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山岭软弱大跨隧道两台阶四步开挖支护施工技术摘要本技术是综合应用CRD和环形开挖预留核心上两项施工方法基础上创新形成的一种适用于高铁山岭 软弱隧道的施工技术，有效解决r由于原设计分块小，大型机械无法展开;分步多工序交叉干挠大,洞内运 输组织困难；不能有效控制工序分步间距及封闭成环时间，由此不能很好地控制沉降变形等问题该技术对 山岭软弱大跨隧道施工拓宽了思路，该文以武广客运专线银岭头隧道施工为例进行介绍,供同类工程参考 应用关键词 山岭隧道、软弱大跨、二台阶、四步开挖支护1概述为了克服高速列车进入隧道后的空气动力学效应，以及对旅客乘坐舒适度、车辆结构强 度等方面的不利影响，高铁隧道设计采用增大断面有效面积减少阻塞比的措施,隧道内净空 有效面积为loom”，V级围岩开挖断面达150多面，最大开挖宽度近15m,高度近13m银岭头隧道位于湖南省郴州市宜章县杨梅山镇境内隧道的地质条件差，本隧道从进口 通过DK1900+350〜DK1900+410软岩偏压浅埋段，隧道进出口段为第四系残坡积粉质黏土，硬 朔状，粉砂岩，全〜强风化局部夹有灰质页岩，泥质结构，页理发育,灰岩弱风化，该层 与白垩系地层不整合接触。

地层多为软硬岩互层地层，硬质岩节理、裂隙发育，软岩遇水易 软化，隧道开挖洞顶易垮塌，围岩级别为IV、V、VI级隧道地下水类型为第四系残坡积层 松散岩类孔系水及碎屑岩风化裂隙水、灰岩岩溶裂隙水隧道进出口 VI级围岩采取长大管棚 预加固后采用六步CRD法进洞施工对断层、洞口附近的V级偏压围岩和过渡段的IV级围岩 利用六步CRD工法开挖开挖、支护过程中量测紧跟、及时反应，以调整支护参数，衬砌前 撤除临时支护2施工方法创新的原因国现修建山岭软弱大跨该类型隧道时，IV、V、VI级围岩主要采用CRD法和双侧壁导坑 法等工法,这类工法首先在城市浅埋暗挖地铁中大量使用，一般通过垂直竖井进洞，各分部可 以通过临时仰拱和竖井独立组织施工,常采用单工序作业但在山岭软弱大跨隧道施工应用 中，由于受水平运输影响，洞内运输组织非常困难工序交叉干挠大，不能有效控制分步工 序间距及封闭成环时间；不能很好地控制沉降变形，易造成掌子面坍塌事故另因分块小、 工序多，全部为人工或小型机械作业，大型机械无法展开，施工进度慢，不能满足长大隧道 的施工进度要求而单纯环形开挖预留核心土和三台阶七步开挖法存在开挖扰动次数多、围 岩变形大和仰拱封闭时间长，且不适用于软弱及复杂地质隧道等缺点。

针对山岭软弱大跨隧 道开挖支护没有一套平安、简便、快速、有效的施工方法,施工中如何突破和创新施工方法, 如何增大施工空间，引入大型施工机械多作业面平行作业，在保证平安前提下提高工效加快施工进度,成为高铁隧道施工技术需要解决的问题3两台阶四步开挖支护施工工艺在有效控制沉降确保施工平安前提下，根据施工需要增大作业空间，引入大型施工机械平 行作业，将六步CRD工法调整为两台阶四步开挖支护施工:既上台阶按环形开挖预留核心土, 下台阶分左右两步开挖，核心土开挖后及时施作临时仰拱及中隔壁竖撑，将原工法中的中隔 壁采用垂直支撑，临时仰拱统一采用水平支撑，下台阶开挖支护时首先将一侧中隔壁竖撑与 边增仰拱钢架一次性封闭成环3.1工艺流程超前支护一上台阶预留核心土环形开挖一拱部支护一核心土开挖一临时仰拱及中竖撑 安装支护一下台阶左侧开挖一左边墙、仰拱及中隔墙竖撑安装支护一下台阶右侧开挖右 边墙及仰拱钢架安装支护一临时支护的撤除一二次衬砌3. 2施工步骤在山岭软弱大跨隧道两台阶四步开挖前，采用中42mm小导管或中108nlm管棚超前支护， 然后隧道分上台阶环形开挖，下台阶左右开挖根据软层、软硬互层围岩的特点，具体包括 以下步骤：步骤一、上台阶预留核心土环形开挖与支护：1）开挖：①开挖时针对全土层采用挖掘机开挖，在挖掘机开挖时沿轮廓线预留20cm 土体，然后采用人工风镐进行开挖。

②针对软硬互层围岩采用弱爆破，装载机装载出硝③针对不 同地层采用相应大管棚、小导管超前注浆加固措施后开挖④开挖时预留核心土见图1） 2）支护：开挖后在拱脚处安设拱脚垫板，安装拱部型钢或格栅钢架，打设锁脚锚杆，挂网 喷射混凝土支护见图1'）在基底软弱时，安装仰拱处扩大拱脚型钢牛腿，并对水平局部喷射混凝土封闭钢架及型钢牛腿等各节点之间均焊接连接板采用螺栓进行连接见图1'）步骤二、核心土开挖与支护：1）开挖：在拱部开挖支护约4〜6米时（约0.5倍洞径时），开始挖除核心土，核心土 开挖进尺每次1〜2幅钢架，每桶间距0. 5〜0. 75m见图2）2）支护：核心土开挖后，先安装水平型钢横撑，再安装中隔墙型钢竖撑，采用螺栓连 接并挂网喷射混凝土见图2'）步骤三、下台阶左侧开挖与支护：1）开挖：在上台阶初期支护稳定的条件下及进尺大于30m时，开始开挖下台阶左侧土 体，开挖长度为1〜2根钢架，每根间距与拱部一致，开挖时包括仰拱一起开挖见图3）2）支护：开挖尺寸满足要求后，先安装边墙、仰拱型钢或格栅钢架，再安装中隔墙型 钢竖撑，并挂网喷射混凝土见图3'）步骤四、下台阶右侧开挖与支护：1）开挖：在左侧下台阶开挖支护达一倍洞径后，开始开挖右侧土体（含仰拱），开挖长 度为1〜2橘钢架间距，开挖长度与左侧保持一致。

见图4）2）支护：开挖尺寸满足要求后，安装右侧边墙、仰拱型钢或格栅钢架，并挂网喷射混 凝土由此形成全断面封闭成环的初期支护见图4'）a一拱部格栅或型钢钢架d—中隔墙型钢竖撑g一下台阶中隔墙型钢竖撑a一拱部格栅或型钢钢架d—中隔墙型钢竖撑g一下台阶中隔墙型钢竖撑b-型钢牛腿e一左侧边墙钢架h一右侧边墙钢架c—水平型钢横撑 f一左侧仰供钢架 i-右侧仰供钢架4临时支护的撤除与二次衬砌施工1）临时支护的撤除临时仰拱及中隔壁竖直支撑撤除时间根据量测结果确定，观测收敛稳定后，撤除8—10 m 钢架支撑，分2—3次拆完为保证平安，撤除临时支撑前应检查各联接部位钢架纵向连接的 情况撤除过程及时观测，为减轻撤除底部临时钢架时拱顶受力，在上一循环过程提前凿除 临时支撑中隔壁的混凝土2）二次衬砌施工仰拱二衬碎施工随临时支护的撤除及时跟进，距离中隔壁竖直支撑宜控制在1（）-20 m 拱部二次衬砌距离仰拱二衬碎宜控制在20-50 m范围5施工控制要点及考前须知1）拱部支护如果基底为泥质软弱地层时，在两侧拱脚处制作型钢牛腿及安设垫板当临 时仰拱底部软弱时，核心土开挖后，及时安装水平型钢横撑和中隔墙型钢竖撑并在临时仰 拱上喷射混凝土封闭。

当临时仰拱底遇硬层时，水平型钢横撑和中隔墙上型钢竖撑可滞后 3〜4nl安设，不喷射混凝土，但是遇有水时•，那么喷射混凝土支护设型钢牛腿和及时封闭临 时仰拱是拱部控制沉降关键.2）下台阶左侧开挖与初期支护将左边墙钢架、左仰拱钢架、中隔墙下型钢竖撑同步进 行安装挂网喷射混凝土,是下部开挖控制沉降关键.3）隧道施工坚持“短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤测最、及时衬砌”的原那么， 合理控制各开挖分部的施工间距，使初期支护快速闭合，以减少围岩变形加强量测监控， 作好信息反应，及时调整施工方法4）下部施工时，分左右侧交替开挖，长度宜为一倍洞径，竖向支撑接长不宜超过一根拱 架5）临时支护构件在洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后方可撤除6）因为工序转换使得结构受力复杂，为保证临时撤除钢拱架时的平安，必须保证 各部拱架之间的连接质量7）初期支护封闭后，利用洞硅填筑仰拱形成通道，在施作仰拱防水层时，清除仰拱上 的洞硝8）为了给上部施工预留通道，选择地质条件相对较好地段，在下台阶1/2高度前进方向开挖拉槽，仰拱成型地段用洞渣填筑形成施工运输坡道，保证各工序同步平行作业6施工应用效果根据山岭隧道设计允许沉降及变形值，通过监控量测数据反映情况,采用两台阶四步开 挖支护方法完全能满足沉降控制要求。

1）克服了因分块小、分步多，封闭成环时间长，实际施工中不能很好地控制沉降变形 的缺点2）施工空间大，可以引入大型施工机械，多作业面平行作业，工效高，很大程度上加快 了施工进度；无需投入特种设备，投入小，操作性强，易推广3）在地质结构复杂多变的隧道施工中，便于灵活、及时地调整施工方法，进度稳定，工 期保障性强；4）适应不同跨度和多种断面形式，临时施工支护相对少，初期支护断面圆顺，无应力集 中点，平安性强，同时节省投资；5）将中隔壁采用竖直支撑，临时仰拱统一采用水平支撑，喷射混凝土厚度和工钢型号 等维持原设计不变,方便了施工,在满足受力条件下提高了工效;整体仰拱初支封闭成环快速 及时，确保施工平安，6）用内侧型钢牛腿代替外侧扩大拱脚，解决软塑地层地基承载力低的问题，施工方便 减少坍塌；确保了施工平安；牛腿可以回收减少了本钱7结语在同类多座隧道施工实践中，一种是严格按原设计施工出现进度慢和学子面封闭不及时 易坍塌,另一种是极端优化取消临时仰拱及中隔墙出现沉降过大造成屡次换拱的现象银岭 头隧道进出口和浅埋偏压段施工找到了平安快速经济的施工方法,实现了顺利快速通过;施 工方法主要是充分利用预留核心士对掌子面的稳定作用，将原CRD工法中的交叉施作改为顺 序施作等，简化了工序及工序间的衔接,提高了工效;摸索和总结出了高铁山岭隧道在复杂地 质条件下的施工规律及特性，为今后的推广应用奠定了基础。

参考文献[1]、双线隧道（山岭）综合通用图，铁道第三勘察设计院[2]、杜永昌，高速铁路客运专线铁路施工工艺手册，科学技术文献出版社，2006-10,[3]、何华武，高速铁路隧道，中国铁道出版社，2006-10。