中铁十二局集团第二工程有限公司山西省太原市030032
摘要：本文以大瑞铁路老尖山隧道为例，介绍了碳质灰岩地层条件下单线铁路隧道在缓倾层岩层下围岩分级的条件及支护措施，总结了该地层条件下机械设备组合及快速施工技术，为同类工程可提供参考。
关键词：单线铁路隧道,缓倾层,全断面施工,快速施工
1工程概况
大瑞铁路位于云贵高原的西部边缘，著名的横断山南段，地势错综复杂，线路为国铁单线I级，设计速度140km/h。老尖山隧道位于永新～怒江区间，为单线铁路隧道，全长7993m。隧区属底中山剥蚀、溶蚀地貌，沟谷纵横，地形起伏较大，自然坡度一般25°～55°，局部为陡壁。最高峰约1750m，最低为怒江河谷，高程约640m，相对高差1100m，隧道最大埋深768m。
2地质及水文情况
老尖山隧道位于次级断裂和褶皱组成的怒江南北向构造带，为一断裂破坏深剧的复式向斜构造。隧道洞身基岩大部裸露，岩层平行不整合接触，节理发育～较发育，闭合性节理，部分地段裂隙宽张、岩石较破碎，地下水不发育。洞身穿越地段岩性主要为白云质灰岩、泥质灰岩、碳质灰岩，设计碳质灰岩地层1879m，占隧道总长23.5%，整体岩石单轴天然饱和极限抗压强度23.3～66.8MPa。其中已揭示碳质灰岩地段岩层层厚3cm～7cm，薄层状，岩层产状：层理N35°W/38°NE（9.2°），节理发育，地下水不发育。现场揭示地质情况见图1。
图1现场揭露地质情况
3围岩分级及支护措施
围岩级别分级应由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定［1］，应综合考虑围岩主要工程地质条件，开挖后的稳定状态，弹性纵波速度等因素，根据特殊地质现象如地下水状态、地应力高低、围岩的膨胀性等进行修正。老尖山隧道开挖揭示碳质灰岩地段岩层节理较发育，属闭合性节理，实测Rc值49.7mpa、57.3mpa、47.8mpa，地震波法探测围岩弹性纵波速度均值3.43km/s。施工揭示碳质灰岩地层走向与线路轴线基本平行，无地下水，考虑到隧道开挖宽度6.06m，开挖高度8.04m，高跨比大，综合判定围岩级别为Ⅳ级围岩。在缓倾层或水平隧道施工时，隧道拱顶易出现弯折内鼓、张拉破坏和剪切滑移等现象，以致拱顶出现掉块或塌方［2］，因此初支结构设计时我们对锚杆布置进行了优化，仅拱部布置系统锚杆，锚杆打设方向与层理呈一定夹角，初期支护采用拱墙锚网喷支护。缓倾岩层系统锚杆优化布置示意图见图2，支护参数见表1。
4施工方法及设备配置
单线铁路隧道因断面小，掌子面各工序无法推行平行作业，因此缩短单工序作业时间是单线隧道提高进度最直接有效的方法。老尖山隧道缓倾层段落施工时，为加快施工进度、减少初支闭合时间、降低掌子面施工安全风险，在工法上选择全断面施工。全断面施工较之台阶法具有以下优点：（1）全断面钻眼可做到定人、定孔，超欠挖控制较之台阶法更加简单、方便。（2）钻眼爆破可实现大比例楔形掏槽眼布置，降低火工品消耗，减少炸药对围岩的扰动，保护周边围岩，提高施工安全。（3）全断面施工可实现挖机排险与装载机装碴并行作业，提高施工进度。（4）全断面施工为机械手喷射混凝土作业创造条件，实现隧道机械化配套快速施工。全断面施工工艺见图3，机械配置见表2。
图3单线隧道全断面施工工艺流程图
表2单线隧道设备配置表
图4监控量布点示意图
5.2综合经济效益
缓倾层地段采用全断面施工时每循环时间约12小时，比台阶法施工节约3小时，提高了施工效率，Ⅳ级围岩单月最高进度能达118m/月。同时与传统施工方法相比，采用全断面法火工品消耗较台阶法降低了0.3kg/m3，火工品每延米节约48.43m3/延米×0.3kg/m3×1.2万元/吨=174.3元/延米，平均线性超挖较传统工法降低4cm，混凝土每延米节约0.04m×21.5m×641元/m3=551.3元，总计725.6元/延米。
采用全断面施工后进度能明显加快，能缩短项目建设工期，降低项目管理成本，我标段隧道进度统计分析，正常施工情况下，单线隧道Ⅳ级围岩台阶法施工时进度指标85m/月，当采用全断面施工时，平均进度指标能达到100m/月；隧道进度85m/月时，每作业面项目管理成本约为66.5万元/月，即0.782万元/m，当进度为100m/月时，项目管理成本约为70.5万元/月,即0.705万元/m；进度加快会给项目管理成本降低0.077万元/m。
6结束语
（1）硬质围岩缓倾地层条件下，单线铁路隧道在围岩等级划分、结构设计上除要充分考虑围岩客观条件，同时还应考虑现场施工方法及设备组合，通过加快初支闭合成环时间规避安全风险，实现安全、质量、进度、效益的合理化。
（2）单线铁路隧道施工时应首要进行前方地质判识，通过准确的地质判识来确定之后参数及选择开挖工法，因此超前地质预报的准确性、及时性、手段的合理科学是确保安全、的基础，现今隧道施工必须配备专业的超前地质预报团队及专业地质工程师。
（3）一般情况下因单线隧道断面小，Ⅳ级围岩地段一般优选全断面工法，一般Ⅴ级围岩地段根据地质情况及地下水发育情况可经过详细论证后选择全断面开挖工法。铁路隧道施工中工法的选择主导权应下放给各施工单位，各施工单位应根据各自领域的施工特点建设专业化的施工团队规避目前隧道工法选择与实际施工不符的缺点。
（4）单线隧道设备选型对进度影响巨大，目前各大工程局投入了大量的资金去研发大断面隧道机械化配套施工技术，对于单线隧道目前施工技术还停留在90年代的水平，较之高铁施工差距巨大。随着国家一带一路战略的兴起，国外及我国西南地区，单线隧道市场依然巨大，单线隧道快速施工技术依然需要各家施工单位高度重视。
参考文献:
（1）铁路隧道设计规范（TB10003-2005）
（2）李清龙邓辉杨秀程（缓倾岩层隧道塌方机理及围岩稳定性分析）《铁道建筑技术》（2015）02-0047-04