孫海洲

摘要： 在我國交通事業(yè)不斷發(fā)展的情況下，越來越多的鐵路隧道工程也得到了建設。在本文中，將就復雜地質條件下鐵路隧道施工技術進行一定的研究。

Abstract： With the continuous development of transportation in China， more and more railway tunnels have been constructed. In this paper， the railway tunnel construction technology under complicated geological conditions will be studied.

關鍵詞： 復雜地質條件；鐵路隧道；施工技術

Key words： complicated geological conditions；railway tunnel；construction technology

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）01-0153-03

0 引言

我國大多數(shù)鐵路隧道都建在山川河流之間，復雜的地質地貌增加了隧道施工難度，施工單位必須在施工前進行系統(tǒng)的地質勘探，并就復雜地質條件下施工所面臨的各種突發(fā)問題提前制定應對策略。本文的研究對象是處于由軟弱圍巖構成的復雜地質條件下的某鐵路隧道工程，首先介紹軟弱圍巖地質條件的復雜程度，進而根據(jù)地質條件分析確定一套可行性工法和技術措施，再通過質量驗收驗證該工法的實效性。

1 工程概況

處于低山區(qū)當中的某鐵路隧道工程，通過區(qū)域具有較大的地形起伏特征，其最大埋深為74m，圍巖級別在IV至VI之間，圍巖為強風化石英云母片巖，系軟弱圍巖質地。在該隧道中，其將分別通過6處淺埋段，其中A淺埋段最小埋深僅僅為5m，具有斷面跨度大、施工難度大以及地質條件差的特征。由于隧道所處圍巖質地軟弱、不穩(wěn)定，2014年3月施工期間，洞口洞頂位置發(fā)生滑塌情況，導致隧道洞口已經(jīng)完成初期支護的鋼架因此遭到破壞，并將處于正在施工當中的隧道造成堵塞。全面停工后，施工單位重新組織各部門技術人員，對隧道所處地質條件重新進行分析判斷，并商定新的施工工法和技術措施。

2 隧道所處復雜地質條件分析

該隧道工程穿越淺埋偏壓和軟弱圍巖，地質構造十分復雜，為了進一步研究適合復雜地質條件的隧道施工工法，首先針對該復雜地質構造及其對隧道施工的影響進行如下分析：

2.1 淺埋隧道

埋深淺是淺埋隧道的最大特征，由于具有較淺的覆蓋層，圍巖難以自行成拱，地表具有容易沉陷的情況。在實際工程建設中，很可能因地層損失情況的存在導致地面存在明顯的移動，且將對周邊環(huán)境產(chǎn)生非常大的影響。該種特征的存在，則對支護、注漿以及開挖等工作的開展具有更高的要求，并因此使施工具有更大的難度。

2.2 偏壓隧道

對于偏壓隧道來說，其主要是指因不同原因存在使圍巖壓力存在較為不均勻的特征，并因此使支護受到偏壓荷載情況的隧道。造成該種情況出現(xiàn)的原因有很多，包括有地質、施工以及地形方面的原因等。

2.3 軟弱圍巖

軟弱圍巖具有節(jié)理裂隙發(fā)育以及松散破碎的特征，在抗壓強度方面具有較低的特點，圍巖在自穩(wěn)以及完整性方面表現(xiàn)較差，甚至不存在自穩(wěn)能力，較為軟弱且強度低，在抗水軟化性以及抗風化方面性能較差。在對洞室進行開挖后，將表現(xiàn)出較大的塑性變形情況，一般分布在洞口以及淺埋地段。

3 復雜地質條件下的施工工法及技術措施

軟弱圍巖在自支護能力方面具有較弱的特點，經(jīng)過現(xiàn)場勘查工作可以了解到，該隧道拱頂?shù)交缕瘘c為22m左右，厚度在9m左右。經(jīng)過對現(xiàn)場問題的分析，首先要穩(wěn)定掌子面，其次施工時確保斷面及時閉合，就能有效提高圍巖穩(wěn)定性。制定了以下處理措施：①加強防排水工作，通過粘土的應用將地表存在的陷穴以及裂縫進行密實，避免地表水出現(xiàn)下滲情況。在坍塌范圍之外，對截水溝進行了設置，以此實現(xiàn)地表水的攔截，避免坍塌面進一步擴展；②為了對整個山體的整體穩(wěn)定性進行保證，在上塌方影響范圍以及塌方體坡面對R32N自進式錨桿進行注漿加固，整個錨桿長度為8m，按照梅花型進行布置，并按照從上到下的順序對塌方范圍的松散局部區(qū)域進行清除，及時通過噴、錨以及網(wǎng)的方式進行防護；③護拱施工。對對部分塌方體做好清理后，通過留核心土法進行施工，以人工方式對遭到破壞的鋼架進行拆除，并在其外露按照設計方案對格柵鋼架進行架設，保證外露管棚同格柵鋼架能夠形成一個整體。在做好間距控制的同時通過縱向拉桿的應用將其連接成一個整體，并結合鋼架對混凝土進行噴射，而在噴射工作進行之前，則需要在其管棚位置做好導向管的預埋，將環(huán)向間距孔控制為0.4m；④下臺階開挖。在該環(huán)節(jié)中，要使用風鎬進行挖掘，在硬巖位置在以小爆破方式進行處理之后以人工方式進行開挖，并在下半斷面以單側落底方式進行開挖，保證其尺寸能夠同設計要求相符合。之后，則緊跟做好初期支護工作，每進行一循環(huán)開挖，則需要及時做好拱架的假設以及混凝土掛網(wǎng)施工。在每次開挖完成后，要及時進行混凝土材料的噴射，以此最大程度對圍巖的暴露時間進行減少、將變形情況控制在最低。在完成下半斷面挖掘后，則需要及時進行清底處理，并做好隧底初期支護，保證鋼架能夠閉合成環(huán)；⑤仰拱及二次襯砌。即在管棚支護情況下進行2～3m的開挖，并及時施作仰拱。在進洞約5m位置后，停止掘進工作，在將襯砌臺車推到掌子面后對其掘進施工進行恢復。

4 重點加強地質監(jiān)測

施工期間重點加強地質監(jiān)測，以便實時掌握地質變化情況，針對對施工不利的地質情況進行技術處理。

4.1 地質監(jiān)測內(nèi)容

本工程的地質監(jiān)測主要包括地表沉降監(jiān)測、 周邊收斂監(jiān)測、 拱頂下沉監(jiān)測三個重點監(jiān)測內(nèi)容。

4.2 地質監(jiān)測方法

4.2.1 周邊圍巖量測

量測方法：通過坑道收斂計對兩測點之間的相對長度進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算其收斂值。

量測斷面計劃：沿隧道軸線每類圍巖應該有監(jiān)測斷面（斷面數(shù)目不少于1個）。有些地段洞口段和埋深不足2D（D為隧道），可按照5～10m的間距設置監(jiān)測斷面，此外的地段按地質情況，將監(jiān)測斷面的間距控制在 15～40m。

測線布置：當采用短臺階半斷面或全斷面開法方法時采用三測線三角形布置形式，當采用CRD工法時，采用六測線，上下三角形布置形式。

4.2.2 拱頂下沉量測

監(jiān)視隧道拱頂?shù)慕^對下沉量，根據(jù)斷面的變形趨勢判斷支護結構是否穩(wěn)定。

量測方法采用精密水準儀測試其絕對高程值以此計算其下沉量。

4.2.3 地表沉降觀測

為確保邊坡穩(wěn)定，按照設計要求和相關技術規(guī)范在洞口淺埋段布置監(jiān)測點，實時觀測地表沉降情況。根據(jù)洞頂坡度地形變化趨勢，應該分別在左右洞布置沉降監(jiān)測點，左洞布置2個監(jiān)測斷面，右洞布置3個。詳細測點布置見圖1和圖2（地表沉降測點布置圖）。

各斷面洞室與覆土厚度關系埋深由外向內(nèi)逐漸增大。左洞Z01、Z02和右洞Y01、Y02為超淺埋段，埋深小于11 m，不足一倍開挖洞徑。左洞Z03～Z05和右洞Y03、Y04為淺埋洞段，埋深小于30m，不足二倍開挖洞徑。而自右洞Y05～Y07和右洞Z06、Z07開始埋深均大于38 m，進入了深埋洞段。隧道左右側洞口埋深布置見圖3～圖4。

4.2.4 超前圍巖地質情況探測

該項探測主要是為了對前方圍巖水文以及工程地質情況的探測，如圍巖類別以及性質、規(guī)模等等。在做好信息反饋的同時對探測獲得的情況進行分析以及判斷，在對地質預報成果進行提出的同時將其作為圍巖類別變更以及施工指導的依據(jù)。

4.3 監(jiān)測頻率

量測頻率根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況而定。

5 工后地質監(jiān)測結果

5.1 地表監(jiān)測結果 地表監(jiān)測工作共歷時5個月。洞室監(jiān)測工作隨著隧道的開挖進度共歷時6個月完成?，F(xiàn)將主要數(shù)據(jù)匯總如表1。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制成沉降曲線圖（見圖5）。

通過上述分析可知，地表沉降雖埋深增大而在合理的范圍內(nèi)減小?？梢?，洞內(nèi)變形造成地層損失，通常就會出現(xiàn)地表沉降現(xiàn)象。從另外的角度來看，隧道施工沒有引起邊坡穩(wěn)定問題，洞門以上山體邊坡是穩(wěn)定的。

5.2 拱頂下沉量監(jiān)測結果 根據(jù)拱頂下沉監(jiān)測結果能夠掌握隧道支護體系與洞室的穩(wěn)定情況，若存在支護不穩(wěn)的問題，也可以根據(jù)拱頂下沉監(jiān)測數(shù)據(jù)對支護結構進行加固。本文所研究的左右洞7組斷面拱頂下沉量和最大下沉速率的實測數(shù)據(jù)詳見表2。

由表2監(jiān)測數(shù)據(jù)得知：拱頂下沉實測最終下沉量為左洞32.47mm，右洞34.85，均發(fā)生在進洞洞口超淺埋段的Y01（YK11+347）斷面、Z01（ZK11+353）斷面。這主要因為洞口段圍巖破碎，且開挖斷面為埋深的2～8倍，洞室圍巖不能形成自然受力拱，覆土重力全部作用于支護系統(tǒng)上。

處理結果：鑒于總體變形值普遍較小的特點，支護結構穩(wěn)定性較好，同時為確保工期，加快開挖進度，經(jīng)研究并與多方協(xié)商，將開挖方法由開始的眼鏡工法調(diào)整為上下臺階法開挖。

5.3 周邊收斂量測 整體監(jiān)測結果均小于設置的管理基準值，只有極個別斷面的圍巖收斂結果略大于基準值，但不會對整體施工造成明顯的影響，說明設置的管理基準值是合適的，支護結構的合理的，可以滿足設計的要求。

6 結論

在上文中，我們對復雜地質條件下鐵路隧道施工技術進行了一定的研究，需要在工作開展中能夠做好把握，通過科學技術的應用保障施工質量。

參考文獻：

[1]張培磊.鐵路隧道施工亟待解決的若干技術問題探討[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2014（01）：55-56.

[2]趙勇.鐵路隧道施工過程中存在的問題及其改進[J].中華民居（下旬刊），2014（03）：111-112.

[3]陳添平.目前鐵路隧道施工中亟待解決的若干技術問題研究[J].科技資訊，2013（24）：66-67.