A1版：集团新闻
一座隧道，90%的软岩大变形
——局成兰6标杨家坪隧道软岩大变形攻坚侧记
刊发日期：2018-10-19 阅读次数： 作者：李维康
通讯员赵曼特约记者李维康
新建成兰铁路杨家坪隧道全长12815米，进口段1500米为双洞单线分修隧道，出口段190米为三线大跨车站隧道。隧道软岩大变形段占全隧道长度的90%以上，其中严重变形1294米，中等变形5485米，轻微变形4910米，围岩为断层及褶曲构造，岩层陡倾近于直立，施工过程中受软岩、高地应力影响，衬砌支护出现严重的扭曲、变形等灾害。
灾害汹汹
时间追溯到2014年11月20日，开工一年的杨家坪隧道二号横洞，DK114+530处开始出现边墙开裂、砼剥落。
经成兰公司、中铁二院、监理、施工单位四方现场勘察研究，围岩强度试验结果显示：杨家坪隧道千枚岩、炭质千枚岩的岩块抗压强度极低。围岩地应力试验探明：水平主应力平均值为21.86MPa，具有明显的高构造应力特性。受特殊直立陡倾岩层结构和地下水软化影响，导致了隧道出现大变形。
专家根据施工揭示的大变形段情况对杨家坪隧道进行了重新核实，软岩大变形段占全隧道长度的90%以上，并要求杨家坪隧道采用全隧动态设计施工的方案。
2015年1月8日四号横洞，3月6日二号横洞，3月10日一号横洞右线，4月27日三号横洞等五个作业工区相继出现拱顶及边墙砼开裂、剥落、掉块，拱架被挤压变形、扭曲，初支面出现不同程度的环向和纵向裂缝，最大累计变形量达85厘米。11月份，杨家坪隧道出口大变形，掌子面DK123+655处发生水石流突出，涌出泥石约1600立方米……灾害来势汹汹，施工生产面临的挑战越来越严峻。
举戈迎上
为了充分了解掌握杨家坪隧道围岩的变形规律和应力特征，研究适用于杨家坪隧道变形段的支护参数，根据现场围岩和变形情况，项目部选取了有代表性的杨家坪隧道三号横洞正洞双线段小里程方向DK117+046～+026段作为轻微大变形试验段，选取大里程方向DK117+635～+665段作为中等大变形试验段进行试验。
2016年4月29日，中等大变形试验段开始施工，采用三台阶开挖，上台阶高4.45米，中台阶高3.10米，下台阶高3.10米。采用微差光面爆破，开挖进尺1.2米（2榀型钢），仰拱进尺控制在3米，且仰拱初支紧跟，安全距离严格控制在20米以内。
试验段严格按照规范要求进行立架挂网喷浆作业，采用喷浆机械手喷浆，锚杆钻机钻孔，工序施工质量均由安质部长和副总监亲自验收。48天试验段围岩变形的监测显示：围岩和初支变形主要在台阶和仰拱开挖时，变形速率增大，初支钢架闭环后，速率减少；在仰拱型钢与边墙型钢连接后，在连接处初支砼有开裂，仰拱型钢两端向上鼓起变形。拱顶下沉14至18.6厘米，边墙绝对收敛21至27.4厘米。经过试验段反复试验，结果显示高构造应力和陡倾节理化千枚岩的特殊地质环境是杨家坪隧道发生挤压性大变形的根本内因。经四方现场核实研究，项目进一步调整了增强参数。采用全环钢架、进一步优化仰拱曲率、预留变形量、适当加强长锚杆的数量和间距及规格、保护加强监控量测点、监测预警大变形、并采用快凝早强浆液锚杆锚固，能有效控制变形，保证施工质量安全。
（下转四版）
（上接一版）在分析总结试验结果基础上，在全线大变形隧道采用自创的两台阶带仰拱开挖方案，及时初支施作，快速闭环，确保施工安全步距；使用喷浆机械手喷浆，以长短锚杆结合、先打后打相结合的方法施作锚杆；同时，针对轻微、中等、严重三种大变形段落分别采用大变形I型衬砌、II型衬砌、III型衬砌施作，有效控制了变形。
项目部还在第一时间总结提炼了《成兰铁路高地应力软岩隧道大变形控制技术》，得到了铁路总公司的认可，工管中心下发通知将该技术在全路进行了推广。
乘势反击
在变形试验段取得阶段性成果后，项目部乘胜追击，接连推行一系列更加强有力的管控措施，稳步推进隧道施工。
组织召开专家评审会，重新评估隧道风险等级，隧道施工过程中风险由高风险升级到极高风险；为加强风险防控，严格按照极高风险隧道要求，做好超前地质预报和变形监测工作；关键工序高度配置机械化工装，降低施工过程风险，小净距大变形段采用隧道悬臂掘进机非爆开挖减少围岩震动，双线大变形段采用先进的锚杆钻机和多臂液压凿岩台车加快锚杆施工，缩短隧道开挖面暴露时间，快速封闭成环，保护围岩并加快施工进度。目前，杨家坪隧道单线剩余379米，双线剩余1472米，大跨段剩余250米，有望于2019年底实现安全贯通。
五年鏖战，局成兰项目全体参建员工克服巨大洪灾、特殊地质灾害、资金不足等重重困难，不屈不挠，负重前行，为成兰铁路的建设作出了不可磨灭的贡献。更为突出的贡献是，结合杨家坪隧道大变形段情况，总结了隧道软岩大变形与初期支护变形破坏规律，完善我国隧道工程针对软弱围岩隧道工程的技术理论体系，提高我国隧道的修建技术水平。
新建成兰铁路杨家坪隧道全长12815米，进口段1500米为双洞单线分修隧道，出口段190米为三线大跨车站隧道。隧道软岩大变形段占全隧道长度的90%以上，其中严重变形1294米，中等变形5485米，轻微变形4910米，围岩为断层及褶曲构造，岩层陡倾近于直立，施工过程中受软岩、高地应力影响，衬砌支护出现严重的扭曲、变形等灾害。
灾害汹汹
时间追溯到2014年11月20日，开工一年的杨家坪隧道二号横洞，DK114+530处开始出现边墙开裂、砼剥落。
经成兰公司、中铁二院、监理、施工单位四方现场勘察研究，围岩强度试验结果显示：杨家坪隧道千枚岩、炭质千枚岩的岩块抗压强度极低。围岩地应力试验探明：水平主应力平均值为21.86MPa，具有明显的高构造应力特性。受特殊直立陡倾岩层结构和地下水软化影响，导致了隧道出现大变形。
专家根据施工揭示的大变形段情况对杨家坪隧道进行了重新核实，软岩大变形段占全隧道长度的90%以上，并要求杨家坪隧道采用全隧动态设计施工的方案。
2015年1月8日四号横洞，3月6日二号横洞，3月10日一号横洞右线，4月27日三号横洞等五个作业工区相继出现拱顶及边墙砼开裂、剥落、掉块，拱架被挤压变形、扭曲，初支面出现不同程度的环向和纵向裂缝，最大累计变形量达85厘米。11月份，杨家坪隧道出口大变形，掌子面DK123+655处发生水石流突出，涌出泥石约1600立方米……灾害来势汹汹，施工生产面临的挑战越来越严峻。
举戈迎上
为了充分了解掌握杨家坪隧道围岩的变形规律和应力特征，研究适用于杨家坪隧道变形段的支护参数，根据现场围岩和变形情况，项目部选取了有代表性的杨家坪隧道三号横洞正洞双线段小里程方向DK117+046～+026段作为轻微大变形试验段，选取大里程方向DK117+635～+665段作为中等大变形试验段进行试验。
2016年4月29日，中等大变形试验段开始施工，采用三台阶开挖，上台阶高4.45米，中台阶高3.10米，下台阶高3.10米。采用微差光面爆破，开挖进尺1.2米（2榀型钢），仰拱进尺控制在3米，且仰拱初支紧跟，安全距离严格控制在20米以内。
试验段严格按照规范要求进行立架挂网喷浆作业，采用喷浆机械手喷浆，锚杆钻机钻孔，工序施工质量均由安质部长和副总监亲自验收。48天试验段围岩变形的监测显示：围岩和初支变形主要在台阶和仰拱开挖时，变形速率增大，初支钢架闭环后，速率减少；在仰拱型钢与边墙型钢连接后，在连接处初支砼有开裂，仰拱型钢两端向上鼓起变形。拱顶下沉14至18.6厘米，边墙绝对收敛21至27.4厘米。经过试验段反复试验，结果显示高构造应力和陡倾节理化千枚岩的特殊地质环境是杨家坪隧道发生挤压性大变形的根本内因。经四方现场核实研究，项目进一步调整了增强参数。采用全环钢架、进一步优化仰拱曲率、预留变形量、适当加强长锚杆的数量和间距及规格、保护加强监控量测点、监测预警大变形、并采用快凝早强浆液锚杆锚固，能有效控制变形，保证施工质量安全。
（下转四版）
（上接一版）在分析总结试验结果基础上，在全线大变形隧道采用自创的两台阶带仰拱开挖方案，及时初支施作，快速闭环，确保施工安全步距；使用喷浆机械手喷浆，以长短锚杆结合、先打后打相结合的方法施作锚杆；同时，针对轻微、中等、严重三种大变形段落分别采用大变形I型衬砌、II型衬砌、III型衬砌施作，有效控制了变形。
项目部还在第一时间总结提炼了《成兰铁路高地应力软岩隧道大变形控制技术》，得到了铁路总公司的认可，工管中心下发通知将该技术在全路进行了推广。
乘势反击
在变形试验段取得阶段性成果后，项目部乘胜追击，接连推行一系列更加强有力的管控措施，稳步推进隧道施工。
组织召开专家评审会，重新评估隧道风险等级，隧道施工过程中风险由高风险升级到极高风险；为加强风险防控，严格按照极高风险隧道要求，做好超前地质预报和变形监测工作；关键工序高度配置机械化工装，降低施工过程风险，小净距大变形段采用隧道悬臂掘进机非爆开挖减少围岩震动，双线大变形段采用先进的锚杆钻机和多臂液压凿岩台车加快锚杆施工，缩短隧道开挖面暴露时间，快速封闭成环，保护围岩并加快施工进度。目前，杨家坪隧道单线剩余379米，双线剩余1472米，大跨段剩余250米，有望于2019年底实现安全贯通。
五年鏖战，局成兰项目全体参建员工克服巨大洪灾、特殊地质灾害、资金不足等重重困难，不屈不挠，负重前行，为成兰铁路的建设作出了不可磨灭的贡献。更为突出的贡献是，结合杨家坪隧道大变形段情况，总结了隧道软岩大变形与初期支护变形破坏规律，完善我国隧道工程针对软弱围岩隧道工程的技术理论体系，提高我国隧道的修建技术水平。