李平

（中鐵隧道局集團(tuán)建設(shè)有限公司，廣西 南寧 530006）

0 引言

新建玉磨鐵路位于云南省南部，北起昆玉鐵路玉溪西站，途經(jīng)玉溪、普洱、西雙版納等市州，南至中（國）老（撾）邊境口岸磨憨，線路全長508.535km。玉磨鐵路向北通過昆玉線進(jìn)入昆明樞紐連接昆明，向南通過擬建老撾鐵路經(jīng)瑯勃拉邦至萬象，經(jīng)曼谷至新加坡，是泛亞鐵路通道的重要組成部分，也是“一帶一路”倡議的重要組成部分。

新平隧道位于玉溪市新平縣境內(nèi)，全長14.835km，于2016 年4 月開工建設(shè)，是玉磨鐵路全線控制性工程之一。由于揚(yáng)武-青龍廠大斷裂與新平隧道幾近平行且距離約200m，隧道洞身幾乎全部處于斷裂影響帶中，受多期次生斷裂及構(gòu)造影響，隧道圍巖節(jié)理裂隙極其發(fā)育，巖體破碎，風(fēng)化極為嚴(yán)重，穩(wěn)定性極差，施工過程中突水涌泥頻發(fā)，對隧道施工安全構(gòu)成極大的威脅。自開工至今，隧道累計(jì)發(fā)生突水、涌泥（砂）28次，涌泥（砂）約6.4 萬m3，單次最大涌突量達(dá)1 萬m3，最大涌水量達(dá)1 175 m3/h；發(fā)生溜坍413 次，溜坍量達(dá)5.6 萬m3。突泥涌水的頻率及規(guī)模都是國內(nèi)外隧道設(shè)計(jì)與施工中罕見的。此外，新平隧道軟巖變形明顯，施工期表現(xiàn)為：變形周期長、數(shù)量大，最大沉降1 000mm，最大收斂650mm。

為克服上述技術(shù)困難，本文依托新平隧道建設(shè)過程中的關(guān)鍵技術(shù)研究，對斷裂破碎帶含水體超前探測、超前預(yù)加固、軟巖大變形控制、帶仰拱一次開挖以及銑挖法非爆開挖等技術(shù)難題及其隧道修建技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，以期為同類隧道設(shè)計(jì)與施工提供參考。

1 工程概況

1.1 線路概況

新平隧道玉溪端接大開門河雙線大橋，磨憨端接揚(yáng)武雙線中橋。隧道進(jìn)口里程為D1K46+285，出口里程為D1K61+120，全長14 835m，最大埋深約578m。該隧道全部設(shè)計(jì)為雙線隧道，設(shè)計(jì)旅客列車行車速度目標(biāo)值為160km/h，采用彈性支撐塊式無砟軌道。

隧 道 內(nèi) 線 路 縱 坡 依 次 為0‰ （65m）、 12‰（600m）、 22.5‰ （9 750m）、 12‰ （700m）、 3‰（600m）、-9%（700m）、-20‰（2 420m）人字坡。隧道進(jìn)口端2 342.322m 位于R=6 004.3m 的右偏曲線上，出口端1 232.362m 位于R=4 004.334m 的右偏曲線上，其余1 126.316位于直線上。

1.2 施工方案

采用鉆爆法施工，結(jié)合新平隧道的洞身地形條件，設(shè)置1 座斜井、6 座橫洞總長度4 569m 的輔助坑道輔助正洞施工，完成斜井和橫洞施工后，利用斜井和橫洞的工作面同時(shí)掘進(jìn)，輔助施工正洞（見圖1），各斜井和橫洞的設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

圖1 新平隧道輔助坑道方案示意圖

表1 輔助坑道參數(shù)表

2 工程難點(diǎn)及特點(diǎn)

新平隧道區(qū)域山麓陡峭，溝谷縱橫，受多期地震影響，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，山體受斷裂切割，斷層破碎帶節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎；區(qū)內(nèi)也存在與隧道走向幾乎平行的斷裂，對隧道影響較大。新平隧道是Ⅰ級高風(fēng)險(xiǎn)隧道標(biāo)段所在區(qū)域?qū)侔Ю紊缴矫}。哀牢山是一個(gè)復(fù)雜的、頗具特色的構(gòu)造～變質(zhì)帶。哀牢山群中深變質(zhì)巖系屬揚(yáng)子地臺的結(jié)晶基底，于晚華力西～印支期逆沖推覆于西側(cè)淺變質(zhì)巖系上，哀牢山斷裂兩側(cè)巖石均強(qiáng)烈糜棱巖化，構(gòu)成一條寬達(dá)1 000～2 000m的糜棱巖～韌性剪切帶，總體為一套變質(zhì)砂巖、板巖、千枚巖、片巖夾結(jié)晶灰?guī)r、變質(zhì)火山巖和綠泥片巖等，形成一系列大小不等的構(gòu)造透鏡體。本標(biāo)段穿越的斷層還未穩(wěn)定，是活動(dòng)斷層，具有斷層深大及導(dǎo)熱特性。根據(jù)地質(zhì)資料和地勘調(diào)查，隧道附近發(fā)育許多未探明的次生斷裂和構(gòu)造，受斷層及構(gòu)造影響，隧道圍巖節(jié)理裂隙極其發(fā)育，巖體破碎，風(fēng)化極為嚴(yán)重，存在突泥涌水風(fēng)險(xiǎn)，對施工安全構(gòu)成極大威脅。

2.1 隧道位于斷裂破碎帶中，突水涌泥災(zāi)害頻發(fā)

開工至今，新平隧道累計(jì)發(fā)生突水、涌泥（砂）28 次，涌泥（砂）約6.4 萬m3，單次最大涌突量達(dá)1 萬m3，最大涌水量達(dá)1 175 m3/h，如圖1 所示。經(jīng)分析研究，造成隧道突水涌泥主要有兩方面原因，一是隧道處于斷裂破碎帶中，圍巖完整性差、巖體破碎且自穩(wěn)性極差；二是在隧道爆破和開挖卸荷作用下，對圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)，造成構(gòu)造附近地下水涌出，隨著地下水水量聚集和攜帶能力加強(qiáng)，造成松散破碎巖體在地下水作用下失穩(wěn)并形成流體涌出，隧道穿越地質(zhì)構(gòu)造除了向斜是含水構(gòu)造，背斜及擠壓性逆斷層都是排水、隔水地質(zhì)構(gòu)造。由于施工擾動(dòng)影響，斷裂帶在一定范圍內(nèi)往往出現(xiàn)較強(qiáng)烈的附加切向應(yīng)力和圍壓變化，從而導(dǎo)致斷裂帶松弛、原有裂隙發(fā)展及新生裂隙產(chǎn)生與張開，形成新的水力通道，導(dǎo)致突水涌泥的發(fā)生。由于無法準(zhǔn)確預(yù)判隧道前方山體中的不可預(yù)見性次生斷裂構(gòu)造和富水囊狀構(gòu)造，極大地增加隧道施工中發(fā)生涌突的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 開挖面巖體自穩(wěn)性差，容易發(fā)生溜坍

溜坍是開挖面局部失穩(wěn)的表現(xiàn)。新平隧道施工過程中迄今為止發(fā)生不同程度的溜坍413 次，溜坍量達(dá)5.6 萬m3。因巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，破碎、松散，層間黏結(jié)力差，加之隧道開挖擾動(dòng)、荷載作用以及地下水作用，巖體因存在臨空面容易發(fā)生坍塌失穩(wěn)，發(fā)生不同程度的溜坍。統(tǒng)計(jì)分析表明，由于開挖面巖體的完整性、膠結(jié)程度、風(fēng)化程度、地下水發(fā)育程度差異，新平隧道大多數(shù)溜坍發(fā)生在開挖面上半斷面的左右拱腰處，開挖面溜坍也成為發(fā)生突水涌泥的前兆。見圖2。

圖2 新平隧道開挖面溜坍

2.3 軟巖大變形問題

新平隧道圍巖主要巖性為前震旦系黑山組（Pt1hsf）板巖夾砂巖；富良棚組（Pt1f）凝灰?guī)r、板巖夾砂巖；大龍口組（Pt1d）灰?guī)r、白云巖夾板巖；三疊系上統(tǒng)干海子組（T3g）頁巖、炭質(zhì)頁巖。板巖為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟。砂巖、頁巖夾層為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，薄層夾中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟。受構(gòu)造影響，巖層擠壓變形嚴(yán)重，巖體極破碎，在地下水作用下容易出現(xiàn)軟化和泥化現(xiàn)象。

隧道開挖引起的圍巖重分布應(yīng)力超過巖體強(qiáng)度，使原巖進(jìn)入塑性屈服狀態(tài)，稱為圍巖的擠出作用，擠出性巖體向隧道凈空擠入時(shí)并無明顯體積變化，而是緩慢發(fā)生變形［4-5］。新平隧道圍巖極度破碎、風(fēng)化程度高，圍巖自穩(wěn)能力極差，加之開挖卸荷作用，使松動(dòng)圈內(nèi)圍巖出現(xiàn)典型的塑性流變特性，表現(xiàn)為隧道凈空收斂的位移隨時(shí)間不斷增長，隧道變形無法穩(wěn)定，最終導(dǎo)致初支侵限、開裂變形等軟巖大變形問題。見圖3。

圖3 初期支護(hù)系統(tǒng)變形

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)

（1）地質(zhì)調(diào)查法：根據(jù)隧道已有勘察資料、地表補(bǔ)充地質(zhì)資料、洞內(nèi)地質(zhì)資料、隧道開挖工作面揭示的地質(zhì)素描，通過地質(zhì)作圖進(jìn)一步分析地層巖性、圍巖含水量變化趨勢，推測開挖工作面前方可能揭示的地質(zhì)情況。

（2）地震波反射法：利用人工激發(fā)的地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報(bào)隧道開挖工作面前方地質(zhì)情況。對掌子面前方100m 左右的構(gòu)造、節(jié)理裂隙密集帶、軟弱破碎、巖脈等在隧道內(nèi)的大概位置和規(guī)模進(jìn)行探測，初步判斷隧道軟弱破碎重點(diǎn)里程范圍，一般每100m 施作一次，當(dāng)有異常情況時(shí)適當(dāng)加密測試頻率，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩次應(yīng)重疊10m以上。

（3）地質(zhì)雷達(dá)探測：利用地質(zhì)雷達(dá)電磁波，在隧道開挖工作面前方巖體中的傳播及反射，根據(jù)傳播速度和反射脈沖波走勢進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。一般探測前方距離約10～30m，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩次重疊長度應(yīng)在5m以上。

（4）瞬變電磁法：適用于探測任何地層中存在的地下水體、斷層破碎帶、溶洞、溶隙、暗河等。每次預(yù)報(bào)距離采用60～100m，前后兩次搭接長度不小于25m，由于測量線圈和發(fā)射線圈面積及匝數(shù)不同，致使前方存在不同深度盲區(qū)，盲區(qū)段落的數(shù)據(jù)不能參與資料解釋。

（5）超前鉆探法：在地質(zhì)調(diào)查法、物探法和原設(shè)計(jì)超前鉆探法（含超前地質(zhì)鉆孔、加深炮孔）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施的基礎(chǔ)上，采用超前鉆探法對發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)體、物探異常進(jìn)一步驗(yàn)證，確定掌子面前方不良地質(zhì)情況。

加深炮孔探測：利用在隧道開挖工作面上鉆小孔徑淺孔獲取地質(zhì)信息的方法，掘進(jìn)中在每一循環(huán)鉆設(shè)炮孔時(shí)布設(shè)加深炮孔，鉆桿長度為6m，較循環(huán)進(jìn)尺加深3m 以上作為探測孔，孔位布置及相關(guān)參數(shù)如“加深炮孔孔位布置表及示意圖”所示。當(dāng)有異常情況時(shí)，加密加深炮孔進(jìn)行探測，必要時(shí)應(yīng)增加徑向5m 探孔進(jìn)一步探測。

超前鉆孔探測：采用沖擊鉆和回轉(zhuǎn)取芯鉆，驗(yàn)證中近距離物探超前探測存在異常的地段，活動(dòng)斷裂帶超前探測長度80～100m，搭接長度不小于10m，其余地段超前探測長度不小于30m，前后兩次搭接長度不小于5m。鉆孔是否取巖芯根據(jù)不同地質(zhì)條件和探測目的確定。超前鉆探法孔位布置可參照“超前鉆探孔位布置表及示意圖”指導(dǎo)性意見執(zhí)行，當(dāng)受現(xiàn)場施工條件制約或局部出現(xiàn)夾泥、裂隙增多、含水量增大等特殊情況時(shí)，要結(jié)合現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整孔位位置。

3.2 超前預(yù)加固技術(shù)

防涌突應(yīng)以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)對突水突泥、掌子面失穩(wěn)進(jìn)行防范；防涌突治理按照“注漿加固、排水減壓”的原則，采取“注漿改良+加筋錨固+超前管棚”的方式處理，現(xiàn)場采取信息化注漿技術(shù)和專業(yè)化管理模式，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)預(yù)測突水突泥發(fā)生規(guī)模、部位，采取不同防突措施。

（1）掌子面前方為富水（斷層）破碎帶、軟弱夾層時(shí)，在保證掌子面穩(wěn)定巖盤不小于5m 的情況下處理措施如下（L 為富水（斷層）破碎帶、軟弱夾層在隧道縱向長度）。

①L＜5m時(shí)：拱墻設(shè)置一環(huán)15m長Φ89中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m 長Φ42大外插角小導(dǎo)管。適當(dāng)增大預(yù)留變形量，掌子面采用8m 長玻璃纖維錨桿加固，開挖施工采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土），掌子面上臺階采用噴C20 混凝土封閉；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，增設(shè)或加大鎖腳錨管，拱墻系統(tǒng)錨桿采用5m 長Φ42 注漿小導(dǎo)管代替；隧道開挖后，仰拱采用5m 長Φ42 注漿小導(dǎo)管注漿加固隧道基底；襯砌采用加強(qiáng)襯砌。

②5m＜L＜10m：拱墻設(shè)置一環(huán)20m 長Φ108 大管棚，間距0.4m，大管棚間隔設(shè)置4.5m 長Φ42 大外插角小導(dǎo)管。適當(dāng)增大預(yù)留變形量，掌子面采用8m 長玻璃纖維錨桿加固，開挖采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土），掌子面上臺階采用噴C20 混凝土封閉；型鋼鋼架采用I20b 或I22b，加密至0.6m/榀，增設(shè)或加大鎖腳錨管，拱墻系統(tǒng)錨桿采用5m 長Φ42 注漿小導(dǎo)管代替；隧道開挖后，仰拱采用5m 長Φ42 注漿小導(dǎo)管注漿加固隧道基底；襯砌采用加強(qiáng)襯砌。

③L＞10m：掌子面穩(wěn)定巖盤不足時(shí)，掌子面上、中臺階設(shè)置封堵墻，開挖輪廓線外5m 內(nèi)采用超前帷幕注漿，設(shè)置泄水孔集中引排地下水；拱墻超前支護(hù)采用Φ108 大管棚及局部超前小導(dǎo)管加強(qiáng)，超前管棚長度不小于（L+10）m；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，開挖采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土）或CRD 法；注漿達(dá)不到要求時(shí)徑向補(bǔ)注漿加固地層；型鋼鋼架采用I20b或I22b，加密至0.6m/榀，增設(shè)或加大鎖腳錨管；襯砌采用加強(qiáng)襯砌。

（2）易發(fā)生突水涌泥不良地質(zhì)體位于掌子面拱部及拱部上方時(shí)，在保證掌子面穩(wěn)定巖盤不小于5m 的情況下處理措施如下（H為不良地質(zhì)體位于開挖輪廓線外高度，h為開挖輪廓線內(nèi)高度，b為不良地質(zhì)體寬度，B為隧道開挖跨度，L為在隧道縱向長度）。

①b/B＜1/2 且H＜3m、L＜5m 時(shí)：拱部設(shè)置一環(huán)15m 長Φ76 中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m長Φ42 大外插角小導(dǎo)管，每環(huán)47 根；適當(dāng)增大預(yù)留變形量；當(dāng)h＞0m 時(shí)，掌子面上臺階采用6m 長玻璃纖維錨桿加固，再噴C20混凝土封閉；開挖采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土）；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，拱部系統(tǒng)錨桿采用4.5m 長Φ42 注漿小導(dǎo)管代替。

②b/B＜1/2 且3m＜H＜5m、5m＜L＜10m 時(shí)：拱部設(shè)置一環(huán)20m 長Φ89 中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m 長Φ42 大外插角小導(dǎo)管，每環(huán)47 根；適當(dāng)增大預(yù)留變形量；當(dāng)0m＜h≤4m 時(shí)，掌子面上臺階采用8m 長玻璃纖維錨桿加固，并噴C20混凝土封閉；當(dāng)h＞4m 時(shí)，掌子面上、中臺階采用8m 長玻璃纖維錨桿加固，并噴C20混凝土封閉；開挖采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土）；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，拱部系統(tǒng)錨桿采用4.5m 長Φ42 注漿小導(dǎo)管代替。

③b/B＞1/2 且H＞5m、L＞10m 時(shí)：掌子面穩(wěn)定巖盤不足，當(dāng)0m＜h≤4m 時(shí)，掌子面上臺階設(shè)置封堵墻，上臺階開挖輪廓線外5m 范圍內(nèi)采用超前局部注漿，設(shè)置泄水孔集中引排地下水；當(dāng)h＞4m時(shí)，掌子面上、中臺階設(shè)置封堵墻，中、上臺階開挖輪廓線外5m 范圍內(nèi)采用超前局部注漿，設(shè)置泄水孔集中引排地下水；不良地質(zhì)體與拱墻外緣線交點(diǎn)向外延伸2m 范圍超前支護(hù)采用Φ108 或Φ89 大管棚及局部超前小導(dǎo)管加強(qiáng)，超前管棚長度不小于（L+10）m；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，開挖采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土）或CRD 法；注漿達(dá)不到要求時(shí)徑向補(bǔ)注漿加固地層；型鋼鋼架采用I20b 或者I22b，加密至0.6m/榀；襯砌加強(qiáng)襯砌。

（3）易發(fā)生突水涌泥不良地質(zhì)體位于掌子面邊墻時(shí)，在保證掌子面穩(wěn)定巖盤不小于5m 的情況下處理措施如下（b為不良地質(zhì)體寬度，L為在隧道縱向長度）。

①b＜3、L＜5m 時(shí)：單側(cè)邊墻及拱部設(shè)置一環(huán)15m長Φ76 中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m 長Φ 42 大外插角小導(dǎo)管；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，掌子面一側(cè)采用8m 長玻璃纖維錨桿加固，開挖采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土），掌子面一側(cè)噴C20混凝土封閉；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，加大或增設(shè)鎖腳錨管，單側(cè)拱部及邊墻系統(tǒng)錨桿采用4.5m長Φ42注漿小導(dǎo)管代替。

②3m＜b＜5m、5m＜L＜10m 時(shí)：單側(cè)邊墻及拱部設(shè)置一環(huán)20m 長Φ89 中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m 長Φ42 大外插角小導(dǎo)管；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，掌子面一側(cè)采用8m 長玻璃纖維錨桿加固，開挖采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土），掌子面一側(cè)采用噴C20混凝土封閉；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，加大或增設(shè)鎖腳錨管，單側(cè)拱部及邊墻系統(tǒng)錨桿采用4.5m長Φ42注漿小導(dǎo)管代替。

③b＞5m、L＞10m 時(shí)：掌子面穩(wěn)定巖盤不足時(shí)，掌子面設(shè)置封堵墻，單側(cè)拱墻開挖輪廓線外5m 范圍內(nèi)采用超前局部注漿，設(shè)置泄水孔集中引排地下水；不良地質(zhì)體側(cè)拱墻超前支護(hù)采用Φ108 或Φ89 大管棚及局部超前小導(dǎo)管加強(qiáng)，超前管棚長度不小于（L+10）m；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，開挖采用三臺階加臨時(shí)仰拱法（中上臺階預(yù)留核心土）或CRD 法；注漿達(dá)不到要求時(shí)徑向補(bǔ)注漿加固地層；型鋼鋼架采用I20b 或I22b，加密至0.6m/榀；襯砌采用加強(qiáng)襯砌。

（4）易發(fā)生突水涌泥不良地質(zhì)體位于掌子面下方或仰拱以下時(shí)處理措施如下（h 為不良地質(zhì)體在開仰拱挖輪廓線外高度）。

①h＜3m 時(shí)，仰拱開挖完鋼架封閉成環(huán)后，采用4.5m 長Φ42 注漿小導(dǎo)管對隧道基底注漿加固，加大或增設(shè)鋼架鎖腳。

②h＞3m 時(shí)，仰拱開挖完鋼架封閉成環(huán)后，邊墻基底采用8m長、仰拱下采用5m長Φ76鋼管樁對隧道基底注漿加固，加大或增設(shè)鋼架鎖腳。

3.3 帶仰拱一次非爆開挖技術(shù)

針對新平隧道圍巖軟弱破碎、變形大及施工效率低的問題。采用三臺階（預(yù)留核心土）帶仰拱一次開挖施工工法，三臺階（預(yù)留核心土）帶仰拱一次開挖工法能及時(shí)將仰拱初支封閉成環(huán)，拱頂下沉和周邊收斂趨于穩(wěn)定，累計(jì)變形量明顯減少，解決了傳統(tǒng)施工工法仰拱初支成環(huán)時(shí)間長、持續(xù)變形不可控及變形大的難題。

3.3.1 工法原理

仰拱與上、中、下臺階同步開挖、出碴、施做初期支護(hù)，縮短了掌子面與仰拱端頭的距離，促進(jìn)初支結(jié)構(gòu)快速封閉成環(huán)，保證了施工安全步距，避免了仰拱與掌子面分部開挖相互干擾，提高了仰拱開挖進(jìn)度。仰拱初支混凝土施工完成后采用洞碴回填以滿足掌子面施工的行車需求，待施作仰拱襯砌與填充時(shí)再以人工配合機(jī)械清除洞碴。

3.3.2 施工工序

上臺階銑挖、修路、初噴、扒碴；上臺階立拱、打超前、施作鎖腳，同步中臺階開挖、立拱、噴漿，下臺階出碴、開挖、立拱、噴漿，仰拱開挖、立拱、噴漿、修路；上臺階退臺架，同步中下臺階噴漿后機(jī)械手行至上臺階噴漿。

3.3.3 作業(yè)空間要求

（1）為滿足機(jī)械施工效率及施工作業(yè)空間要求，在仰拱初支緊跟掌子面的前提下，根據(jù)設(shè)備種類和型號，棧橋引橋端頭距離掌子面宜保持在30～50m左右。

（2）以非爆破開挖為例，上臺階主要考慮銑挖機(jī)作業(yè)半徑及作業(yè)效率，并考慮立拱過程中下臺階出碴量盡量少，以滿足立拱和出碴平行作業(yè)，提高濕噴機(jī)械手作業(yè)效率，上臺階高度為4.5m；中、下臺階（帶仰拱）考慮立拱架操作方便，其臺階高度不宜過高，可免去繁瑣的機(jī)械運(yùn)輸、吊裝、定位、調(diào)整等工序。高度分別為3.2m、4.5m。

（3）上、中臺階長度的選擇考慮施工作業(yè)空間、開挖后機(jī)械扒碴效率，濕噴機(jī)械手停放位置及臂長等因素，確定上臺階長度均為3～5m，預(yù)留核心土?xí)r為4～8m，中臺階長度3～5m （濕噴機(jī)械手車身長度8.1m），下臺階至仰拱棧橋端頭根據(jù)機(jī)械裝碴作業(yè)空間與安全步距宜控制在30m以內(nèi)，保證機(jī)械裝碴、濕噴機(jī)械手有充足的操作空間。同一臺階左右側(cè)錯(cuò)開開挖，杜絕鋼架同時(shí)懸空。

3.3.4 三臺階帶仰拱一次開挖工序流程

開挖支護(hù)工序管控的核心是組織上、中、下及仰拱平行作業(yè)。平行作業(yè)的開展對工序掌控要求高，應(yīng)對開挖支護(hù)工序進(jìn)行精細(xì)化的管理，主要施工組織如下：

（1）銑挖機(jī)上臺階開挖，利用銑挖頭扒碴至中下臺階。（2）上臺銑挖、初噴完成后，將初期支護(hù)所需材料運(yùn)至上臺階，開始立拱，中、下臺階及仰拱繼續(xù)銑挖，利用裝載機(jī)在后方進(jìn)行出碴。（3）中、下臺階出碴完成進(jìn)行立拱，同步仰拱開挖。（4）仰拱立拱，上、中、下臺階施作鎖腳及超前支護(hù)。（5）機(jī)械手進(jìn)場，進(jìn)行仰拱噴混凝土封閉。（6）回填洞碴并修路至上臺階；上臺階退出臺架，機(jī)械手由下臺階至上臺階進(jìn)行噴漿作業(yè)。（7）噴漿完成后進(jìn)臺架，恢復(fù)下臺階及仰拱開挖面，進(jìn)入下一循環(huán)。

4 結(jié)論

（1）采用綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，規(guī)避了單項(xiàng)地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)無法有效論證的弊端，實(shí)現(xiàn)了物探與鉆探的相互論證，能更準(zhǔn)確地探明前方地質(zhì)情況，為隧道突泥涌水風(fēng)險(xiǎn)判別提供詳實(shí)依據(jù)和安全保障。

（2）根據(jù)新平隧道斷裂破碎帶的地層特點(diǎn)，制定了超前帷幕注漿、超前局部注漿、超前周邊注漿及有水、無水段的注漿方式。避免注漿方式單一、針對性不強(qiáng)和降低施工投入，保證了施工質(zhì)量。

（3）通過支護(hù)參數(shù)比選、優(yōu)化計(jì)算分析，通過大管棚注漿加固圍巖、采用I22b 型鋼鋼架及Φ76 大鎖腳加強(qiáng)支護(hù)，有效控制隧道圍巖變形，支護(hù)結(jié)構(gòu)更安全。

（4）通過采用帶仰拱一次非爆開挖技術(shù)，更有效控制圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工變形，使初期支護(hù)結(jié)構(gòu)盡早封閉成環(huán)，形成完整承載結(jié)構(gòu)體系，更有利于控制斷面的前期變形，且使初支結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布更趨于合理，保障了隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（5）采用銑挖法非爆開挖技術(shù)進(jìn)行軟巖隧道開挖，減少對圍巖的擾動(dòng)，不易造成大面積變形和局部溜坍；同時(shí)銑挖法定位準(zhǔn)確，便于控制超欠挖，實(shí)現(xiàn)隧道輪廓的精確成型，具有簡便、快速、精確的特點(diǎn)。經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析，銑挖法循環(huán)工序時(shí)間為95min，平均施工工效達(dá)34m3/h。實(shí)踐表明，銑挖法是一種安全經(jīng)濟(jì)的比較適合軟巖隧道開挖的方法。

（6）管控措施有效落地，實(shí)現(xiàn)最短時(shí)間內(nèi)對已開挖面噴混凝土封閉，降低裸露圍巖風(fēng)化引發(fā)的突泥涌水及溜坍變形，有效提升了施工效率。

（7）針對新平隧道斷裂破碎帶軟弱圍巖，通過采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、預(yù)注漿加固、監(jiān)控量測、專業(yè)化施工等措施，各工序以“防突、控變、防塌方”為目的，實(shí)現(xiàn)了Ⅰ級高風(fēng)險(xiǎn)隧道施工的安全、高效、順利的建設(shè)目標(biāo)。