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摘要：：隧道工程可以有效解决公路铁路在施工过程中遇到的阻碍，可以降低路线的长度，减少人们的出行时间，节约建设成本。但是，随着隧道工程的不断增加，复杂地质条件下的隧道工程逐渐增多，对隧道工程的质量造成了严重影响，隧道坍塌等事故时有发生，不仅导致资源的大量浪费，而且严重威胁人们的出行安全。因此，本文对复杂地质条件下铁路隧道施工技术进行了探讨。
关键词：复杂地质；铁路隧道；施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、复杂地质条件对于隧道施工的影响
我国幅员辽阔，南北跨度大，地形地貌的形式多种多样，在道路施工过程中，经常会遇到自然因素的阻挡。为了节约成本，缩短距离，通常情况下都会采用隧道施工的形式。而这些地区多位于河流或山区附近，地质条件相对复杂，使得隧道的施工受到了一定的影响。从道路施工方面分析，复杂的地质条件主要分为两个方面：一方面，地区本身的地质条件较差，如岩层脆弱，容易崩塌；地壳运动活跃，影响地层稳定；岩溶地貌等。这些特殊的地质条件使得隧道在施工的过程中异常困难，或者难以开凿，或者容易出现地质灾害；另一方面，施工地段的地质环境特殊，如存在采空区、地下洞穴等，或者在城市下放通过时，容易与地下管线接触，威胁地表建筑的安全。因此，复杂的地质条件对于隧道工程的施工所产生的影响是十分巨大的，必须引起相关技术人员的重视。
二、复杂地质条件下铁路隧道施工技术
1、膨胀土围岩
膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性。穿过膨胀土地层的隧道，常常可以见到开挖后不久围岩因开挖而产生变形，或者因浸水而膨胀，或因风化而开裂等现象。使坑道的顶部及两侧向内挤入，底部膨起，随着时间的增长导致围岩失稳，支撑、衬砌变形和破坏。在膨胀土地层中开挖隧道，除了认真实施设计文件所提出的技术要求外，在施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。在施工中应以尽量减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则，所以宜采用无爆破掘进法，如采用掘进机、风镐、液压镐等开挖。在开挖过程中尽可能缩短围岩暴露时间，并及时衬砌，以尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的部分围岩应力，减少围岩膨胀变形。开挖方法宜不分部或少分部，多采用正台阶法、侧壁导坑法和“眼镜法”。正台阶法适用于跨度小的隧道，它分部少，相互干扰小，且能较早地使支护（衬砌）闭合。侧壁导坑法和“眼镜法”较适用于跨度较大的隧道，它具有防止上半断面支护（衬砌）下沉的优点但全断面闭合时间较迟，必须注意防止边墙混凝土受压向隧道内挤。隧道开挖后，膨胀土围岩风干脱水或浸水，都将引起围岩体积变化，产生胀缩效应。因此，隧道开挖后及时喷射混凝土，封闭和支护围岩。在有地下水滲流的隧道，应采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围岩的浸湿等。如局部渗流，可采用注浆堵水阻止地下水进入坑道或浸湿围岩。
2、松散地层
2.1超前支护
隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。
(1)超前锚杆或超前小钢管
采用这种方法是爆破前，将超前锚杆或小钢管打入掘进前方稳定的岩层内。末端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆或格栅拱支撑上。使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方，有效地约束围岩在爆破后的一定时间内不发生松弛坍塌。超前锚杆宜采用早强型砂浆锚杆，以尽早发挥超前支护作用。
(2)超前管棚法
此法适用于围岩为砂粘土、粘砂土、亚粘土、粉砂、细砂、砂夹卵石夹粘土等非常散软、破碎的土壤，钻孔后极易塌孔的地层。在采用此法时，管棚长度应按地质情况选用，但应保证开挖后管棚有足够的超前长度。为增加管棚刚度，可在钢管内灌入混凝土或设置钢筋笼，注入水泥砂浆。于是在地层中建立起一个临时承载棚，在其防护下施工。
2.2超前小导管预注浆
超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。它既能将洞周围岩体预加固，又能起超前预支护作用。此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层等松散地层施工。
2.3降水、堵水
在松散地层中含水，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。在埋深较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行。在地下水丰富，而且排水条件或排水费用太高，经过技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。注浆堵水又分地面预注浆和洞内开挖工作面预注浆。二者采用哪种方法，应根据隧道埋深、工程地质和水文地质情况，钻孔和压浆设备能力，以及技术、经济、工期等方面进行综合分析后采用。
3、石膏地层
3.1超短台阶开挖
穿越石膏地层采用超短台阶法开挖，条件许可时采用人工开挖或钻爆法结合人工开挖，实现“减少扰动、屏蔽环境、及时封闭”的膨胀性岩层隧道施工原则。
3.2加强初期支护
初期支护按“抗让结合、以抗为主、限制放压”的原则设置，按柔性、及时、多次的支护思路，将高强、早强、以及大变形材料和构件熔入初期支护之中，具体为沿隧道纵向每0.5m设1榀Φ150可缩钢管钢架，隧道拱部设Φ42超前注浆小导管(长3.5m，纵向间距2.0m/环，环向间距0.4m/根，前后环搭接长度不小于1.0m)，除此之外，隧道拱墙还要采用自进式锚杆，仰拱采用中孔注浆锚杆，形成钢管钢架、超前注浆小导管、锚杆和喷混凝土的联合初期支护。
3.3加强排水和通风
严禁向掌子面洒水，注意排水工作，避免积水和漫流，保持围岩干燥;加强通风，降低洞内湿度和温度。
3.4采用椭园形衬砌结构
根据结构受力特性、使用空间要求和石膏遇水膨胀的特点，采用既能满足净空要求、又有较大承载能力的椭园形衬砌结构。
4、溶洞
溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种。岩溶是指可溶性岩层，如石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等，受水的化学和机械作用产生沟槽、裂缝和空洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。我国石灰岩分布极广，常会遇到溶洞。因此，在这些地区修建隧道，必须予以注意。隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。对尚在发育或穿越暗河水囊等地质条件复杂的岩溶区，应查明情况审慎选定施工方案。对有可能发生突然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等，必须事先制定措施，确保施工安全。隧道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，有比较坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况，如有变化便于采取相应的措施。如溶洞尚在发育或穿越暗河水囊等岩溶区时，则必须探明地下水量大小、水流方向等，先要解决施工中的排水问题，一般可采用平行导坑的施工方案，以超前钻探方法，向前掘进。当出现大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况时，平导可作为泄水通道，正洞堵塞时也可利用平导在前方开辟掘进工作面，不致正洞停工。岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。
结束语
随着我国经济的快速发展,国家交通网络的逐步形成,铁路覆盖的面积也快速增长,而针对我国广袤的地理环境,对复杂地址条件下铁路隧道施工技术的分析讨论显得格外重要。这对我国的经济发展以及我国的社会建设有着积极重要的作用,对我国铁路道路的发展更是具有进步发展的意义。
参考文献
[1]孟凡军．复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究［D］．成都：西南交通大学，2007.
[2]方乐．试析复杂地质条件下铁路隧道施工技术［Ｊ］．黑龙江科技信息，2009（20）
[3]董路钰．复杂地质条件下轨道交通隧道施工风险评估研究［D］．重庆：重庆大学，2012.
关键词：复杂地质；铁路隧道；施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、复杂地质条件对于隧道施工的影响
我国幅员辽阔，南北跨度大，地形地貌的形式多种多样，在道路施工过程中，经常会遇到自然因素的阻挡。为了节约成本，缩短距离，通常情况下都会采用隧道施工的形式。而这些地区多位于河流或山区附近，地质条件相对复杂，使得隧道的施工受到了一定的影响。从道路施工方面分析，复杂的地质条件主要分为两个方面：一方面，地区本身的地质条件较差，如岩层脆弱，容易崩塌；地壳运动活跃，影响地层稳定；岩溶地貌等。这些特殊的地质条件使得隧道在施工的过程中异常困难，或者难以开凿，或者容易出现地质灾害；另一方面，施工地段的地质环境特殊，如存在采空区、地下洞穴等，或者在城市下放通过时，容易与地下管线接触，威胁地表建筑的安全。因此，复杂的地质条件对于隧道工程的施工所产生的影响是十分巨大的，必须引起相关技术人员的重视。
二、复杂地质条件下铁路隧道施工技术
1、膨胀土围岩
膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性。穿过膨胀土地层的隧道，常常可以见到开挖后不久围岩因开挖而产生变形，或者因浸水而膨胀，或因风化而开裂等现象。使坑道的顶部及两侧向内挤入，底部膨起，随着时间的增长导致围岩失稳，支撑、衬砌变形和破坏。在膨胀土地层中开挖隧道，除了认真实施设计文件所提出的技术要求外，在施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。在施工中应以尽量减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则，所以宜采用无爆破掘进法，如采用掘进机、风镐、液压镐等开挖。在开挖过程中尽可能缩短围岩暴露时间，并及时衬砌，以尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的部分围岩应力，减少围岩膨胀变形。开挖方法宜不分部或少分部，多采用正台阶法、侧壁导坑法和“眼镜法”。正台阶法适用于跨度小的隧道，它分部少，相互干扰小，且能较早地使支护（衬砌）闭合。侧壁导坑法和“眼镜法”较适用于跨度较大的隧道，它具有防止上半断面支护（衬砌）下沉的优点但全断面闭合时间较迟，必须注意防止边墙混凝土受压向隧道内挤。隧道开挖后，膨胀土围岩风干脱水或浸水，都将引起围岩体积变化，产生胀缩效应。因此，隧道开挖后及时喷射混凝土，封闭和支护围岩。在有地下水滲流的隧道，应采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围岩的浸湿等。如局部渗流，可采用注浆堵水阻止地下水进入坑道或浸湿围岩。
2、松散地层
2.1超前支护
隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。
(1)超前锚杆或超前小钢管
采用这种方法是爆破前，将超前锚杆或小钢管打入掘进前方稳定的岩层内。末端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆或格栅拱支撑上。使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方，有效地约束围岩在爆破后的一定时间内不发生松弛坍塌。超前锚杆宜采用早强型砂浆锚杆，以尽早发挥超前支护作用。
(2)超前管棚法
此法适用于围岩为砂粘土、粘砂土、亚粘土、粉砂、细砂、砂夹卵石夹粘土等非常散软、破碎的土壤，钻孔后极易塌孔的地层。在采用此法时，管棚长度应按地质情况选用，但应保证开挖后管棚有足够的超前长度。为增加管棚刚度，可在钢管内灌入混凝土或设置钢筋笼，注入水泥砂浆。于是在地层中建立起一个临时承载棚，在其防护下施工。
2.2超前小导管预注浆
超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。它既能将洞周围岩体预加固，又能起超前预支护作用。此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层等松散地层施工。
2.3降水、堵水
在松散地层中含水，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。在埋深较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行。在地下水丰富，而且排水条件或排水费用太高，经过技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。注浆堵水又分地面预注浆和洞内开挖工作面预注浆。二者采用哪种方法，应根据隧道埋深、工程地质和水文地质情况，钻孔和压浆设备能力，以及技术、经济、工期等方面进行综合分析后采用。
3、石膏地层
3.1超短台阶开挖
穿越石膏地层采用超短台阶法开挖，条件许可时采用人工开挖或钻爆法结合人工开挖，实现“减少扰动、屏蔽环境、及时封闭”的膨胀性岩层隧道施工原则。
3.2加强初期支护
初期支护按“抗让结合、以抗为主、限制放压”的原则设置，按柔性、及时、多次的支护思路，将高强、早强、以及大变形材料和构件熔入初期支护之中，具体为沿隧道纵向每0.5m设1榀Φ150可缩钢管钢架，隧道拱部设Φ42超前注浆小导管(长3.5m，纵向间距2.0m/环，环向间距0.4m/根，前后环搭接长度不小于1.0m)，除此之外，隧道拱墙还要采用自进式锚杆，仰拱采用中孔注浆锚杆，形成钢管钢架、超前注浆小导管、锚杆和喷混凝土的联合初期支护。
3.3加强排水和通风
严禁向掌子面洒水，注意排水工作，避免积水和漫流，保持围岩干燥;加强通风，降低洞内湿度和温度。
3.4采用椭园形衬砌结构
根据结构受力特性、使用空间要求和石膏遇水膨胀的特点，采用既能满足净空要求、又有较大承载能力的椭园形衬砌结构。
4、溶洞
溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种。岩溶是指可溶性岩层，如石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等，受水的化学和机械作用产生沟槽、裂缝和空洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。我国石灰岩分布极广，常会遇到溶洞。因此，在这些地区修建隧道，必须予以注意。隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。对尚在发育或穿越暗河水囊等地质条件复杂的岩溶区，应查明情况审慎选定施工方案。对有可能发生突然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等，必须事先制定措施，确保施工安全。隧道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，有比较坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况，如有变化便于采取相应的措施。如溶洞尚在发育或穿越暗河水囊等岩溶区时，则必须探明地下水量大小、水流方向等，先要解决施工中的排水问题，一般可采用平行导坑的施工方案，以超前钻探方法，向前掘进。当出现大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况时，平导可作为泄水通道，正洞堵塞时也可利用平导在前方开辟掘进工作面，不致正洞停工。岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。
结束语
随着我国经济的快速发展,国家交通网络的逐步形成,铁路覆盖的面积也快速增长,而针对我国广袤的地理环境,对复杂地址条件下铁路隧道施工技术的分析讨论显得格外重要。这对我国的经济发展以及我国的社会建设有着积极重要的作用,对我国铁路道路的发展更是具有进步发展的意义。
参考文献
[1]孟凡军．复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究［D］．成都：西南交通大学，2007.
[2]方乐．试析复杂地质条件下铁路隧道施工技术［Ｊ］．黑龙江科技信息，2009（20）
[3]董路钰．复杂地质条件下轨道交通隧道施工风险评估研究［D］．重庆：重庆大学，2012.