘要：本文在研究中以铁路隧道施工关键技术为核心，分析复杂地质环境对铁路隧道施工的负面影响，提出基于复杂地质条件下的铁路隧道施工技术，列举工程案例，证明铁路隧道施工技术的应用价值，保证施工质量，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。
关键词：复杂地质条件；铁路隧道工程；施工技术
在我国，大多数铁路隧道的建设位置均为山川河流等地，地质条件较为复杂，这给铁路隧道施工增加了不小的难度。在铁路隧道施工中，相关施工人员要做好地质勘察工作，基于复杂地质条件下，明确铁路隧道施工中可能会遇到的突发问题，制动有效的解决对策，以保证铁路隧道施工的顺利进行，保证施工质量。对此，基于复杂地质条件下，施工方要对施工技术和各项准备工作加以重视，不断优化和提高铁路隧道施工技术，根据实际条件，确定施工工序和施工工艺，制定应急方案，提高铁路隧道施工的综合质量水平。在这样的环境背景下，探究基于复杂地质条件下铁路隧道施工的关键技术具有非常重要的现实意义。
一、复杂地质条件给铁路隧道施工带来的影响
我国土地辽阔，地质条件相对复杂，并存在多种地形地貌共存的情况，这种过于复杂的地质条件，会增加铁路工程的施工难度，还会提高施工造价成本。而为了减少施工路线，铁路工程中会增设大量的隧道工程，也就造成了隧道工程的施工难度。在当前经济背景下，我国交通运输业快速发展，促进现代化铁路网的成熟和完善，为了实现从横交错的交通铁路网，铁路隧道就会分布在高山与河谷等地区，地质条件十分复杂，这对铁路隧道工程造成很大的负面影响。由于铁路隧道施工中，会发生很多突发地质问题，包括岩溶问题或是突泥涌水问题，其中活动断裂层还会发生高地温灾害和断层破碎带的现象，像瓦斯爆炸、岩爆等情况更是频频发生，这都给铁路隧道施工造成很大的难度，为了更好的应对复杂地质条件，需要施工方要综合分析该地区地质环境，选择有效的施工技术，提高施工水平，进而保证铁路隧道施工的综合质量水平。
二、基于复杂地质条件下铁路隧道施工的关键技术
（一）全断面开挖技术
全面断面开挖技术是面对复杂地质条件下的一种有效的施工手段，根据隧轮廓来一次性爆破，形成隧道，并辅以支护和堆砌修建的方式，完成铁路隧道施工。在实际应用中，施工人员要注意全断面开挖前期至后期支护前，要对围岩稳定性进行护理，防止隧道内部出现塌陷等安全事故。该技术在应用中，拥有超大工作面空间，便于大型机械进入隧道内部进行操作，施工效率较为明显，但必须要保证围岩自身的稳定性，否则将无法达到设计要求和施工标准。
（二）台阶开挖技术
如图1所示，台阶开挖技术主要是把掌子面横向分割为3部分，这三个部分分别开展隧道开挖工作。在实际应用中，台阶开挖技术的适用性较强，开挖设备比较简单、小巧，便于施工，满足高效施工的要求，具备较为广阔的施工空间，便于后期施工机械的进入，施工效果显著。现阶段，台阶开挖技术应用十分广泛，但是在应用中仍存在一些局限性，在施工过程中很容易受到干扰，一旦发生互相干扰问题，不仅无法满足施工要求，还会造成施工安全事故，这一干扰问题是未来铁路隧道施工领域需要解决的内容，以提高铁路隧道施工的综合效益。
图1 为隧道台阶开挖形状
（三）分部挖掘技术
在铁路隧道施工中，常常会出现软弱围岩问题，处于这一复杂地质条件下，无法开展大断面开挖工序，需要选择分部挖掘技术，对各个部分进行分开施工。分部挖掘技术涉及到环形开挖、交叉中隔壁法和双侧壁导坑法，在环形开挖中，工作面较为稳定，可以获得极高的施工安全性；在交叉中隔壁法应用中，将开挖部分划分为三个部分分别挖掘，由上至下进行挖掘，在每步挖掘后加设锚喷与仰拱，并在中隔墙位置安装联结，之后在开展中隔墙另一侧的挖掘工作；在双侧壁导坑法应用中，由两侧至中间缓慢施工，两侧支护，支护完成后，方可开展中间区域挖掘，可以有效防止由于软弱围岩地质承载力不足而造成的塌陷等问题，控制地表沉降，在实际应用中，施工工序过于繁琐，施工工期长，施工成本高。
在铁路隧道施工中，隧道开挖与支护是两个关键环节，这是保证施工期间围岩稳定的基础，施工人员要根据具体工况来合理选择开挖技术与支护技术，综合考量工期、安全、成本以及技术等方面，选择最佳的施工方案，保证铁路隧道施工的安全性和高效性。
三、工程案例分析
（一）工程概况
某铁路隧道总长为2034m，根据时速客运专线形式进行双线铁路隧道的设计，以地貌上看，该铁路隧道建设区域为丘陵区，存在地形起伏变化，其高程变化幅度为40-101m范围内，平均埋深为50m，坡度诶30°，坡面以植被加固方式为主。
（二）施工工艺
在实际施工中，根据铁路隧道工程的主要特征，设计提起支护、拱部环形开挖、拱部前期支护、核心土与其下部开挖、二次衬砌与防水排水等施工工艺。施工中可能会出现塌方情况，施工人员综合分析和勘察塌方部位，一旦出现塌方问题，要及时采取针对性治理措施，掌握具体的塌方范畴、塌方外形、塌方地质情况等信息，确定塌方出现的原因和地质条件，制定针对性解决方案，加强排水处理，消除地下水活动对铁路隧道工程的影响，避免地表水进入隧道基础而形成塌方。
（三）施工监测
根据该工程特征，施工监测内容为地表沉降监测、拱顶下沉监测以及周边围岩监测。在实际监测中，要对周边围岩进行实时量测，如图2所示，进行测点布置，利用坑道收敛计测量两个测点间长度，依据测量数据进行收敛值的核算，洞口段埋深低于隧道，根据5-10cm进行监测断面的设计，选择CRD工法进行测线。在拱顶下沉监测中，观察隧道拱顶下沉量，结合断面变形情况，判断支护结构的稳定性，选择高精度水准仪进行绝对高程值和下沉量的测量计算。在地表沉降监测中，为了提高边坡稳定性，根据设计要求与技术规范，在浅埋地段设置监测点，观察地表沉降情况与洞顶坡度变化，发现问题，及时作出反应，进而保证铁路隧道施工的顺利进行。
图2 为施工监测点布置情况
结束语：
综上所述，在铁路隧道施工中，由于复杂地质条件会对铁路隧道施工造成很大的阻碍，需要施工方要综合考量和分析，选择有效的施工技术，提高施工水平，进而保证铁路隧道施工的综合质量水平。
参考文献：
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[2]王晓佳.复杂地质条件下铁路隧道施工关键技术分析[J].工程建设与设计，2017（06）：146-147.
[3]李渊.复杂地质条件下铁路隧道施工关键技术分析[J].建筑技术开发，2016，43（09）：49-50.
论文作者:高军1，2,林晓3
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/24
标签：隧道论文; 铁路论文; 地质论文; 围岩论文; 条件下论文; 技术论文; 断面论文; 《防护工程》2018年第28期论文;