复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究论文_王文彬

复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究论文_王文彬

中铁隧道局集团杭州公司 浙江杭州 310000

摘要:很多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,克服了隧道施工阶段中的复杂地质条件,如高地温、岩溶、湿陷性泥土、淤泥质粘土等地质条件,为我国隧道工程建设的发展打下了良好的基础。

关键词:复杂地质条件;铁路隧道施工;关键技术;

为了保证铁路隧道施工的安全可靠,需要做好施工技术的控制。因此在铁路隧道施工前必须要对地质进行详细的勘察,根据实际情况制定合理的隧道施工技术。

一、现阶段我国铁路隧道施工技术概述

我国土地辽阔,铁路运输线路长,沿途经过的各种地质在不断变化,需施工技术人员加强注意,随时对施工技术进行适应性地改变。如果没有对地质条件进行监测,就会对施工建设的铁路隧道质量造成影响,使得质量下降,耐用性和实用性降低,安全性也大大降低,对建筑企业、施工单位、周边地区人民以及使用人员等造成巨大的经济损失。对于复杂地质的关注,是铁路隧道施工的核心关键问题,只有加强对复杂地质条件下的铁路隧道施工技术的发展,才能保障铁路隧道施工的顺利完成。

二、铁路隧道施工技术优缺点的比较

1.全断面开挖法技术优缺点分析。全断面开挖法技术是按照隧道的轮廓进行一次性爆破,从而形成隧道,同时通过支护以及衬砌修建来完成施工。需要注意的是在全断面开挖初期到最后支护前这段时间内必须要保证围岩的稳定性。这种施工技术的优点就是有着较大的工作面空间,大型机械操作方便,有利于施工效率的提升。缺点就是围岩必须要满足稳定性要求。

2.台阶开挖法技术优缺点分析。所谓的台阶开挖法,是将掌子面从横向上分成2-3部分,然后对这些部分分别开展开挖工作。该技术有着较强的适用性,需要的开挖设备简单,并且施工便捷,能够提高施工效率,施工空间比较广阔,有着较为稳定的效果,是隧道开挖中重要的一种施工方法。当前,台阶开挖法技术已经得到了较为广泛的应用,但是这种技术在应用中仍然存在一定的缺点,那就是施工中上下容易出现干扰,所以如何解决互相干扰问题成为该技术未来需要解决的一项内容。

3.分部挖掘技术优缺点分析。软弱围岩是当前隧道施工中常见的一种问题,在这种地质情况下,就无法进行大断面开挖工作,可以采取部分开挖的施工方式。分布开挖主要包括唤醒开挖、双侧壁导坑法以及交叉中隔壁法(中隔壁法)。三者各自有着各自的特点。(1)环形开挖。这种方法有着较为稳定的工作面,施工安全性良好;(2)双侧壁导坑法技术。施工中从两侧到中间,在两侧进行支护,保证支护安全后进一步向中间开挖。这种施工方式可以避免软弱围岩地质承载力不足的问题,能够有效控制地表沉降,但是其施工工序比较繁琐,所需要花费的资金也较高;(3)交叉中隔壁法(中隔壁法)。这种施工方法主要将所需要开挖的部分分成两到三步进行挖掘,通常从上到下地挖掘,每步挖掘后都要及时做好锚喷,设置仰拱,进行中隔墙的设置和联结,然后进一步开挖中隔墙另一侧。隧道开挖和支护是保证隧道施工中围岩稳定性的重要工作内容,需要合理选择开挖和支护技术,从工期、技术、安全、成本等方面综合分析,选择最适合的施工方案,综合评价分析地质条件、施工现场情况,保证确定的方案最科学合理,可行性最高。

三、浅埋偏压隧道技术特点

浅埋偏压是隧道施工技术最常见的地质条件之一,如何克服浅埋偏压地质条件对隧道施工的影响,降低施工过程中安全事故发生概率,保证施工的安全性、稳定性及人们生命财产安全,提高施工企业经济效益,是研究浅埋偏压隧道施工技术的主要目的。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆要想克服浅埋偏压地质条件,首先要全面了解其特性,并掌握浅埋偏压地质条件下的施工要点。浅埋偏压给隧道施工带来的问题易造成施工地质变形,且地质变形的幅度相对较大,速度较快,短时间内可造成大量的人员伤亡,安全事故危害程度大。与其他隧道相比,浅埋偏压隧道埋深相对较浅,其覆盖层较浅,导致浅埋偏压速调难以独立成拱,易造成地表沉陷或塌方,在施工过程中容易因为地表损失导致地表移动,不仅会对铁路隧道施工造成重大危害,还会对周边环境造成极大危害。如隧道施工过程中支护、开挖、排水、衬砌等施工阶段遇到浅埋偏压带来的地质灾害,不仅会大幅增加施工技术难度,还会严重影响施工质量。因此,克服浅埋偏压地质条件带来的地质灾害,势在必行。要积极采取有效的应对措施,根据浅埋偏压地质条件特点制订有效的应对方案,尽可能避免突发性事故的发生。在浅埋偏压隧道施工之前,一定要充分掌握该地的地质情况,并对观测结果进行分析和研究,对可能发生的问题制定一套详细的应对策略,当地质灾害真的发生时能及时采取有效的解决方案,在最短的时间内解决地质灾害发生源,最大化降低危害程度。

四、铁路隧道施工安全控制技术

1.控制掌子面变形、坍塌。(1)超前支护。超前支护是一种水平预加固的支护结构形式,主要以掌子面沿隧道开挖轮廓线为基础,做好支护结构。超前支护的方法很多,比如超前小导管注浆、超前大管棚、超前锚杆。为了保证管棚与钢架的联合支护作用,常常采用超前管棚支护技术,可以保证软弱围岩(Ⅳ、Ⅴ类围岩)的稳定性,应当将钢架和管棚外露部分焊接在一起,为了进一步发挥加固围岩的效果,需要根据设计规定做好压浆处理。(2)掌子面锚杆。为了避免围岩在开挖后出现位移,避免掌子面移动,可以设置掌子面锚杆,同时锚杆的设置也有利于大断面的开挖工作,能够降低先行和后期围岩、支护发生变形情况。通常在设置锚杆中,将长度控制在10-20m的范围内,玻璃纤维锚杆是最常用的材质,这种锚杆易于切割,备受使用者青睐。(3)掌子面喷混凝土封闭。在铁路隧道施工中,掌子面混凝土是常用的一种支护方法,可以提升掌子面的稳定性。(4)掌子面预留核心土。预留核心土施工方法简单,经济性强,并且有着良好的施工效果,能够有效提升掌子面的稳定性,避免出现塌方事故。

2.隧道支护施工安全技术。(1)初期支护。喷射混凝土:技术上要保证必要的早期强度,以尽快对围岩提拱支承力,24小时抗压强度不应低于10MPa;锚杆:按照一定间距布置的径向锚杆,将隧道周边一定深度内的围岩加固,承担外层围岩传来的荷载,从而达到保持围岩和支护的稳定性的目的;钢架:钢架分型钢钢架与格栅钢架两种,与锚杆、喷混凝土共同使用。钢架具有前期支撑围岩、补强喷射混凝土、超前支护支点、共同稳定初支的作用,要求是采用工字钢或“八字结”形联系钢筋的格栅钢架,应有控制钢架位移和下沉的大拱脚、锁脚锚杆。(2)二次衬砌。在完成初期支护位移收敛后,可以开展二次衬砌施工。这种施工方法能够避免后期围岩在受到压力后变形,可以提升围岩安全性,在软弱围岩隧道中,为了保证二次衬砌的施工质量,可以适当地加强二次衬砌。为了让仰拱与边墙能够顺畅地连接,可以采用带仰拱的衬砌;在浇筑过程中,尽量保持连续性;采用二次衬砌同级混凝土或水泥砂浆回填好衬砌背后的空洞,提升隧道的安全性。

3.监控检测、加强观察。定期监测围岩级别的监控测量点,对变化的数据进行合理地分析,尤其是关键地段的测量数据,比如地下水丰富的地区、地质构造复杂的地区等,需要以检测系统设计和技术要求对隧道成型断面设置观测仪器,从而对隧道围岩的变化进行密切关注,一旦发生问题能够及时预警,避免安全隐患扩大,酿成严重的安全事故。

相关人员要严格按照隧道施工要求灵活运用施工技术,从多方面、多层次的分析复杂地质因素,以此来提高隧道施工的质量和施工安全性,实现完善我国的交通网结构的发展目标。

参考文献

[1]张勇.浅议复杂地质条件下铁路隧道施工技术.2017.

[2]周刚.复杂地质条件下的铁路隧道施工技术分析.2017.

论文作者:王文彬

论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期

论文发表时间:2018/5/24

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