复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

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复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究
作者：房锋锋
来源：《建筑工程技术与设计》2015年第07期

【摘要】随着复杂地质条件下铁路隧道施工要求的提高，研究其技术课题凸显出重要意
义。本文首先对相关内容做了概述，分析了工程不良地质及施工难点。在探讨各种复杂地质条
件下铁路隧道施工技术的基础上，研究了其设计和施工时应注意事项。

【关键词】复杂地质条件；铁路隧道；施工技术；研究
一、前言
作为特殊环境下的铁路隧道施工，复杂地质条件环境在近期得到了有关方面的高度关注。
该项课题的研究，将会更好地提升铁路隧道施工的实践水平，从而 优化该项工作的实际效
果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

二、概述
随着经济发展的全球化发展趋势，我国隧道工程施工技术水平不断提高，逐渐克服各种复
杂的地质条件。隧道作为交通线上的重要组成部分，但是在实际的施工中会出现各种复杂的地
质条件，导致施工中出现各种需要解决的弊端。本文主要介绍在不同地质条件下需要采取的隧
道施工技术，促进我国隧道施工水平。

随着我国交通运输事业的快速发展，铁路隧道工程越来越多，对铁路隧道施工技术水平的
要求也越来越高，很多隧道需要穿过多种多样的地质条件，因此，只有不断加大隧道施工的技
术投入力度，组织相关技术人员进行技术攻关，不断提高铁路隧道施工技术水平，才能够适应
铁路运输事业发展的需要，满足人们对铁路运输的需求，助力社会经济的发展。具体说来，在
铁路隧道的施工过程中，需要克服各种各样的复杂地质条件，如岩溶、高地温、放射性气体、
软弱破碎带、特殊岩层、云母片岩等不利于施工的地质条件。如果在隧道施工过程中不能很好
地克服这些复杂的地质条件，就可能会导致突泥、涌突水、岩爆、瓦斯爆炸、高地温灾害等一
些突发性的灾害事故，不仅会降低铁路隧道工程建设的经济效益与社会效益，浪费大量的人
力、物力、财力，延误工程的施工工期，甚至会造成人员伤亡，给人们的生命财产安全带来极
大的威胁。

三、工程不良地质及施工难点
1.泥石流
泥石流对通过堆积区的铁路工程建设会造成潜在的淤高或侵蚀作用，对隧道主体工程无影
响。
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2.岩堆
本标段内岩堆广泛分布，物质组成以块石为主，碎石、粉质粘土填充，石质为千枚岩、砂
岩。隧道施工过程中应尽量避免对岩体的扰动。

3.危岩落石
危岩落石形态各不一样，岩性软硬不一，千枚岩、炭质千枚岩抗风化能力较差，表层易逐
渐崩解剥落，在砂岩层的下部形成凹腔，使其上部砂岩悬空形成危岩，崩落后在陡崖下方形成
带状分布的岩堆体。需加强挡、防设置，接长明洞，考虑被动网相结合的措施综合整治，切实
做好工程防护措施，保障铁路施工和运营安全。

4.高地应力
测区位于板块边缘构造带，区域性大断裂、活动断裂发育，地震活动较为频繁。显示该地
区构造地应力较高，隧道埋深较大，区域应力场较高。隧道通过段岩性为砂岩夹千枚岩，局部
夹炭质千枚岩，埋深较大地段可能发生软岩大变形，硬质岩段落可能会发生岩爆。隧道软质岩
大变形主要影响因素包括：地应力条件、岩体强度、地质构造影响程度、地下水发育特征、围
岩分级、岩石膨胀性。同时结合成兰线具体情况综合预测。

四、各种复杂地质条件下铁路隧道施工技术分析
1.膨胀土围岩地质条件的施工技术
膨胀土地层的铁路隧道在开挖后，可能会导致围岩变形现象，或者由于长期浸水而膨胀，
风化而开裂等，导致围岩失去良好的支撑力，破坏其稳定性。因此，在膨胀土地层中建造铁路
隧道，首先应该进行勘察围岩压力及其流变情况，掌握其变化规律。为了遵循减少对围岩产生
扰动的原则，适宜采取无爆破掘进法，采取用掘进机、风镐、液压镐等开挖方式，合理减少围
岩暴露时间，及时进行衬砌处理，避免出现围岩膨胀变形。不合适采取开挖方法的部分，可采
取正台阶法、侧壁导坑法和“眼镜法”。

2.松散地层地质条件的施工技术
松散地层结构松散，容易出现坍塌现象。在此类地质条件下进行开挖铁路隧道，应该尽量
减少对围岩的干扰，大多遵循先护后挖、密闭支撑、同时挖边封闭的原则，或者采取超前注浆
改良地层和控制地下水等方案。①超前支护。在铁路隧道开挖前，采取超前支护方法，可避免
在坑道掘进过程中出现坍塌现象。超前支护主要包括：超前锚杆方法、超前管棚法等。②超前
小导管预注浆方法。超前小导管预注浆主要是根据开挖外轮廓线，按照规定的角度置入管壁带
孔的小导管，在施加压力的同时，向管内压注水泥，以增强岩体的稳定性，起到超前预支护作
用。③降水、堵水方法。松散地层中的含水量，造成铁路隧道施工中存在各种隐患。因此，在
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施工中儿科综合采取辅助坑道内井点降水、深井泵降水、注浆堵水、洞外地面铁路隧道两侧布
点等方法。

3.溶洞地质条件的施工技术
溶洞的溶蚀作用非常明显，在铁路隧道施工中难以会出现溶洞现象，因此，在溶洞地区修
建铁路隧道过程中，应该明确溶洞分布范围、类型、岩层的稳定性、填充物以及地下水条件
等，从而采取安全的施工方法。针对尚未发育的岩溶区，应该采取全面的预防措施，预防出现
然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况，从根本上确保施工的安全。在铁路隧道穿过岩溶区
中，其岩层比较稳定，且溶洞发育应该完整，地下水量不大的情况下，可考虑采取探孔或物探
等方法，以掌握实际的地质条件。

4.流沙地质条件的施工技术
流沙大多呈糊浆状，容易出现围岩失稳坍塌、支护结构变形等危险情况，不利于安全的铁
路隧道施工。因此，在治理流沙地质情况之前，应该先及时处理水流情况，特别需要减少沙层
的含水量。在流沙地质条件下，可采取以下综合处理措施：首先了解流沙特性以及地质构成结
构，分析粒径分布、塑性指数等，从而采取因地制宜的治理方案。在开挖过程中，采取自上而
下分部进行，先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭，控制沙粒从支撑缝隙中流出。按照施工组织
设计要求，结合施工现场实际条件，从而制定可行性、经济性的施工方法，确保施工质量的提
高。

五、设计和施工时应注意事项
1.分析水文地质、工程地质是施工前的首要任务。只有获取尽可能详细的地质资料，才能
有效制定相应的施工方案，进而准备充足的施工材料和有关机械设备，确保施工安全和质量保
障。

2.隧道工程遇到不良的地质条件，应先治水患，再开挖。开挖尽可能采用弱爆破，防止对
围岩的扰动，对于自稳性差的围岩，要预前支护，超前衬砌。遇到变动的地质条件，要勤量
测，确保工程的稳步前进。

3.隧道开挖遇到破碎岩体、断层破碎带和浅埋软岩等自稳性差的岩体，需利用超前小钢
管、管棚、超前锚杆等对地面预加固和围岩预注浆，以确保洞体稳定。

4、勤量测，尽可能多的获得围岩和支护的力学动态等数据指导工作，以及确定施工工
序，保证施工安全。

5.对于松散围岩和自稳性差的围岩，应首先设法固结围岩提高其自稳性，固结围岩可采用
压注水泥砂浆或化学浆液的方式。
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6.不良地质地段，隧道衬砌会由于地压力作用而开裂、下沉，导致围岩松动。因此隧道衬
砌施工，除了遵守隧道施工技术有关规定外，还要考虑加固基底措施的实施。

六、结束语
通过对复杂地质条件下铁路隧道施工技术的相关研究，我们可以发现，该项工作的顺利开
展，离不开对多项技术优势的掌控，有关人员应该从复杂地质条件的客观实际环境出发，研究
制定最为符合实际的隧道施工技术实施方案。

参考文献
[1] 陈昇辉.复杂地质条件下隧道施工技术和安全管理[J].中华民居（下旬刊）.2010
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[2] 肖毅.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].低碳世界.2011（01）：11-13.
[3] 程飞.浅谈复杂地质条件下隧道施工技术[J].中华民居（下旬刊）.2013（05）：112-113.