新曲儿岔隧道施工技术总结陈智坤（中铁隧道集团一处一公司）1、前言宝兰复线新曲儿岔隧道，是在原曲儿岔隧道旁新增加的一座双线铁道隧道，是以黄土为主要地质特征的浅埋、大跨隧道。它的修建，即要保证安全、高效、经济地建成黄土隧道，又要确保既有线运输畅通无阻，是党中央、国务院开发大西北战略决策的一部分，是部党组重点主抓的建设项目，是青藏铁路全面开工前的一项重点工点工程。2、新曲儿岔隧道概况工程概况：新曲儿岔隧道全长4010米，为双线铁路隧道，线路坡度为5和8.4，开挖最大跨度为13.7米，最小跨度为11.2米。全隧道均为黄土隧道。工程地质：出露地层为第四系全新统冲积砂质黄土、粘质黄土，第四系上更新统砂质黄土、粘质黄土下伏为第三系泥岩，详述如下：、砂质黄土（Q）：分布在隧道进出口处，厚约020米，浅黄色，土质均匀，具孔隙，半干硬至硬塑，属II类围岩，为II级自重湿陷性黄土，湿陷土层厚5米，0=120150KPa。、粘质黄土（Q）：分布在隧道进口处砂质黄 土下，厚约830米，棕黄色，土质均匀，硬塑，属II类围岩，无湿陷性黄土，0=130150KPa。、砂质黄 土（Q）：分布在隧道进出口、洞身顶部及黄土梁峁区，厚约520米，浅黄色，土质均匀，具孔隙，半干硬至硬塑，属II类围岩，为IV级自重湿陷性黄土，湿陷土层厚9米，0=120150KPa。、粘质黄土（Q）：分布在隧道进口砂质黄 土下，厚约040米，褐黄色，土质均匀，半干硬至硬塑，属II类围岩，为IV级自重湿陷性黄土，湿陷土层厚9米，0=150200KPa。、泥岩（Nms）：分布在隧道洞身，棕红色，粘土质结构，泥质胶结，成岩作用差，遇水易软化崩解，易风化，层理不明显，属IIIII类围岩，自由膨胀率5%20%，具有膨胀性，属弱膨胀岩土，0=400KPa。、水文地质：洞身地下水不发育，有少量黄土与泥岩接触面上的层间滞水。工程设计支护参数：里程衬砌类型围岩类别喷砼系统锚杆钢筋网钢架类型位置长度间距位置间距直径类型间距(cm)(m)(m)(cm)(mm)dk1668+784+950模筑II2022mm20MnSi拱墙3.01x1拱墙2068型钢钢架3榀/2mdk1668+950dk1669+150模筑I2522mm20MnSi拱墙3.01x1拱墙20610型钢钢架2榀/mdk1669+150+250复合II2022mm20MnSi拱墙3.01x1拱墙2068格栅钢架3榀/2mdk1669+250dk1672+600复合III2022mm20MnSi拱墙2.51x1拱墙2068格栅钢架1榀/mdk1672+600+630复合II2022mm20MnSi拱墙3.01x1拱墙2068格栅钢架3榀/2mdk1672+630+720dk1672+778+794模筑II2032mm自进式锚杆周边3.01x1拱墙2068型钢钢架3榀/2mdk1672+720+778模筑II2032mm自进式锚杆周边3.01x1拱墙2068型钢钢架2榀/m3、黄土特性黄土层理间结合力差，本身的粘滞系数又大，开挖时易在层理处错开，成块状剥离，造成大的超欠挖：尤其是在起拱线位置，在自重力和膨胀力及围岩集中应力的作用下，易出现三角形的剥离，而拱顶土块在挤压中产生较大摩擦力，情况稍好。黄土遇水易软化崩解，在墙部则产生较大的侧压力，在拱脚则产生沉陷。黄土土质均匀，层理不明显时，稳定性大大好于层理明显的区段。4、新曲儿岔隧道施工开挖、支护方案根据一年多在不同地质条件下的黄土隧道施工经验看：在II、I类围岩的黄土区及III类围岩的干硬、硬塑，层理明显的黄土区，宜采用台阶法，上台阶留核心土稳定掌子面。每循环进尺0.51.0m，上下断面间距保持在40m左右，以利大型机械施工。开挖后，及时施作初期支护。台阶法可降低断面高度，留核心可减小开挖跨度，有利于开挖面的稳定，保证施工安全。在粘性层理不明显的III类围岩黄土区施工，可采用全断面，也可采用台阶法，人工持风镐修整至设计轮廓线。在初期支护中的喷砼，可一次性喷砼2025cm厚度，采用4台喷浆机同时作业，尽快封闭围岩。锁脚锚杆、系统锚杆在机械开挖时很重要。反铲操作，有时要碰钢架，若无锚杆易造成喷砼与钢架的分离，甚至掉拱。5、新曲儿岔隧道运输、通风、除尘 方案新曲儿岔隧道由铁四局和隧道局共同承建，各2005米，出碴运输采用无轨运输，轮胎式ZL50装载机装碴。从出碴效率上讲，无轨运输高于有轨运输，从成本方面讲，因有轨运输洞碴不能直接到达弃碴场，需在洞口改用汽车二次倒运，运输成本增大，从安全方面讲，因铺底超前，距开挖工作面30米左右，二次衬砌距铺底面25米左右，有轨运输的轨道铺设及设备相互干扰，易出现安全问题，而采用无轨运输，一是出碴方便，二是道路状况良好，故采用无轨运输。无轨运输车辆陈旧排烟大，洞内污染严重，尤其在掘进至12001300米以远时，污染已相当严重，一台2x55KW风机已满足不了要求，为解决通风，与隧道局科研所合作，采用变速大风机2x110KW和1.5m直径的风管。从临时的两台2x55KW通风机同时开启的情况看，开、衬工作面可保证良好的工作环境，如换用2x110KW的变速风机加上一台110KW的风机联合通风，可解决全隧通风问题。对于隧长2000m左右的隧道采用上述通风方案均可解决。在这里，通风将成为隧道施工的一个亮点。黄土隧道无轨运输时，道路上尘土较石质隧道大的多，且灰尘长时间悬浮空中，污染洞内空气，为解决这一问题，我们采用日洒水两次除尘的办法，收到了意想不到的效果。6、新曲儿岔隧道施工原则：短进尺，强支护，早封闭，非爆破，严防水，勤量测黄土具有膨胀性。开挖后，暴露时间愈长，自稳能力越差，一般在开挖后23小时即出现较大的裂缝，34小时即出现大块掉落。早封闭可使支护结构形成整体受力结构。进尺短，（0.51.0m）。可保证最大限度的加快封闭时间，起到支护与围岩的联合支承作用，进尺短，围岩暴露面积小，自稳能力相对较好。支护满不满足要求，通过量测及时反馈，可及时加强支护，避免出现坍方事故。黄土遇水时易软化，崩解。如果拱脚被水浸泡，易出现拱脚下沉，同时因黄土的膨胀造成初期支护的开裂，如有一次衬砌后面的水自水沟流至铺底前的DK1669+630+635左侧，浸泡拱脚达8个小时，发现后立即清水，但在4小时后发现明显的初支开裂，花拱架明显变形。强支护指设置较密的型钢钢架或格栅钢架的同时，打设系统锚杆并喷2025cm厚砼。非爆破：在、类围岩中，采用上、下半断面微台阶法，留核心土，打超前锚杆和小导管注浆，或打超前管棚，配合喷锚、网喷及格栅钢架或型钢支撑联合支护，步步紧跟强支护施工。新曲儿岔隧道在类围岩的开挖上，均采用了爆破和反铲开挖及两种组合的方式，事实证明，在软弱围岩区采用反铲预留开挖法，与弱爆破法开挖成型效果及效率不相上下，而在类围岩中差距较大，有两种情况，一是干硬性层理明显的地段，弱爆破易产生较大的坍塌，如留光爆层修整，修整时采用风镐易产生坍塌，采用手镐人工修整既慢又不安全，而机械开挖可较好的控制超欠挖，基本上一次成型，二是在层理不明显的粘性泥岩中，反铲开挖可一次挖2米以上，且成型较好，如果采用弱爆破这是不可实现的，综上所述，我们主张在黄土隧道开挖上采用PC-400反铲，配PC-200反铲辅助即可完成开挖施工任务。7、新曲儿岔隧道每月完成成洞数量2000年11月95米；12月112米；2001年1月86米；2月114米；3月106米；4月129米；5月158米；6月183米新曲儿岔隧道每月完成成洞数量比神延线的4050米成洞数量大的多，这里边有地质因素的影响，更多的是施工方案要及时正确，以及严密的组织管理。结束语：本文针对新曲儿岔隧道地质情况，就开挖方法和支护原则作了简单的论述，运输、通风、除尘方案较适用于其它隧道，尤其是通风对2000米左右的隧道来说，在考虑隧道的整体施工方案上选择有轨、无轨运输将是一个重要因素。