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高速铁路隧道不良地质条件风险防控理论及关键技术

发布时间：2021-11-03T02:31:39.795Z来源：《城镇建设》2021年第18期作者：龙小海

[导读]在高速铁路隧道施工中，经常遇到地质条件复杂、构造活动剧烈、施工工艺精湛

龙小海

渝万铁路有限责任公司重庆渝中区400010

摘要：在高速铁路隧道施工中，经常遇到地质条件复杂、构造活动剧烈、施工工艺精湛、风险不可预见等问题。随着大型山岭隧道的

快速发展，其施工技术和管理水平难以跟上。此外，由于地下工程施工风险评价不客观、风险管理不科学、风险管理投入不足，隧道塌方

(包括大变形)、涌水(涌泥、涌水)等灾害频繁发生。在山岭隧道施工过程中，塌方、涌水等危险事故不仅造成施工延误、设备损坏、投资增

加，而且对施工人员的安全构成严重威胁。因此，通过风险评估和风险管理，对隧道塌方和涌水的机理以及控制风险水平在可接受范围内

的对策进行了大量的研究，本文的研究成果可以提高隧道安全风险评价的理论水平和可靠性，为隧道施工提供参考。

关键词：高速铁路隧道不良地质条件风险防控关键技术分析

引言

目前，我国已成为世界上最大、发展最快的隧道建设国。在中西部交通建设中，隧道工程有着前所未有的巨大发展机遇。隧道工程规

模大、技术复杂、影响范围广、风险大，给隧道工程建设带来了巨大的挑战。同时，隧道的勘察、设计和施工过程处于一定程度的分离状

态，导致施工信息无法及时获取、传递和反应，从而增加了施工风险和成本。测量信息、预报信息、监测测量数据的信息水平不足，导致

各种施工信息无法及时、有效地交流、分析和反馈。因此，隧道信息的全面、高效集成和即时反馈对于隧道建设的高效、安全、经济具有

重要意义，在不同的发展时期，隧道建设具有不同的内涵和外延。

一．铁路隧道不良地质条件概述

隧道掘进机(TBM)的选型是隧道工程设计的一个重要组成部分。这是因为这个决定几乎是不可逆转的，一旦机器被放置在地面上，几

乎没有办法把它拉出来，任何重大的修改和改装都是非常耗时和昂贵的，如果不是不可能的话。同时，如果机型不适合地面条件，可能会

造成重大延误，可能会损害船员和人员的安全，并最终可能使工程陷入停顿。显然，使用地表和地下调查的精确角色塑造将使设计者能够

预见潜在的问题，并选择一台能够应付预期条件的机器。这通常意味着要选择一台在特定条件下能够提供最佳性能的机器，有时还要增加

一些特殊功能和装置，这些功能和装置可以提供灵活性和能力，以减轻不利的地面条件。简言之，选择具有适当技术规格和功能的适当机

器对于确保在合同要求范围内迅速、安全和成功地完成隧道工程至关重要。然而，就其本质而言，地下调查和地面角色塑造几乎是确定无

疑的。从钻探程序可能漏掉的钻孔、地层或层位的位置、岩性的正确测井和塑造、现场岩石特性的精确测量和实验室测试、地下水及其来

源问题、地应力等等开始，地下水的不确定性有多种程度。这表明在设计和施工阶段需要辅助决策的额外工具。工程师使用的典型工具包

括统计方法、系统风险评估方法，以及最近的人工智能方法，如神经网络和模糊逻辑。

二．高速铁路隧道不良地质条件风险防控相关技术案例分析

隧道2.1信息化施工技术

在隧道信息化施工的过程中，对于隧道地质条件的预报工作能够提取到十分有效的地质施工信息，本文采用TSP地质预报技术进行隧

道开挖之前的信息采集工作。在进行地质预报之前，根据前期的地质调查结果进行深入分析能够得出，根据前地质调查，由于泥岩相对是

一个隔水层，砂岩层的地下部分形成承压水，多个钻孔排放地下水。在DK425+981隧道工作面(距铁路进口425公里，距离铁路进口981米)

采用MD-50型潜孔冲击旋挖钻机，累计钻进长度为23.10m。常规的TSP(隧道地震预报)方法主要由三分量检波器、记录单元和起爆装置组

成。三分量地震检波器用于接收地震波信号，记录单元放大接收到的地震波信号，进行模数转换和数据记录，同时控制测量过程，起爆装

置用于触发电雷管，起爆炸药，激发地震波。随着裂缝水的发育，横波速度、纵波速度比、泊松比等参数发生了较大变化，表明岩石条件

较前期差，特别是代表段DK425+968~DK425+980，反射层较集中。根据上述分析，推断断层破碎带的存在，建议断面采用IV级围岩

施工，注意施工中局部坍塌和块体脱落的情况，注意支护处理和施工安全。在前期地质调查的基础上，通过岩石力学参数的地质预报，以

及隧道工作面前方的地下水和岩溶条件，可以预报前期断裂带的宽度、产状和位置。此外，还进行了地质调查，为数值模拟模型的建立提

供了参数保证。