苟耀辉

摘要：针对襄渝二线新蜀河单线铁路隧道出现大段落炭质片岩，引发大规模初期支护变形侵限，给施工带来重大安全、工期挑战。本文结合现场施工经验教训，总结了变形段施工技术控制措施，对类似工程具有一定的参考作用。

Abstract： The plentiful carbonaceous schist in Xinshuhe single track railway tunnel of the second Xiangyu line causes the large-scale primary support triggered massive invasion and brings major challenges for security and construction period. Combined with the on-site construction experience， this paper summarizes the technical control measures of the deformation period of construction to provide references for the similar projects.

关键词：隧道；变形段；施工

Key words： tunnel；deformation section；construction

中图分类号：TM923 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）07-0160-02

0 引言

新蜀河隧道全长8989m，为襄渝二线胡安段第一长隧，是全线控制工程之一。受炭质片岩软弱地质影响，初期支护变形量大且持续时间长，变形不宜收敛，极易引起初期支护变形侵限，在对初期支护拆换过程中易引发坍方造成人员伤亡等安全事故。因此，对变形段的施工技术控制就显得尤为重要。本文以炭质片岩变形基本认识，施工过程中采取的主要施工技术措施及施工体会为切入点，闡述了新蜀河隧道变形段施工技术，为安全顺利完成隧道施工提供了有力的技术保障。

1 工程项目基本情况

新蜀河隧道位于沪汉蓉通道胡家营至安康段陕西旬阳县境内，隧道全长8989m，为襄渝二线胡安段第一长隧道，是全线控制性工程之一。新蜀河隧道分4个工区组织施工，进出口及2座斜井工区，自2005年10月进场施工到2009年9月底建成通车，历时4年。受炭质片岩软弱地质影响，从DZK224+025至DZK226+378段2353m连续出现大变形，隧道初期支护施做后出现变形侵限严重，造成多次拆换，施工进度缓慢，成本压力很大，安全风险陡增。据统计共发生围岩变化238次，原设计Ⅳ级围岩长度1852m，变更为4317m；原设计Ⅴ级围岩长度357m，变更为2057m。施工过程中几乎Ⅳ～Ⅴ级围岩段均发生了不同程度的变形，尤其是Ⅴ级围岩有水地段，水平收敛单侧最大变形量达2250mm，下沉量达1900mm，且出现多次坍方，给工程带来了很大困难。

2 对变形的基本认识

新蜀河隧道炭质片岩是沿片理面蠕消流变的弱质岩。片理面蠕消受区域构造挤压，扭曲揉皱非常明显，节理构造面非常光滑，岩体不完整，c、？准值大幅下降，从而在山体压力作用下产生蠕消作用，是导致大变形的主要原因。变形具有流变特性，在初期支护约束下仍然发生变形，主要是岩石强度低、压力大，地下水作用进一步降低了c、？准值，同时存在消动面对流变有放大的作用。

其主要变形特征为：

①变形量大。隧道开挖支护后，日水平收敛变形30～50mm。如：DZK224+780处，10天累计变形量606mm，20天累计变形量936mm，最大变形达到1250mm，引起初期支护侵限及褶皱扭曲。如图1、图2所示。

②变形速率快。随着隧道掘进，上台阶开挖掌子面爆破、下台阶开挖及仰拱开挖等施工扰动，加剧了初期支护变形速度。

③变形持续时间长。隧道开挖支护后变形趋势一般经过阻尼、匀速变形和加速变形三个阶段，围岩蠕变比较严重，持续很长时间，施作护拱后依然变形。

④变形分布不均匀和不对称。从炭质片岩段初期支护变形位移量值和破坏程度表明，不同地段变形持续特征不同，同一断面上水平收敛明显大于拱顶下沉，拱顶下沉一般在50mm左右，水平收敛一般大于500mm。局部段落达到1200m以上。且右侧变形大于左侧，呈不规则性。

⑤变形呈重复性、突发性特点。由于隧道初期支护持续收敛变形侵限，需反复对初期支护拱架，格栅进行拆除，每次拆换后，变形依然很大，且变形加速，极易发生突变，造成围岩失稳坍塌。

3 采取的主要施工技术措施

3.1 优化支护参数

①加强超前支护措施：超前小导管产度由3m增长到4.5m，每循环均打设形成多重超前支护，环向间距由40cm缩小为30cm；②加强型钢的钢架间距，钢架Ι20间距由60cm变为50cm，并在接头处每侧增加4根锁脚锚管；③单层钢筋网增加为双层钢筋网；④采取了径向补充注浆和深部注浆措施；⑤增设长锚杆，锚杆长度由3.0m增加为5～6m；⑥加大开挖预留沉落量及二衬断面。

3.2 合理施工方法

按照软岩隧道施工：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的指导原则，合理选择施工方法。

新蜀河隧道采用“三台阶临时仰拱法”施工，很好地解决了以下问题： （如图3示意图，图4施工图）

①台阶法能及早提供成环的条件，给快支、快封闭打下了基础；②临时仰拱有效的解决了围岩突变问题；③施工中在临时仰拱约束下，先施工正式仰拱，后拆除临时仰拱，使初期支护未发生突变或较大变形下，形成了封闭结构，大大减小了变形量；④可尽早实现二次衬砌，体现强支理念，大大减小了初期支护局部变形侵限的拆换工作量，有利于进度，有利于成本。

3.3 严格掌距管理

为方便和满足施工所需工作条件，上中下三台阶长度严格控制在5m以内，形成超短台阶作业。在每步台阶底部采用钢架加锁脚锚杆，以补强拱脚的稳定性，严格控制步长，在主要变形位置增设横撑（起拱线、大跨）。

正台阶施工，在起拱线部位增设临时仰拱，采用工20型钢按照钢拱架的间距设置，灌注C20砼厚度32cm。

3.4 针对隧道变形的特点，结合现场监控量测数据，增加了预留变形量，由设计的15cm增加到30cm，根据右侧变形大的特点，又对右侧加大预留变形量到45cm。

4 结束语

综上，经过对新蜀河隧道炭质片岩的初步接触到在施工中逐步认识和摸索，对炭质片岩的形成机理和变形特征有了一个较为清晰的认识和直观的印象。在施工中根据炭质片岩的变形特点，不断优化施工组织和改变施工方案，逐步在摸索中形成了解决炭质片岩有效的施工方案。

经监控量测资料显示：采用三台阶临时仰拱法施工，隧道水平收敛明显小于拱顶下沉，施做临时仰拱后水平收敛值日均不到10mm较原收敛值减小了三分之二，工程措施效果明显。大大降低了初期支护拆换和坍方的危险，成功的解决了炭质片岩这种地质隧道的施工难题。

参考文献：

[1]苟彪，张奕斌.新蜀河隧道炭质片岩大变形控制技术研究[J].铁道工程学报，2009（11）.

[2]陈花顺.新蜀河隧道炭质片岩变形特性与支护设计[J].中国铁路，2010（05）.

[3]韩伟.襄渝二线新旬阳隧道炭质片岩地层变形控制[J].山西建筑，2009（21）.