图1碳质板岩大断面隧道三台阶法示意（单位：m）Fig.1Three-benchexcavationoflargeprofiletunnelincarbonaceousslate碳质板岩地层大断面隧道变形控制施工技术武建广1刘晓翔2王新文2（1中铁隧道集团有限公司，洛阳471009；2兰渝铁路有限责任公司，兰州730050）摘要双线大断面铁路隧道通过碳质板岩地层时，极易发生大变形。在现场工程实践和试验的基础上，文章从地质条件、地下水、支护参数、施工工艺等方面着重对碳质板岩地段变形演化机理及引发大变形的各类因素进行了分析，并提出了优化支护参数、加强锚杆对结构变形的控制、注浆纳入工序化管理等控制此类大变形的措施。关键词碳质板岩大断面隧道变形控制：U455.41+1文献标识码：A是一种同时具有多种变形的复合变形力学机制。成功控制软岩隧道大变形的一个关键因素就在于合理运用各种开挖和支护方案，将复合变形力学机制转化为单一力学机制[1]。概述1兰渝铁路兰广段大草滩至宕昌之间分布有多座软岩隧道，其中马家山隧道、同寨隧道等为双线大断面隧道，设计最大开挖宽度14.5m、高度12.3m、开挖面积145m2，主要通过地层为三叠系下统碳质板岩及板岩夹砂岩，施工过程中极易发生大变形。软岩隧道大变形的失稳是一个渐进的过程，总要从一个或几个部位首先发生变形破坏，而逐渐扩展乃至整座隧道的失稳，首先破坏的部位称为关键部位，是发生大变形过程中局部应力、应变和能量不协调所造成的。软岩隧道难于支护的一个重要原因就是在于软岩隧道并非只具单一变形力学机制，而2隧道施工及发生变形情况2.1施工方法双线大断面隧道内碳质板岩段主要为Ⅳ级围岩开挖支护采用三台阶法组织施工（图1）。上台阶开挖高度3.9m，长4～6m，每循环进尺1.2～1.3m；挖掘机扒碴至中台阶，开挖支护采用自制简易台架。中台阶开挖高度4.1m，长20～25m，每循环进尺控修改稿返回日期：2011-03-04作者简介：武建广（1977-），工程师，从事工程技术与施工管理工作，E-mail:主题sd2010@126.68第48卷第2期(总第337期)2011年4月出版Vol.48，No.2，Total.No.337Apr.2011图2岩层扭曲且层理杂乱Fig.2Distortedstratumwithdisorderedstratification图3薄层且倾角大Fig.3Laminawithlargedipangle图4初期支护钢架严重扭曲Fig.4Seriouslydistortedsteelarchofprimarysupport图5初期支护喷混凝土脱落Fig.5Concretespallingofprimarysupport图6同寨隧道DK248+240断面收敛时程曲线Fig.6Convergencesvs.timecurveofTongzhaitunnelatDK248+240现代隧道技术MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY碳质板岩地层大断面隧道变形控制施工技术制与上断面同步，左右错进；装载机装碴，自卸汽车出碴。下断面开挖与中上断面相对独立，左右错进，错开距离6m左右。各台阶开挖后及时进行初喷混凝土，随后进行钢架、钢筋网片、锚杆等的施作，然后复喷混凝土至设计厚度，下部与仰拱一次开挖成型，自制栈桥作为运输通道。后续仰拱、二次衬砌紧跟，确保满足安全步距要求。2.2揭示围岩岩性特征隧道施工中实际揭示的围岩为碳质薄层板岩，层厚为5~20mm，黑褐色，变晶结构，主要成分特性为砂质、钙质、碳质、铁质等，含石英细粒，微膨胀节理裂隙发育，薄层板岩在节理裂隙切割作用下被分割成小块，稳定性差，且节理基本为竖向垂直节理，并与隧道轴线基本平行，两边侧墙易发生片帮掉块现象；围岩强度较低，岩片手掰可碎，且两侧面为光滑面，部分地段有渗水，在地下水的侵蚀下软化并减弱岩层间粘结力，容易导致围岩失稳（图2、图3）。形，变形处初期支护表面开裂、拱架扭曲、局部侵限均采用注浆加固、套拱及拆换等措施进行了处理（图4、图5）。尤其是同寨隧道进、出口变形尤为严重，有多处地段变形侵限，变形处理致使工期滞后。以同寨隧道进口为例，施工进入板岩和碳质板岩段后，变形活动剧烈，自DK247+960开始断续出现支护结构较大变形。根据监控量测结果，最大日沉降量为64mm，最大日收敛量为154mm，累计最大沉降为520mm，累计最大收敛为735mm。同寨隧道DK248+240、DK248+270断面收敛曲线如图6、图7所示。2.3施工中出现变形情况同寨隧道和马家山隧道施工期间先后出现大变第48卷第2期(总第337期)2011年4月出版69Vol.48，...