大断面软弱围岩偏压隧道施工技术
——兰武铁路二线工程黑松驿隧道施工技术总结

摘要：文章介绍了黑松驿隧道进口段浅埋段V级围岩施工、明洞施工、IV级围岩施工、洞门施工，就施工方法的选择、施工工艺及顺序，机械设备配套，施工过程围岩量测量工作进行了论述。最后深刻体会软弱围岩施工中一定要认真执行“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的施工方案。总结一点施工经验，为本公司同类隧道施工中提供技术参考。
关键词：双线铁路隧道、双层集装箱设计、软弱围岩、施工方法、偏压隧道、膨胀性泥岩
1、工程概况
兰武铁路二线是国家十五重点建设项目，黑松驿隧道为兰武二线上较长的隧道之一，全长1665米。隧道为了适应铁路大发展的要求，采用双层集装箱设计，开挖宽度13.6m。进口覆盖层薄，最薄处只有2m。进口110m为风积砂岩，属V级围岩；洞身岩层80%为具有膨胀性的泥岩，属Ⅳ级围岩。黑松驿隧道进、出口V级围岩505m，占30%，IV级围岩1160m，占70%。隧道进口设计为10m偏压式明洞，进口110m，出口215m为V级偏压衬砌，其余地段为V级IV级复合式衬砌。
隧道进口段衬砌类型复杂多变，具体参数见支护参数表（表1）支护结构图见图1、2。
表1    隧道技术支护参数表
围
岩类型 衬砌类型 ￠22mm砂浆锚杆 喷
砼
厚
度cm 喷
砼
标
号 微
纤
维 钢筋网 支护钢架 二衬厚度 二衬标号 预留变形量cm
  部位 长度
m 间距
cm    部位 直径
mm 间距
cm    www.gongcheng.org
V 模筑 拱墙 3.5 80 20 200  拱墙 ￠6,8 25 型钢 60 200 
V 复合 拱墙 3.5 80 20 200 1kg/m3 拱墙 ￠6,8 20 格栅 40 200 10
IV 复合 拱墙 3.5 80 20 200 1kg/m3 拱墙 ￠6,8 20 格栅 35 200 10

2、地质概要
    黑松驿隧道位于甘肃省古浪县黑松驿镇，是兰武二线铁路乌峭岭出口展线的组成部分，该隧道位于龙沟河左岸，起止里程为DK190+027~DK191+692，隧道通过主要地层为第四系上更新统风积砂质黄土，洪积粉质粘土，砂质黄土，卵石土及白垩系泥岩，泥岩夹砂岩。隧道进口段110m为粉质粘土，砂质黄土，为湿陷性黄土设计试验结果为自重湿陷性，湿陷等级为IV级，湿陷厚度为10m。
   DL190+147~DK191+400通过地段为白垩系泥岩，根据临近火烧沟所取泥岩的自由膨胀率FS=34%~6%。
3、施工方法
   1、本隧道进口段110为软弱围岩，并且浅埋为V级围岩，偏压，地表覆盖层薄,最小埋深仅2~10m，地表1~3m的粉质粘土，褐黄色，土质不均，局部含砂质黄土，进出口端斜坡及洞顶浅埋段表层为5~40m不等的砂质黄土，具有IV级自重湿陷性，湿陷厚度10m 。
必须遵循“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则，并且施工方法还要满足以下几点要求：
①能够有效的防止撑子面坍塌，保证施工安全可靠；
②能够控制洞顶沉降，防止地表开裂，偏压应力释放；
③尽可能采用机械开挖提高工作效率，加快施工进度；
经过我们综合分析类比，共有三种施工方案供选择，台阶法、分部开挖法，双隔墙双侧导洞法。
   黑松驿隧道进口段覆盖层仅0~10m，而上半断面开挖面积就为70m2,开挖高度为6.7m，形成开挖高度大于覆盖层厚度的反常现象。若一次性开挖上半断面，再加上隧道洞口为偏压，大断面开挖势必会坡坏山体的稳定，出现山体滑坡或昌顶现象。若采用中间小导坑开挖，扩大作业时难度大，而且不安全，并且不能及时开挖支护。若采用台阶法，中间留核心土分部开挖也可行，但是也存在开挖断面大不安全。经过我们分析比较，黑松驿隧道进口段110m位于湿陷性浅埋偏压段采用双侧导坑法施工，即双侧导坑超前掘进，再挖中间核心土（如图5所示）。www.gongcheng.org
     施工顺序为①→②→③，②后于 ①，紧接着支立型钢拱架，③部开挖后打系统锚杆，挂网喷射混凝土，作为一个循环，进尺为 0.5~1.0m，③滞后于①、②1~1.5m开挖，这样考虑有以下几点：
 1）双侧导洞开挖断面小，