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摘要：文章以工程实例为背景，针对城市轨道交通长大越岭隧道设计中使用的新技术以及存在的主要难点与重点问题，对隧道穿越复杂地质体过程中的处理方法与应对措施进行了深入的分析与探讨。以期为未来复杂地质条件下轨道交通隧道设计中遇到问题的解决提供一些思路和参考。
关键词：越岭隧道；煤系地层；地表水体
近年来我国社会经济已经取得了突飞猛进的发展，轨道交通建设也随之得到了空前的发展，现在我国已经对将近30个城市进行了轨道建设。本文以工程实际为背景，针对复杂地质条件下轨道交通长大隧道设计技术展开了一系列的分析。
1．工程概况
某轨道交通一号线是我国现阶段轨道交通领域中最长，同时也是地质条件最复杂的一条长大越岭隧道，隧道全长为4.50km，隧道的最大埋深大约是270m，按照奥法原理进行设计，同时采用复合式衬砌结构，隧道沿线共穿越了侏罗系中的新田沟组、珍珠冲组以及飞仙关组等地层。隧址区岩层主体为碳酸盐岩石，在岩层中约占60%，砂岩与泥质岩其次，在隧道所遇岩层中占到了40%左右。
地层富水性受到岩性、地形地貌以及岩溶等因素的控制，须家河组与珍珠冲组地层中富含一定量的地下水，碳酸岩盐类岩石主要包括嘉陵江组、雷口坡组等，其地层岩溶发育中含有非常丰富的地下水，飞仙关组中发育着灰岩以及泥灰岩等内岩，含有非常丰富的岩溶水。
2．隧道穿越含瓦斯地层和煤层采空区应该如何应对
隧道的施工过程中极有可能会遇到一些有害气体或者有毒气体，同时也会遇到一些采空区和洞顶薄煤层失稳的现象。在隧道设计过程中，针对有关穿煤过程中最大瓦斯涌出量不能0.5m³/min以上的判断，结合隧道埋深实际情况，并经过仔细分析之后，才得出这样的结论：穿越煤层不能超过200m同时煤层应该露出地表以上，因为瓦斯露出地表时间一长变会受到溢出的作用，瓦斯溢出的可能性会比较小，但是对煤层受挤压过程中可能会出现的瓦斯聚集情况进行综合考虑，可能会出现高瓦斯段，这时应该充分重视对瓦斯的防治，尽量避免意外情况的发生。
站在节约投资以及工程安全的角度进行考虑，应对瓦斯监测体系进行提高，并严格按照高瓦斯隧道对其进行监测，在工程施工过程中采取相应的工程措施通过相关煤系地层。结合瓦斯监控结果可以看出，如果有高瓦斯再动态问题出现，应对工程措施进行调整，最终对工程施工安全进行保证。另外，因为充分考虑到隧道穿越煤层可能会碰到采空区，在设计过程中应该结合采空区的规模大小采取相应的解决办法。如果采空区的规模相对较大，可以通过超前预报、采空区积水排放、采空区的加固与揭开、采空区的加固与回填、施作隧道衬砌等相关方式进行处理；如果采空区的规模比较小，可以通过超前预报、对采空区进行超前的预注浆回填、开挖通过采空区以及施作隧道衬砌等相关方式进行处理。
因为隧道穿越煤系的岩层存在比较大的倾角，岩层的走向为92°57°，与隧道相接近的方向为正西，掌子面穿越煤层之后，拱顶砂岩将会受到煤层切割的影响，进而形成一种楔形体，在开挖的过程中很容易会使拱顶出现垮塌等现象，进而对隧道的施工安全带来严重影响，这时应该使开挖进尺得到适当的减小，同时增加超前预支护、减小爆破扰动等因素带来的损失，最终对隧道围岩整体的稳定性进行保证。
3．隧道穿越岩溶富水区段应该如何应对
3.1岩溶富水区段的分布和主要特点
本工程隧道穿越地层之中的岩溶富水区在整个隧道中占到60%以上的比重，其总长度在2600m以上，隧道工程设计的难点与重点都集中在了本区段中，同时这也正是隧道建设成功与失败的关键。岩溶富水区的主要分布区域是背斜核部的嘉陵江组、雷口坡组等区段，尤其是不同地质分段的接触带发育的最好，经常可以遇到破碎带和岩溶等现象的出现。
本区段中的围岩主要是碳酸岩，在地下水的环境下，主要成分为岩溶裂隙水合岩溶管道水，岩溶发育具有压力高、水量大等一系列特点，最大地下水静水压力可以达到1.8MPa，在这种情况下，地表水和地下水之间的水力联系十分紧密。站在工程安全的角度来看，隧道设计应该对隧道掘进的安全性以及隧道投入运营之后衬砌结构的安全性与排水的可靠性等问题进行综合分析。此外，应与岩溶富水区段的具体工程特点相结合，同时应该从上述几个问题的角度对地下水进行控制与疏导。
3.2隧道穿越岩溶富水区段地下水治理
本隧道在穿越岩溶富水区段的时候需要对地下水进行综合治理，在这里应该围绕疏导和控制两个方向相结合，对隧道施工以及运营过程中出现的生态环境破坏和工程安全等方面问题进行综合考虑，并采用相应的技术措施对地下水进行处理，在治理的过程中应该对以下几方面因素进行分析：1）隧道的社会景象和隧道的地理位置；2）适应城市轨道交通功能以及实际运营期间的维护方式；3）使隧道建设过程中的地面建筑以及生态环境等方面需求得到满足；4）保证工程施工的顺利进行，同时不能出现突泥突水以及高压涌水等事故；5）隧道上作用的水压力不能超过衬砌的正常承受值。与相关工程经验相结合，主要将高水压隧道集中在铁路与公路等工程之中，现阶段我国隧道耐水压隧道衬砌的成功案例并不多见，从这些成功案例中可以看出，衬砌承受水压力不会在1.0MPa，这主要是因为受到防水材料、混凝土抗渗性能以及施工水平等方面因素的制约和影响；6）处理方案一定要保证经济合理与技术先进。
从以上阐述中可以看出，在对地下水进行处理的时候应该将以下工作做好：首先，将超前地质预报作为治理地下水的基础，在以超前堵水为主进行隧道施工，在施工过程中不能出现瞬间大量涌水以及地下水自由排放等现象；其次，将“堵”和“排”的问题处理好，同时对“控制”与“疏导”二者之间的关系进行理顺，尽量做到防排结合，在此基础上对地下水展开综合处理；第三，一定要选择稳定性高、耐久性好的水泥浆液作为注浆材料，使用这样的工程材料对地下水进行治理。
4.结语
综上所述，本文中提到的隧道设计是一个十分成功的案例，由此工程施工案例中可以看出，在复杂地质条件下，轨道交通越岭隧道设计过程中关键应该对以下几点进行充分的认识：首先，应该对隧道穿越的不良地质条件进行充分的认识，并在此基础上与轨道交通功能、环境、工程安全等方面要求相结合，对应对措施进行有针对性的制定，其次，一定要引起对超前地质预报的重视，同时与信息化施工数据的反馈相结合，及时修正与调整设计的动态。笔者结合自己多年来的实际工作经验，从多个方面对复杂地质条件下轨道交通长大隧道设计技术进行了相应的分析，供大家参考。
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