王東東
摘要:隨著現代社會的快速發(fā)展,我國交通網絡不斷完善,鐵路建設密度也越來越高。但是,我國國土面積廣闊,地形變化多樣,鐵路修建經常需要穿山越嶺,隧道占比越來越重,如何在復雜地質條件下修建鐵路隧道便成為當今一大熱點問題。針對這個問題,本文將對復雜地質條件下鐵路隧道施工技術進行分析和研究,以促進復雜地質條件下的鐵路隧道施工安全有序開展,保障我國鐵路事業(yè)更好更快地發(fā)展。
關鍵詞:復雜地質條件;鐵路隧道;施工技術
近年來,我國高速鐵路建設飛速發(fā)展,隧道作為高鐵建設中的重要組成部分,不僅能最大限度上縮短鐵路線路的長度,而且還能優(yōu)化路線并提高高鐵路線質量水準。但是,在一些地質環(huán)境較為復雜的高原山區(qū),隧道施工會面臨施工難度大.周期長.技術難度高等問題,對整個鐵路工程的施工造成很大的影響。為此,我們需要不斷改進施工技術,加強對復雜地質條件下鐵路隧道施工技術的研究,解決隧道施工中遇到的各種問題,確保鐵路隧道施工質量和安全。
一、我國鐵路隧道發(fā)展概況
建國前,我國鐵路隧道事業(yè)發(fā)展并不樂觀,施工技術嚴重依賴于國外,發(fā)展落后且規(guī)模小,1887-1889年在臺灣省臺北至基隆窄軌鐵路上修建的獅球嶺隧道,是我國的第一座鐵路隧道,長261米。此后,又在京漢.中東.正太等鐵路修建了一些隧道。京張鐵路關溝段最早修建的4座隧道(五桂頭,石佛寺.居庸關,八達嶺),是用中國自己技術力量修建的第一批鐵路隧道,這其中最長的八達嶺鐵路隧道長為1091米,于1908年建成。建國后,我國交通建設正式起步,修建了大量的鐵路隧道,建成了成昆鐵路和蘭新鐵路等重要鐵路線。特別是近15年來,隨著全國鐵路基礎設施建設持續(xù)快
速推進,我國鐵路隧道發(fā)展極為迅速。到2020年底,我國鐵路營業(yè)里程達14.5萬km,其中投人運營的鐵路隧道共16798座,總長約19630km,成為世界上鐵路隧道最長的國家之一。
二、隧道施工中復雜地質條件對施工的影響
受地形條件影響,我國鐵路隧道主要分布在中西部地區(qū),其中,成昆.襄渝兩條鐵路干線隧道總延長分別為342及282公里,占線路總長的比率分別達到31.6%和34.3%。隨著我國經濟的繼續(xù)發(fā)展,中西部地區(qū)鐵路建設規(guī)模還要逐年加大,高海拔.高烈度地震區(qū).大埋深超長鐵路隧道將越來越多,隧道建設可能面臨硬巖巖爆.軟巖大變形.高地溫.活動斷裂.超高壓富水斷裂等不良地質問題,這些都對鐵路隧道施工帶來巨大挑戰(zhàn)。因此,針對不同的復雜地質條件,要進行綜合全面的分析,制定科學的施工方案,選用合理的施工技術,保證鐵路隧道施工的順利進行,降低地質條件對施工造成的影響,提高鐵路隧道施工質量,保證鐵路運行的安全性。
三、復雜地質條件下鐵路隧道施工技術分析
1. 淺埋偏壓地質條件下鐵路隧道施工技術
在實際的鐵路隧道施工過程中,淺埋偏壓地質是導致工程施工困難的關鍵因素之一。當遇到淺埋偏壓地質情況時,為了確保鐵路隧道施工的安全性與可靠性,在最大程度上消除潛在安全隱患,施工技術人員應做到以下幾點∶(1)全面掌握淺埋偏壓地質條件的具體特點,有針對性地提出鐵路隧道施工方案:(2)科學整合特定的結構管理系統(tǒng)和施工過程,對淺埋偏壓地質結構的變形進行有效監(jiān)測,全面評估地質變形的速度和程度,隨時隨地消除安全隱患:(3)由于淺埋偏壓隧道施工覆蓋層相對淺薄,這就導致很難獨立成拱,也會出現地表沉陷.滑坡.地表失穩(wěn)等現象,對鐵路隧道工程的整體質量產生很大影響。因此,施工單位需要結合淺埋偏壓隧道的具體情況,構建科學合理的管理機制,建立完善的施工監(jiān)督與技術控制機制,并結合實際的地質條件制定有針對性的施工計劃,采取合理的施工措施,保證排水工程的完整性和巖層的可靠性,對發(fā)生的裂縫與塌陷區(qū)進行及時填補,確保地基始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。
2. 地表滑坡地質條件下鐵路隧道施工技術
存在地表滑坡的地質一般會存在眾多穩(wěn)定性較差的松散堆積巖,因此,在鐵路隧道施工中有可能遇到嚴重的塌方問題,這就要求施工單位能夠充分勘察現場,采取相應措施對施工現場中的地表低洼以及錯臺等區(qū)域進行平整處理,期間還需要對地下水做好防水處理。在使用爆破法處理地基時需要嚴格控制爆破強度和范圍,并使用短推進的方式進行施工。同時,在隧道施工過程中,還需要采取有效的支護方式,以防隧道發(fā)生突然坍塌。另外,地表滑坡施工方案設計時需要考慮側向土壓力對隧道壁的影響,并使用二次襯砌等方式來提高隧道邊墻和拱部的強度。需要注意的是,施工時還需要借助先進的檢測設備來監(jiān)測山體和巖體,一旦發(fā)現巖體有強度下降或者土層松動問題,立即停止施工,并快速采取相應的加固措施,保證施工質量和安全。
3. 膨脹性地質條件下鐵路隧道施工技術
膨脹性地質條件具體指膨脹土質,屬于一種不良地質。當外部環(huán)境條件出現變化時,將會導致膨脹土的土體強度發(fā)生較大改變,這就增加了鐵路隧道支護結構承受的壓力?;谶@一情況,施工單位必須做好鐵路隧道施工區(qū)域膨脹土地質條件的調研,采取最為適宜的隧道施工技術來盡最大可能減少開挖斷面,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,施工單位應提出科學合理的隧道施工工序,將各施工環(huán)節(jié)有效銜接,以此來確保施工的有效進程,待施工完成后,應做好相應的加固處理。同時,施工單位應加強水化與地分化對巖石結構的影響,盡量避免土體的收縮與膨脹。在膨脹地質條件下開展鐵路隧道施工時,可通過搭建臨時支撐結構,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對圍巖進行超長錨索加固,借助超前預處理方式來提高圍巖的強度。
結束語:
鐵路隧道建設關系著國家社會經濟發(fā)展的進程,近年來,我國鐵路工程項目的建設規(guī)模不斷擴大,數量也不斷增多,且更多的鐵路線路逐漸延伸到山區(qū)或者偏遠地區(qū)。為了保證鐵路隧道建設的總體質量,確保鐵路隧道施工活動能夠在復雜地質條件下順利安全地開展,對復雜地質條件下鐵路隧道施工技術的分析研究將是一項長期的工作,我們要充分認識到鐵路隧道施工技術的重要性,不斷提高施工技術現代化水平,采取科學.有效.合理的施工方法,盡最大可能避免復雜地質條件引起的地質災害,這對我國的經濟發(fā)展和社會建設有著積極重要的作用。
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