復雜地質條件下鐵路隧道施工技術探討

李文利

中鐵十七局集團第五工程有限公司 山西太原 030032

1 工程概況

畹町隧道位于戛中車站與畹町車站區間，起訖里程DK322+645-DK328+640，全長5995m，全隧除DK322+645-DK323+300.58m位 于 半 徑R=1600m的 左 偏 曲 線 上、DK327+508.72-DK328+640 段 1131.28m 位于半徑 R=1600m 的右偏曲線上外，其余地段均為直線。隧道最大埋深約670m。

畹町隧道DK326+700-DK326+850段通過法帕--畹町斷層。為盡量減小該段地下水涌出，避免對環境產生較大影響；同時避免斷裂段發生突泥涌水等地質災害，加固圍巖，減小涌水量，確保施工安全，本段采取超前帷幕注漿的方式進行施工。

2 鐵路隧道施工中出現的復雜地質條件及危害

畹町隧道DK326+700-DK326+850段通過法帕--畹町斷層，該斷層位于可溶巖與非可溶巖接觸帶，且斷裂在平面上分別與線路DK328+900右側約500m處的法坡水庫和DK328+750右側705m處的Csh-WD-6號泉點（下降泉）相交，洞身與斷層相交處的線路標高低于水庫面約57m，低于泉點出水口約60m，地勘資料預測該斷裂導水性較強，貯水空間大，極易引起水庫和泉點失水。其破碎帶寬度50-100m，影響帶寬度100-200m，為富水帶，導水性較強，貯水空間大，且該段內深孔DZ-WD-03地溫隨埋深增大而降低，該段下部可能有流動的地下水，在隧道掘進時，斷層破碎帶及其影響帶可能出現涌水、突泥現象[1]。

施工洞段地質條件較復雜，斷層破碎帶與地下水系連通，地下水補給充足且于斷裂、裂隙發育部位相對富集，隧道施工過程中易引發隧道坍塌、突水、突泥等地質災害，對鐵路工程的危害程度大。同時會襲奪和疏干重要泉水點，造成重要水庫滲漏、誘發地面重要建筑物地基失穩，對環境影響程度大。

3 針對鐵路隧道穿越斷層采用的施工方案

該段設計為V級圍巖抗震設防地段（地震動峰值加速度為0.2g），二次襯砌按承受0.5MPa的均勻靜水壓力設計，采用Vc3型復合式襯砌，拱部采用Ф60中管棚，拱部錨桿采用Ф25中空注漿錨桿，邊墻采用Ф22砂漿錨桿。

對該富水斷層地段采取“以堵為主、限量排放”的地下水處理原則，施工前必須先進行超前地質預報及超前鉆孔排水，根據地質材料分析結果采用超前帷幕注漿方式，注漿完成后再進行開挖、支護及襯砌施工。

3.1 超前地質預報技術

對于本段畹町隧道DK326+700-DK326+850穿越法帕-畹町斷裂地段地下水發育的實際情況，采取“地質-物探-鉆探”的綜合預測預報方法，以地質分析法為基礎，以物探法為普遍手段，以超前鉆探法對重點異常地段決策，建立施工超前地質預報體系[2]。隧道超前地質預報預測的工作要求主要有：地質調查法、地震波反射法（TSP203）、地質雷達、紅外探測、時域瞬變電磁法、超前地質水平鉆孔。

對于各種預報手段獲得的分析資料進行歸納、分析、對比和相互印證，提出最終預報成果和工程措施建議，指導隧道施工，并確定下一步預報的方案和各項預報手段工作計劃。根據超前地質預報預測的結果，優化調整注漿段落、注漿參數、注漿范圍及注漿方式等。

3.2 超前帷幕注漿技術

3.2.1 注漿方案設計

在透水巖（土）內，以加固巖（土）體，封堵地下水運移通道為目的，通過注漿在隧道開挖輪廓周邊一定范圍形成“桶”狀注漿固結體的注漿方法。帷幕注漿后出水量控制在不大于5m3/m·d，以防止或減少隧道施工引起地表水庫和泉點失水。注漿擴散半徑按2m考慮。

3.2.2 注漿材料及注漿壓力

注漿材料采用水泥漿加水玻璃為主，漿液配比參數根據實際地質情況及注漿的不同時段試驗確定；注漿壓力為靜水壓力+1MPa，終壓為2-3倍靜水壓力。

3.2.3 注漿工藝及要求

注漿前，先進行注漿試驗，初步掌握漿液充填率、注水量、漿液配合比、凝膠時間、漿液擴散半徑、注漿終壓等指標。鉆孔和注漿順序按由下到上、由外到內、由遠水源處向近水源處、間隔跳孔四個原則進行。

3.2.4 注漿結束標準

單孔結束標準為注漿壓力逐步升高至設計終壓，并繼續注漿10min以上，且進漿速度為開始進漿速度的1/4，注漿結束時的進漿量小于20L/min。全段結束標準為所有注漿孔均已符合單孔結束條件，無漏注現象[3]。

3.2.5 注漿機具及連接方式

三缸高壓灌漿泵；灌漿孔采用孔口封閉器或液壓塞；三參數自動灌漿記錄儀；高壓鋼絲編織膠管、防震壓力表；

3.2.6 注漿效果評價

根據現場鉆孔涌水情況分析，注漿施工完成后，通過表觀質量檢查，檢查孔無涌水現象通過超前帷幕注漿施工技術；達到并滿足“以堵為主、限量排放”的原則。為后續洞內開挖、支護及襯砌施工創造良好條件，保證了施工進度要求。

該項方案在隧道工程后續斷層段落施工當中得到了廣泛的重視和應用。

4 結語

隨著鐵路事業不斷發展，鐵路建設在收獲卓越成果的同時也暴露出諸多問題。特別是面對一些復雜地質條件，鐵路隧道施工一旦出現安全事故或引發地質災害，必然造成不可估量的人身財產損傷，本文對復雜地質條件下的鐵路隧道穿越斷層施工技術的分析和研究，從中可以總結出在鐵路隧道施工過程當中，如果必須要通過一些特殊地質區域，那么相關施工單位需要對各種不同類型的地質條件進行針對性分析，并且通過各項保障措施來保證整個鐵路隧道施工的質量和安全。