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摘要:随着经济的快速发展,现代土木工程施工技术水平不断提高,人们对社会基础设施建设提出了更高的要求,作为重要交通运输方式,铁路运输备受社会关注,特别是高速铁路隧道施工。各类新技术与设备的出现,在隧道建设中发挥了重要作用,复杂地质条件施工难题被解决,如高地温、湿陷性泥土、淤泥质粘土及岩溶地区等隧道施工难度大,但引入先进技术后,有效解决这些难题,为高速铁路隧道施工建设提供了保障。
关键词:复杂地质;铁路隧道;施工技术
为了进一步提升我国铁路隧道的普及力度,并带动区域的经济发展水平,我国铁路隧道施工需要开拓施工的地形并提升自身的施工技术水平,从而更好的实现跨山区以及山岭进行铁路隧道建设,并加强山区与外界的沟通能力。在其中,铁路隧道施工的主要地点为山岭隧道。因此,为了进一步提升山岭隧道的建筑能力,并拉近与西方发达国家铁路建设的水平,加强其施工技术势在必行。
1复杂地质对铁路隧道施工带来的不利影响
所谓地质条件是指包括岩石性质、矿物成分、岩层产出状态、分布区规律在内的地学性质和特征。以最为常见的山岭隧道施工为例,它需要贯穿岩层、土质条件不同的山岭来实现隔山线路的互通,中间需要克服包括岩溶、软弱破碎带、云母片岩、特殊岩层等难施工、不稳定施工区间。若施工不当,则很有可能造成岩爆、涌突水等灾害事故,危害人员安全,并降低整体工程的社会及经济价值。由上述现象分析可知,铁路隧道施工工程的难度和危险系数与当地地形条件具有密不可分的关系,当地的地形越复杂,地质越复杂多变,给铁路隧道建设的工作人员带来的困难性与危险性就越大。
2复杂地质条件下铁路隧道施工技术
2.1全断面开挖技术
此技术需要在隧道开挖施工之前对隧道进行爆破,而且此爆破作业需要沿着隧道的轮廓进行一次性的爆破,然后形成较大的隧道开挖工作面,在隧道开挖的整个过程中,还要持续进行支护及衬砌修建工作。技术实施的难点是在整个施工过程中确保围岩的稳定性,所以需要采取合理的支护手段,从全断面开挖到最后支护前对围岩稳定性的要求较高。从技术原理可以看出,隧道施工技术具有较大的开挖空间,便于大型机械设备施工,所以具有较高的工作效率,但缺点也较为明显,对围岩的稳定性要求非常高。
2.2小跨度隧道施工技术
在遇到地质条件较为恶劣的地区需要进行三台阶起步的方法进行隧道施工,这样一方面可以加强软弱围岩的适应性,更能在一定程度上提升拱部支护结构,从而提升承载拱的整体质量水平。台阶根据地质和隧道跨度采用短台阶(1~1.5B)或超短台阶(3~5m)开挖,下台阶核心土挖出后落底,并施做仰拱砼,二次衬彻紧跟。为了防止导坑坍塌,在顶部开挖时钻取多个炮眼增加稳定性,当坑道顶部发生松动时,则采取坑内加锚杆做临时支护。
2.3台阶开挖技术
此技术就是将掌子面分为几个部分分别进行开挖施工,通常按照横向的方式进行分段,然后分段进行开挖作业。因此,此技术具有较强的适用性,可适用于多种复杂的地质和施工条件,施工空间也较为开阔和稳定,而且隧道开挖的机械设备相对较为简单,因此也具有较高的施工效率,是目前应用比较广泛的施工技术之一。但此技术在应用过程中也暴露出一定缺点,如在进行台阶开挖施工中,分段的各部位施工之间容易出现互相干扰的情况,这也是实施中的难点之一。
3复杂地质条件下的施工方法
3.1岩溶地质条件下的施工方式
岩溶地质下进行施工,土体使用定性预测方法。所谓定性预测就是指勘察施工现场的水文、地形、地质,详细记录相关数据,分析调查结果后,制定施工计划。在制定过程中,要考虑坑道的建筑方式,通常情况下,会采用迂回导坑的方法解决岩溶地质中的困难,但是对于两个相邻的溶洞,只能通过逐个击破的方法解决地质问题,从而保证施工过程的安全性。需注意的是,要在施工前布设完超前钻孔,因为超前钻孔有很强的预探作用,能够弥补勘察时的漏洞,降低施工过程中的危险系数。
3.2软弱围岩地质条件下的施工技术
在软弱围岩中,膨胀土系是常见软弱围岩类型之一。该类土系是由含亲水性粘土矿物成分的物质组成,受岩层水文条件影响,产生强烈的吸水效果发生膨胀软化。膨胀后的失水土系又会因干燥而发生剧烈收缩、硬裂,当土系顶部及左右两侧发生挤压,并且底部产生膨胀造成剧烈形态变化时,岩体就会失去稳定性。为了防止这种现象,在施工时要求重点收集围岩压力、流变等参数,基于统计学分析其变化规律,从而降低挖掘运动产生的围岩和流变扰动。与此同时,相关工作人员在制定合理的施工步骤以及措施前需要以隧道的实际跨度为具体的衡量标准。与深埋隧道相较而言,浅埋隧道不易形成承载拱,且当拱肩至地表面垂直距离至小于标准数值时,如三类岩石的地面坡度比为1:1.5时,该值不应小于4m,此时会形成地形偏压,则容易导致开挖下沉至地表面。
3.3松散地质条件下的施工方式
在一些复杂地质中,地质松散也是较常见的情况,这种情况也会影响建筑工作的进度和隧道的质量。松散地质的防渗水能力很差,要想在这种条件下加快施工进度,提高建筑质量,就无法避开围护施工,在施工过程中,要以固定工作为主,通过密闭支撑、先护后施等标准展开工作。还要采用注浆技术进行加固,及时对积水进行排放,尽量降低各种不良因素的影响。施工人员在开展建筑工作时,还要控制岩石结构表面的压力,将压力减小在松散地质能承受的范围内,并且把水泥填充在岩石层内部,进行加固。通过以上各种方法,就能提高松散地质的实用性与自稳性,也能更好地提高施工质量,修建安全性能更高的铁路隧道。
4注意事项
4.1有效应对突水
在施工的过程中极易出现突泥突水的情况,针对这种现象的存在,在施工的过程中需要结合工程的特点以及生态环境的因素,始终按照“堵排结合、动态施工”的方式进行施工,对注浆的过程不断进行完善,以对动态施工相互协调的方式进行施工。帷幕注浆主要就是在施工的过程中在钻孔里面注入大量的浆液,从而使各个孔洞之间形成紧密的联系,从而形成一道较为完整的混凝土防渗墙,这样就能使水流出现断流,以此来进行防渗堵漏。在此之中,在容易出现扰动和水压较低的位置进行施工的过程中,可以通过全断面帷幕注浆的方式进行施工,但是在对扰动情况严重、水压相对较高的位置进行施工时,需要通过复合帷幕注浆的方式完成施工操作,也就是需要开挖的位置通过相应的方式来形成一个止水圈,接着再通过水泥浆进行相应的加固。再通过相应的施工操作,掌子面位置的浆脉会出现大量的集中,并且密集的程度也比较高,渗水量会出现十分明显的下降,堵水率的效果能够达到90%。在对软弱带进行施工的过程中,始终按照“旋喷加固、超前管棚”的方式进行相应的治理。
4.2塌方事故预防
塌方事故发生时,应采取的应急措施:①对塌方的范围、外形和塌方部分的地质情况进行详细调查,分析引起塌方的具体原因;②根据塌方的具体位置和严重程度制定合理的补救方案。通常的措施,就是加强防排水的处理措施,由于引起塌方最主要的地质原因就是由于地下水的活动导致此处的地质条件发生变化而引起的,所以在隧道开挖中需做好防排水处理,要有效减少地表水的渗入。
综上所述,在铁路建设中,隧道施工环节非常重要,地质条件不同,其铁路隧道施工也会采用不同的技术。基于此,主要探讨复杂地质条件下,高速铁路黄土隧道施工相关技术,希望对我国高速铁路建设能够提供参考。
参考文献:
[1]韩浩.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].价值工程,2017,36(33):133-135.
[2]王晓佳.复杂地质条件下铁路隧道施工关键技术分析[J].工程建设与设计,2017(06):146-147.