王繼剛

（濟青高速鐵路有限公司，山東 濟南250014）

我國擁有十分多樣的地形類型，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，存在顯著的多元性與差異性，極易對鐵路隧道施工造成很大的負(fù)面影響，主要影響因素為施工現(xiàn)場地質(zhì)條件的脆弱性（巖石硬度過低、地質(zhì)運動頻繁且活躍等）與地質(zhì)條件的特殊性（存在暗河、地下洞穴等地質(zhì)結(jié)構(gòu)）?；诖耍瑸槟軌蛴行Ы档蛷?fù)雜地質(zhì)條件對鐵路隧道施工的負(fù)面影響，相關(guān)參建各方必須充分明確鐵路隧道施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，采取對應(yīng)的施工技術(shù)，并加強相關(guān)的施工管理，從而確保整個工程施工的安全性與有效性。

1 巖溶地質(zhì)條件下的鐵路隧道施工技術(shù)

在我國眾多復(fù)雜地質(zhì)條件中，巖溶作為較為典型的地質(zhì)條件之一，廣泛存在于全國各地，其中以西南地區(qū)最為發(fā)育。對于這類復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)域中的鐵路隧道施工而言，往往會出現(xiàn)突水、滲漏等問題，這就大大影響到總體鐵路工程的質(zhì)量，故而需要加強巖溶地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)的探究，不斷提高相關(guān)施工技術(shù)水平，具體做到以下幾點：（1）做好工程現(xiàn)場的勘察工作，通過對施工現(xiàn)場的自然地理環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行充分勘察，從而全方位了解整個施工現(xiàn)場的環(huán)境狀況，即可借助先進(jìn)的3S技術(shù)，來對該區(qū)域的地形條件與地質(zhì)水文狀況加以全方位勘察，做到具體問題具體分析，編制出更為科學(xué)有效的地鐵路隧道施工計劃[1]；（2）做好施工前的準(zhǔn)備工作，即借助3S技術(shù)來對所編制出的施工計劃加以數(shù)字模擬，以此來對具體施工中可能出現(xiàn)的圍巖、土質(zhì)等問題較好的加以預(yù)防與管控。一旦施工現(xiàn)場出現(xiàn)大規(guī)模的圍巖變動問題，必須馬上與施工單位、建設(shè)單位等部門進(jìn)行溝通，盡快評估施工現(xiàn)狀，做好風(fēng)險評估工作，進(jìn)而提出切實可行的解決措施，盡量避免安全事故的發(fā)生；（3）做好躲避溶洞施工工作，在鐵路隧道施工中遇到溶洞問題時，需要選擇最為合適的開挖方式，借助施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、氣候條件等，科學(xué)規(guī)劃施工路線來避開溶洞，盡量提高鐵路隧道施工的伸縮性，還應(yīng)結(jié)合鐵路隧道施工中遇到的溶洞具體情況來加以科學(xué)合理地分割，選用對應(yīng)的躲避技術(shù)，確保充分了解溶洞四周地質(zhì)環(huán)境，從而提高鐵路隧道的安全性與可靠性[2]。

2 淺埋偏壓地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)

在實際的鐵路隧道施工過程中，淺埋偏壓地質(zhì)是導(dǎo)致工程施工困難的關(guān)鍵因素之一。當(dāng)遇到淺埋偏壓地質(zhì)情況時，為了可以更好地改善鐵路隧道的安全性與可靠性，在極大程度上消除由于掩埋而產(chǎn)生的潛在安全風(fēng)險，施工人員在施工過程中應(yīng)做到以下幾點：（1）全面掌握淺埋偏壓地質(zhì)條件的具體特點，有針對性地提出鐵路隧道施工方案；（2）科學(xué)整合特定的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與施工過程，對淺埋偏壓地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行有效監(jiān)測，且對地質(zhì)變形程度與速度進(jìn)行充分評估，從而盡最大可能降低安全施工造成的不良影響[3]；（3）由于淺埋偏壓隧道施工中存在較為淺薄的覆蓋層，這就很難獨立成拱，也會出現(xiàn)地表沉陷、滑坡、地表失穩(wěn)等問題，大大降低了總體鐵路隧道工程的質(zhì)量，影響周圍環(huán)境，故而施工單位需要結(jié)合淺埋變形隧道的具體情況，構(gòu)建科學(xué)合理的管理機制，建立完善的施工監(jiān)督與技術(shù)控制機制，并結(jié)合具體的地質(zhì)條件來編制出切實有效的施工方案，還應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場土壤含水率建設(shè)完整性的排水工程，保證巖層的可靠性，對發(fā)生的裂縫與塌陷區(qū)進(jìn)行及時填補，從而確保地基的穩(wěn)定性。

3 膨脹性地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)

膨脹性地質(zhì)條件具體指膨脹土質(zhì)，屬于一種不良地質(zhì)。當(dāng)外部環(huán)境條件出現(xiàn)變化時，將會導(dǎo)致膨脹土的土體強度出現(xiàn)較大改變，這就增加了鐵路隧道支護結(jié)構(gòu)承受的壓力?；谶@一情況，施工單位必須做好鐵路隧道施工區(qū)域的膨脹土地質(zhì)條件的調(diào)研，采取最為適宜的隧道施工技術(shù)來盡最大可能減少斷面，并避免隧底下沉問題的發(fā)生。通常膨脹土對溫濕度較為敏感，施工單位應(yīng)提出科學(xué)合理的鐵路隧道施工次序，以此來有效確保施工的速度，將各施工環(huán)節(jié)有效銜接，待完成工程施工后，應(yīng)做好相應(yīng)的加固處理。同時，施工單位應(yīng)加強水化與地分化對巖石結(jié)構(gòu)的影響，盡量避免土地的收縮與膨脹。在膨脹地質(zhì)條件下開展鐵路隧道施工時，可通過搭建臨時支撐結(jié)構(gòu)，或是選用分部開挖方式，以此來加快施工速度；一定情況下可選擇換土法來對土體進(jìn)行更換，也就是更換具有更高強度的土體。另外，在鐵路隧道施工前應(yīng)對圍巖進(jìn)行超長錨索加固，借助超前預(yù)處理方式來提高圍巖的強度。

4 軟弱圍巖地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)

在工程地質(zhì)學(xué)層面上，在修建比較弱的圍巖隧道過程中，極易受到各種外部因素的影響。因為各地區(qū)的地質(zhì)條件存在一定的差異，不同因素影響也不同。對于圍巖隧道的構(gòu)造，施工單位應(yīng)充分明確影響鐵路隧道施工的各項因素，對已有的隧道開挖方法進(jìn)行不斷優(yōu)化，這樣能夠避免隧道施工期間軟弱圍巖發(fā)生變形。在軟弱圍巖的施工過程中，無法選用全斷面的開挖方法，需要選用分部開挖法，其中分部開挖技術(shù)主要包括：（1）環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土開挖法，可提高結(jié)構(gòu)的安全性與工作面的穩(wěn)定性；（2）雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖方法，既能夠確保結(jié)構(gòu)的安全性，又能夠在很大程度上緩解皺紋軟弱圍巖的壓力，防止過大地面沉降問題的發(fā)生；（3）中隔壁法，即通過左右分部自上而下的開挖，待完成開挖后，進(jìn)行錨噴處理，實現(xiàn)中隔墻的連接。

同時，在具體軟弱圍巖地質(zhì)條件下鐵路隧道施工過程中，施工單位應(yīng)積極做好檢測與測量工作，確保施工工作有序開展，具體內(nèi)容為：（1）基于圍巖的穩(wěn)定性，依據(jù)相關(guān)施工順序開展施工工作，確保圍巖具有較高的可靠性；（2）在開挖時，應(yīng)盡可能降低對圍巖的影響，保證隧道開挖的輪廓較為規(guī)則；（3）待圍巖變形與初始支護穩(wěn)定后，才能夠進(jìn)行二襯施工工作；（4）在開挖與施工中，應(yīng)預(yù)先保留變形量，結(jié)合測量結(jié)果隨時間加以恰當(dāng)調(diào)整，從而保證襯砌的合理厚度，且在一定程度上提高襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

此外，由于軟弱圍巖地質(zhì)條件下鐵路隧道施工過程中時常會遇到隧道裂縫問題，這就影響到工程的質(zhì)量?；诖耍┕挝恍枰娣治鲈斐伤淼懒芽p問題發(fā)生的原因，即環(huán)境溫濕度或是鋼筋使用不合理，然后采取切實有效的施工技術(shù)措施來有效預(yù)防隧道裂縫的發(fā)生，具體措施為：（1）采用合適的施工原材料，確保其滿足工程施工的具體情況，防止施工變形問題的發(fā)生，待明確施工原材料后，應(yīng)依據(jù)相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行混凝土配比試驗，借助配比試驗，在很大程度上減少襯砌收縮性變量問題；以硅酸鹽水泥為例，應(yīng)避免這類材料與其他類型水泥的混用，確保材料的質(zhì)量，防止襯砌裂縫問題的發(fā)生；（2）確?；炷潦┕べ|(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范，施工單位需加強混凝土施工的監(jiān)管，選擇機械搗固法來防止襯砌搗固問題；還應(yīng)對混凝土施工的溫濕度進(jìn)行有效控制，在很大程度上降低收縮性病害的出現(xiàn)；（3）加強對地下水的綜合整治，選擇復(fù)合防水板，有效防治各種水源，避免局部滲流問題的發(fā)生，從而確保整個隧道施工質(zhì)量。

5 復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道新奧法施工

新奧法全稱為新奧地利隧道施工方法，相關(guān)施工流程見圖1，該方法可應(yīng)對巖體復(fù)雜條件和地質(zhì)作用、施工條件的復(fù)雜性，更好地滿足工程設(shè)計參數(shù)的精確要求，借助更多的量測手段來監(jiān)測施工現(xiàn)場的圍巖動態(tài)、支護結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件比較差時，應(yīng)選用分塊多次開挖，結(jié)合巖質(zhì)條件與開挖方式來對一次開挖長度進(jìn)行明確。當(dāng)巖質(zhì)條件比較好時，可適當(dāng)增大開挖長度，而巖質(zhì)條件比較差時，在同等地質(zhì)條件下可適當(dāng)增大分塊多次開挖長度，而減少全斷面開挖長度。通常中硬巖中長度在2-2.5m左右，膨脹性地層中長度在0.8-1.0m左右。第一次支護作業(yè)主要涉及到一次噴射混凝土、打錨桿、立鋼拱架、復(fù)噴混凝土等，其中待完成隧道開挖后，需要及時噴一層薄層混凝土，然后在開挖的渣堆上開展第一次支護作業(yè)，在沒有被渣堆覆蓋的開挖面進(jìn)行一次噴射混凝土，然后再出渣。依據(jù)相關(guān)規(guī)范來對錨桿進(jìn)行布置，加固深度圍巖，于圍巖內(nèi)形成承載拱，通過巖面承載拱、噴層及錨桿來形成外拱，從而進(jìn)行臨時支護，也能夠作為永久支護的一部分。接下來，需進(jìn)行第二次混凝土噴射，厚度應(yīng)控制在10-30cm，且必須把鋼拱架、金屬網(wǎng)、錨桿等覆裹在混凝土之內(nèi)。施工過程應(yīng)注意在開挖后圍巖自穩(wěn)時間的一半時間內(nèi)完成第一次支護。對于第二次支護作業(yè)中，若出現(xiàn)底板不穩(wěn)或是變形嚴(yán)重問題時，將會影響到側(cè)墻與頂部支護的穩(wěn)定性，故而必須盡快封底，形成封閉式的支護，從而確保圍巖的穩(wěn)定性。此外，在鐵路隧道的施工過程中，施工單位應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，對施工技術(shù)應(yīng)用方案內(nèi)容進(jìn)行不斷補充，并將這一方案落到實處，對各個施工環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化管理，從而有效提升整個鐵路隧道施工的質(zhì)量，縮短施工周期。

圖1 新奧法施工流程示意圖

6 復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道的其他施工方法

一是錨桿技術(shù)。該技術(shù)可對復(fù)雜地質(zhì)條件下圍巖的位移問題進(jìn)行較好地處理；當(dāng)鐵路隧道施工中遇到位移問題時，圍巖會造成掌子面的相對運動，針對這一問題，施工單位需要加強錨桿設(shè)置，借助錨桿來對橫截面位移進(jìn)行控制，盡量避免圍巖、掌子面、支護結(jié)構(gòu)發(fā)生變形問題。超前預(yù)加固中應(yīng)選擇容易切割和施工簡便的玻璃纖維錨桿，把其切成長度為20m的錨桿件，從而提高工程施工的可靠性。

二是洞內(nèi)加固處理技術(shù)。該技術(shù)可借助有效的支撐措施來促使洞內(nèi)具備較高的穩(wěn)定性，該技術(shù)的主要運用措施為：混凝土噴射法與鋼拱架法，通過這些措施的應(yīng)用，能夠有效提高隧道結(jié)構(gòu)主體的抗壓性，確保隧道的長期可靠運行。同時，針對特定的施工工作，施工人員可選擇最為適宜的施工方法和施工思路來有效加固巖石，且配合其他施工技術(shù)來對施工中的內(nèi)部程序進(jìn)行科學(xué)合理地監(jiān)控。此外，施工單位可選擇模板襯砌技術(shù)來開展復(fù)雜的地質(zhì)隧道的建造，從而確保基礎(chǔ)的可靠性。針對仰拱結(jié)構(gòu)而言，施工單位需要從側(cè)壁后開展相應(yīng)的施工工作，讓整個結(jié)構(gòu)形成閉環(huán)路，以此來提高主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。針對鐵路隧道施工中常發(fā)生的坍塌問題，施工單位需要對支護技術(shù)進(jìn)行恰當(dāng)運用，從而可有效降低加固難度。

三是臺階法開挖技術(shù)。該技術(shù)作為一種最為多見的隧道施工方法，可提高隧道施工的穩(wěn)定性與安全性。在鐵路隧道開挖前，施工單位應(yīng)全面考察施工現(xiàn)場周圍的地質(zhì)環(huán)境，結(jié)合巖體的具體特征開展開挖施工工作。臺階法開挖技術(shù)在軟弱圍巖地質(zhì)的鐵路隧道施工中具有良好的適應(yīng)性，且對施工設(shè)備的要求較低。經(jīng)過該技術(shù)開挖后，可以得到較大的隧道內(nèi)部施工空間。同時，施工單位應(yīng)在起拱線周圍進(jìn)行臺階的劃分，以此來確保開挖后的圍巖自穩(wěn)時間可以符合隧道施工標(biāo)準(zhǔn)，確保施工的可靠性與安全性；當(dāng)圍巖的巖石條件較好時，能夠提高臺階的高度，以便后續(xù)大型設(shè)備的順利運用。此外，對于工程斷面欠缺可靠性的隧道環(huán)境，也可選用臺階法開挖技術(shù)，該技術(shù)在應(yīng)用過程中應(yīng)把隧道分成3部分進(jìn)行開挖，施工單位只有加強整個施工過程的監(jiān)督與評估，才能夠降低開挖對隧道工程上部空間和中下部空間之間造成的干擾。

7 結(jié)束語

綜上所述，鐵路隧道施工關(guān)系著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，近年來我國鐵路工程項目的建設(shè)規(guī)模不斷擴大，數(shù)量也不斷增多，且更多的鐵路線路逐漸延伸到山區(qū)或是偏遠(yuǎn)地區(qū)。為確保總體鐵路隧道施工的質(zhì)量，確保鐵路隧道施工活動能夠在復(fù)雜地質(zhì)條件下順利安全的開展，施工人員在施工過程中必須結(jié)合施工現(xiàn)場的實際地質(zhì)情況來選擇最為適宜的施工技術(shù)，并編制出切實有效的施工方案，從而盡最大可能降低施工活動受到復(fù)雜地質(zhì)條件的侵?jǐn)_，確保各項技術(shù)能夠落實到位。