新曲儿岔隧道施工技术总结

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：

⑴、砂质黄土（Q）：分布在隧道进出口处，厚约0~20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，σ0=120~150KPa。

⑵、粘质黄土（Q）：分布在隧道进口处砂质黄土下，厚约8~30米，棕黄色，土质均匀，硬塑，属II类围岩，无湿陷性黄土，σ0=130~150KPa。

⑶、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

5~20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，σ0=120~150KPa。

⑷、粘质黄土（Q）：分布在隧道进口砂质黄土下，厚约0~40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，σ0=150~200KPa。

⑸、泥岩（N ms）：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II~III类围岩，自由膨胀率5%~20%，具有膨胀性，属弱膨胀岩土，σ0=400KPa。

⑹、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。

3、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0.5~1.0m，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20~25cm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1200~1300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2~3小时即出现较大的裂缝，3~4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，（0.5~1.0m）。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20~25cm厚砼。

非爆破：在Ⅰ、Ⅱ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Ⅲ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Ⅲ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