一、工程概況

　　1、線路簡介

　　隧道設計為兩座單線隧道，長20050m，線間距40m，線路坡度主要為11‰的單面下坡，隧道洞身最大埋深1100m左右。

　　2、氣象特征

　　施工現場海拔高(2900～3600m)，氣溫寒冷，日溫差大，陰雨風雪冰雹天氣多變，冰凍時間長。年平均氣溫-0.1～5.1℃，屬中溫帶干旱氣候區，春季多風，少雨干旱;夏無酷熱，降水增多;秋季涼爽，降溫較快;冬季寒冷，干旱少雪。絕對最高氣溫28.1～34.7℃，最低氣溫-29.0～-30.6℃;凍結深度138～200cm。

　　3、水文地質

　　隧道右線進口段為中等富水區第三系膨脹性泥巖段。泥巖，淺紅色，主要由親水性礦物蒙脫石組成，其蒙脫石含量17.53～22.54%，陽離子交換量CEC140.7～212.2mmol/kg，泥質膠結，巖質軟弱，自由膨脹率約42.98%，中厚層狀，裂隙發育，自穩能力差，開挖后拱墻易掉塊，易軟化、風化和崩解。最大涌水量約為2000m3/d，

　　4、膨脹巖基本特征

　　1超固結性與塑性流變性：膨脹巖具有原始地層的超固結特性，由于膨脹土體中儲存有較高的初始應力，當隧道開挖后，引起圍巖應力釋放，強度降低，產生卸荷膨脹。同時，膨脹土體在天然原始狀態下具有高強度特性，隧道開挖后洞壁土體失去邊界支撐而產生脹縮，因此，膨脹巖具有明顯的塑性流變特性，開挖后將產生較大塑性變形。

　　2多裂隙性：膨脹巖實際上是土塊與各種裂隙和結構面相互組合形成的膨脹土體。因此，膨脹巖體中發育有各種形態的裂隙，具多裂隙性。同時因風干脫水使原生隱裂隙張弛，使圍巖強度急劇衰減。裂隙也為水的入侵形成了通道，也使圍巖強度大大降低。因此，隧道開挖施工過程中，有初期圍巖變形大，發展速度快等現象。

　　3吸水顯著膨脹軟化性和失水收縮硬裂性：膨脹巖含有較多強親水性粘土礦物如蒙脫石，會因吸水而膨脹，失水而收縮，土體中干濕循環產生脹縮效應。一是使土體結構破壞，強度衰減或喪失，圍巖壓力增大。二是造成圍巖應力變化，無論膨脹壓力還是收縮壓力，都將破壞圍巖的穩定性，特別是膨脹壓力將對增大圍巖壓力起疊加作用。

　　二、施工方法

　　1、采用正臺階法開挖，上半斷面采用光面爆破技術，下半斷面及仰拱采用人工風鎬和液壓振動錘混合開挖，上半斷面超前距離控制在50m，仰拱距下半斷面20m，襯砌在20m內緊跟。

　　2、為防止隧道開挖后，圍巖風干脫水或浸水而產生脹縮效應，一是拱部采用超前ф42小導管預注水泥—水玻璃雙液漿措施，以起到加固地層、支護及堵水作用;二是隧道開挖后及時噴射混凝土，封閉洞壁和掌子面，同時起支護作用。

　　3、采用錨桿、格柵鋼架、鋼筋網及噴射混凝土等綜合措施快速施作初期支護，一方面可加強圍巖的自承能力，另一方面在允許圍巖有15cm變形的情況下而又不失穩。

　　4、無釘鋪設EVA防水板，拱墻環向設φ5cm盲溝，間距5m，側溝部位設φ5cm縱向盲溝，與環向盲溝接三通將襯砌背后水流匯入側溝。

　　5、仰拱及時跟進，使初期支護及早封閉成環，形成 “雞蛋殼” 式的最佳受力結構。若下半斷面還未開挖，施作永久性仰拱困難，但初期支護變形較大，可采用施作臨時地梁的形式，以確保隧道施工安全。

　　6、建立完整的施工圍巖變形量測監控系統，實施動態管理，并根據量測分析數據，及時施作襯砌。

　　7、采用“以堵為主、適量排放、多道設防、排堵結合、綜合治理”的原則治水，避免積水浸泡圍巖及污染環境，加快施工進度。

　　三、關鍵施工技術

　　1、開挖及支護

　　1采用正臺階法分上、下斷面施工,施工工序如下:

　　拱部小導管注漿超前支護→上半斷面開挖支護→左、右錯開挖井并支護→中槽開挖→跳挖仰拱及施作填充→拱墻襯砌

　　2拱部ф42超前小導管雙液注漿，小導管長4m(管壁四周按15cm間距梅花型鉆設ф8mm壓漿孔)，環向間距30cm，縱向水平搭接長度大于1m，外插角5°～10°。雙液漿配比一般為水泥:水玻璃=1:1～1:0.6，水泥漿液濃度為1:1.25～1:0.8，水玻璃濃度為35Be'，緩凝劑摻量為2%～2.5%，漿液擴散半徑50cm。注漿壓力為0.5～1.0MPa。

　　3上半斷面開挖高度為6.2m，采用鉆爆法開挖，YT28風動鑿巖機鉆孔，光面爆破，每循環進尺約2.5m。每循環進行一次初期支護,支護形式為:4肢Ф22鋼筋格柵鋼架,1榀/m, 2根Ф45注漿小導管鎖腳，Ф22砂漿徑向錨桿,L=2.5m,間距1.0×1.0m,梅花型布置,網噴C20早強混凝土，厚15cm。

　　4下半斷面開挖高度約2.8m，采用左右錯開，隔4挖2的方式，先人工風鎬以挖井的方式開挖馬口，下接格柵鋼架，施作徑向錨桿，網噴混凝土封閉后，再拉中槽，先用液壓振動錘破碎土體，后用挖掘機裝碴，重慶鐵馬車運出洞外。下接格柵鋼架一定要符合設計及規范要求，首先鋼架要順直，拱腳立在基巖上，對懸空部分用工字鋼或方木墊實。其次，鋼架接頭必須用鋼板螺栓連接，使鋼架受力得到充分發揮。第三，噴射混凝土要密實夠厚。。

　　2、防水板鋪設工藝

　　1采用無釘鋪設EVA防水板技術，掛釘間距0.8～1.0m，呈梅花型布置。鋪設前，先切除初期支護表面的鋼筋頭和錨桿頭，再用手持砂輪機磨平，對凹凸不平部位應修鑿噴補，使混凝土表面平順，局部滲水處，應進行單獨處理。

　　2焊接工序與固定工序應緊密配合，一般先焊接，后固定;防水板鋪設的搭接寬度為10cm，焊接寬不小于2cm，采用雙焊縫技術，兩道焊縫間的嚴密性通過充氣檢驗，壓力不小于2MPa，對漏焊和假焊處要補焊，若有烤焦、焊穿處，應用同樣的防水板焊貼覆蓋或按監理工程師指示辦理;固定防水板采用膠熱焊接，膠墊與膠墊之間防水層不得繃緊，應有一定的松弛度，同時，要保證板面與噴射混凝土密貼，鋪設防水板地段距開挖工作面，不得小于爆破所需要的安全距離。

　　3、仰拱施工

　　1監控量測數據表明，在仰拱施作前，圍巖收斂變形較大，且發展速度較快，很難穩定，一旦施作了仰拱封閉成環后，變形很快趨于穩定。可見，膨脹巖隧道施工，仰拱跟進是關鍵。

　　2為了不影響前方的掘進與支護，仰拱在掌子面鉆孔時開挖，采用振動錘配合挖掘機跳槽開挖，每3m一組，之后上鋪1.2m寬的兩道行車鋼棧橋，以滿足正常通車需要，最后安設鋼架，立模灌注混凝土。灌注前一定要清除干凈仰拱底部虛碴及抽干積水，并按設計要求作好錨、網、噴加固及防水措施。

　　4、二次襯砌

　　1根據圍巖監控量測數據，在圍巖和初期支護變形基本穩定后再進行二次襯砌，即拱腳水平相對凈空變化速度小于0.2mm/d，拱頂相對下沉速度小于0.15mm/d。施作二次襯砌前的總變形量，已達預計總變形量的80%以上。

　　2但在圍巖變形速率加快，長期不能穩定，出現安全隱患的情況下，采取及時襯砌、并加強襯砌的措施，確保隧道結構與施工安全。襯砌采用抗侵蝕性混凝土，整體式鋼模板臺車施工，一次襯砌長度12m，混凝土采用拌合站集中拌合，混凝土攪拌運輸車運輸，泵送入模。混凝土灌注采用HBT60A型混凝土輸送泵。

　　四、圍巖監控量測

　　1、量測斷面

　　由于制定的量測計劃主要用來獲得圍巖和支護在一個測試斷面上各部位的動態信息，通過信息反饋，指導施工，而且量測結果可互相對照，相互檢驗，故水平收斂和拱頂下沉量測斷面選用單一量測斷面，量測斷面縱向間距為5m。

　　2、測點布置

　　布置測點采用三條測線，拱頂下沉量測的測點與周邊位移測點共用，以便測設結果能互相校驗。測點的量測方向按三角形布置，這樣易于核對數據。測點應緊靠掌子面埋設，距離不大于2m，同時應盡早量測，在開挖后12h內，最長不超過24h，且在下次爆破前必須測取初讀數。

　　3、量測儀器與量測頻率

　　采用JSS30型數顯收斂計，讀數精度0.01mm;拱頂下沉、地表下沉采用LACA-NA2水準儀、因瓦塔尺，精度為1mm。

　　4、量測數據應用。根據量測分析數據，可隨時調整變形預留量，修改開挖斷面尺寸與進度，評價圍巖穩定性及采取加固措施，調整支護參數及確定仰拱和二次襯砌施作時間。

　　五、綜合治理地下水和控制施工用水

　　1、利用超前小導管并進行水泥—水玻璃雙液注漿，堵塞巖石裂隙，形成止水帷幕，隔絕地層，減少地下水的滲流。在開挖后立即噴混凝土，封閉洞壁和掌子面，封閉透水層通向膨脹性圍巖的通路，隔絕膨脹巖與空氣中水分的接觸。

　　2、加強排水工作：在掌子面附近設置鋼板集水池，采用臨時水槽將掌子面施工用水和滲流水引至集水池，用抽水機排出洞外。并派專人把掌子面及初期支護后的滲水、滴水及時集中到臨時水池后分級抽出洞外。

　　六、結束語

　　1、合理安排工序及人工與機械的配合是控制膨脹巖施工進度快慢的主要步驟。

　　2、“管超前、嚴注漿、弱爆破、短開挖、快封閉、強支護、勤量測、緊襯砌”是膨脹巖施工的基本原則。

　　3、圍巖監控量測是膨脹巖施工的眼睛,也是安全施工的手段。

　　4、膨脹性圍巖隧道施工,仰拱及時跟進并及早封閉成環是確保安全、質量及快速施工的關鍵。

　　5、膨脹性圍巖隧道施工治水是前提。

　　6、本文對膨脹巖隧道施工及其它類似的工程地質條件下的隧道施工有借鑒作用。