碎屑流地层大断面铁路隧道施工技术

碎屑流地层大断面铁路隧道施工技术

燕超

金台铁路有限责任公司， 浙江省台州市 318000

摘要：随着我国铁路工程行业的不断发展，多种穿越式的复杂隧道工程不断出现，隧道施工的安全性问题也就成为了越来越多人广泛关注的重点问题。从目前情况来看，碎屑流地层大断面施工一直都是铁路工程施工的重点和难点，而本文首先通过对碎屑流地层施工的主要特性的探究，分析了当前技术之中存在的问题和难点，并提出了多种行之有效的问题解决方案，希望能对我国铁路隧道建设事业的不断发展起到一定的启发作用。

关键词：碎屑流地层；大断面；铁路隧道；施工技术

一、碎屑流地层施工的主要特点

（一）碎屑流无法得到有效控制

所谓的碎屑流，也就是我们通常所说的地下泥石流，碎屑流往往分布于地表处，处于砂岩和灰岩的交接处，而其分布本身就存在着一定的随机性和不规律性，而也使技术人员在挖掘作业的过程之中，难以提前得知碎屑流的位置与面积大小。而在隧道工程之中，只有施工人员造业过程之中已经挖掘到了碎屑流的具体位置，才能够为整个施工过程提供较为准确的判断依据。正因为如此，碎屑流有着一定的突发性，而其形成方式也较为特殊，往往会产生一定的剪切变形力，而其主要都是由粘稠状的带有角砾的石块共同组成的，因此导致在挖掘过程之中产生出威力较大的碎屑流喷发现象，从而为工程施工过程带来巨大的损失。碎屑流喷发现象产生的主要原因在于，碎屑流的位置和方位难以明确，而其往往会形成一个保护腔体，而在施工过程之中，如果作业人员在无意识的情况下，挖掘碎屑流的原有腔体。就会导致其产生喷发的现象^[1]。

（二）碎屑流超前支护存在着一定的困难

对于铁路隧道施工而言，碎屑流的超前支护往往存在着一定的技术难点，首先，碎屑流的封闭措施较少，且大多数的效果不够明显。碎屑流本身就是流体的一种，往往伴随着较高的压力，一旦发生破坏现象，就会导致碎屑流喷涌而出。而在地下岩层之中，碎屑流的流动方式也没有规律，施工作业人员往往难以对碎屑流的流动进行合理的控制。其次，碎屑流无法得到有效的固定，其本身就是由多种角砾岩组成的，而想要使这些浆液得到固定，其往往会导致碎屑流的流动性全面提升，最终使碎屑流从岩石的缝隙之中流动而出。最后，施工作业人员往往无法对碎屑流的注浆压力进行有效的控制。碎屑流本身有着较大的压力以及剪力，因此在施工过程之中，可以采用注浆加固的手段，然而注浆过程之中又必须确保注浆压力与碎屑流压力的一致性，才能使整个注浆过程顺利进行，因此这种注浆方式往往难以得到有效的掌控。

（三）铁路建设标准的不断提升

随着我国铁路工程建设事业的不断发展，多个1级铁路也在不断的建设之中，其有着时速较高，使用技术较新的特点，这也对施工技术人员的综合素养提出了更高的要求。在铁路设计标准不断提升的前提下，铁路的施工半径往往高于传统铁路的施工半径，对于铁路空间也有着更为严格的要求，尤其施工建设地点为山区的铁路工程，其地质环境较差，往往会面临多种地质灾害的考验。而如果建设的铁路为双线型铁路，难么开挖的断面必将得到全面提升，隧道建设的技术难度更高，这也将对施工技术的应用提出更高的要求，而碎屑流地层大断面的铁路隧道施工技术标准以及开挖方式也有着更加严格的标准。而在高建设标准之下，碎屑流地层施工技术应用的难度往往也会不断提升，这也就需要相关技术人员和施工人员能够深入研读当前铁路隧道工程施工的技术标准，从而使碎屑流地层大断面铁路隧道施工技术的应用更加符合当前的技术要求^[2]。

二、碎屑流地层施工的技术要点分析

（一）碎屑流地层的掌子面封堵开挖

隧道的开挖过程之中，应该结合施工现场作业人员的实际经验来判断碎屑流固定腔体的实际位置，同时要能够对碎屑流的大小、面积与形式进行分析，在经过预测之后，可以先开挖到安全岩盘的位置处，暂停开挖作业，然后进行超前的支护加固处理。在进行超前支护处理过程之中，必须秉承认真严谨的施工原则，确保不会对碎屑流地层的形态造成过多的扰动，从而防止出现地层垮塌而喷出碎屑流的情况。在掌子面的施工过程之中，也要进行必要的加固处理，并通过超前加固的方式提升地表的稳定性，从而切实的提升施工作业的安全系数。在碎屑流地层的开挖之中，可以分成三个台阶进行开挖作业，最底层的是下台阶，最上层的是上台阶，而中层则是中台阶，在开挖过程之中，必须严格遵循隧道开挖不同变形量的要求，对三台阶开挖的工艺进行应用，同时要以大型的机械设备为主要施工手段进行施工^[3]。

（二）高位泄水

通过碎屑流地层开挖高位泄水，能够使施工过程中超前支护困难的问题得到合理的解决。高位也就是指将整个排水体系的管道设置在超前支护的体系之中，进而使碎屑流地层之中存在的巨大压力得到释放，从而使开挖过程的安全性得到有效提升，使碎屑流地层之中形成一个低压地带，确保碎屑流不会因为固有腔体的破坏产生喷射的问题，从而为超前支护手段的顺利实施奠定更加坚实的基础。高位泄水管往往是从较高的位置上排除水流，从而使排水管处也能够形成一个压力较小的区域，从而提升后期注浆处理的便捷程度

^[4]。

（三）碎屑流地层开挖问题的防治措施

在碎屑流地层开挖之中，相应的技术人员应该做好多种问题的防治措施，在隧道开挖之前，应该对地质情况进行合理的勘察与预测，在遇到开挖地质变化较为明显的地层时，应该进行施工技术的变更处理。同时，施工过程之中不能过度追求施工进度，还要采用多种措施来限制钢支撑面的间距，从而使碎屑流地层开挖之中存在的多种问题得到合理的控制。而这也就要求了相应的管理人员能够在施工过程之中不断提升管理的效力，对参与施工的所有工作人员进行必要的技术培训和安全生产意识培训，从而使其能够在遇到围岩稳定性不足的地质条件时，能够通过更加科学合理的手段对其进行处理。

（四）进行围岩变形情况与支护应力的监控

在开挖过程之中，必须对围岩的变形情况以及支护应力的变化情况加以科学的监控，一般来说，监控的项目可以包括围岩的位移情况，初期接触压力和锚杆轴力等多种数据信息的监控，而在这之中，可以采用全站仪进行位移情况的监控，通过压力盒对初期支护压力进行监控，并采用锚杆计进行锚杆轴力的监控。在监控过程之中，如果各个检测点的压力在不断提升并保持较为平稳的势态，那么说明其开挖过程较为稳定，而如果关系曲线之中出现异常的情况，那么就说明整个支护体系处于一种不稳定的状态，要求技术人员能够对数据异常产生的根本原因进行分析，通过多种行之有效的措施来解决这些问题。一般来说，可以采用径向注浆加固、临时性支撑设施建设、套拱加固、大拱脚设置等多种方式来提升支护措施的稳定性，同时也要能够与施工各方面人员进行协调和沟通，并对后续工程施工的多种参数进行优化设计，并保持较高的监控力度，掌握围岩变形的趋势和支护应力的变化情况，在有必要的情况之下应该暂停挖掘过程，并提早进行模筑支护处理。

三、结束语

综上所述，碎屑流地层有着一定的特殊性，而在铁路隧道建设过程之中，一旦遇到碎屑流地层，往往会导致施工难度的提升。因此，铁路工程建设的施工人员和技术人员必须明确碎屑流地层的实际特性，并根据施工的具体要求，设定更加科学合理的施工方案，从而使铁路隧道施工技术应用的可行性和安全性得到全面提升，推动我国铁路隧道工程建设事业的全面发展。

参考文献

[1]赵红仓. 软弱地层大断面隧道施工方案优化与施工技术分析[J]. 文摘版:工程技术,2015,(058):73.

[2]赵原野. 基于数值模拟的浅埋软弱围岩大断面隧道施工工法对比研究[J]. 科学中国人,2017,0(7X).

[3]周运祥,张志军,梁胜国. 大断面富水复合地层铁路隧道施工关键技术[J]. 铁道标准设计,2015,(12):64-67,68.

[4]屈瀑. 大断面富水复合地层铁路隧道施工分析[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2016,6(7):956-956.