上软下硬地层隧道施工穿越全(强)风化与中风化接触面，土层与岩石界面等地质条件，该施工难度大，安全风险大，工期也往往滞后。
在铁路隧道建设中，经常遇到上软下硬地层，比较典型的大段落穿越的如宝兰客专石鼓山、上庄隧道，黄韩侯铁路如意隧道，准朔铁路六狼山隧道，太中银铁路兴旺卯隧道等。现对宝兰客专石鼓山隧道穿越上软下硬地层工程实例进行归纳、总结，供广大工程技术人员参考。
石鼓山隧道全长４３３０ｍ,为双线隧道。隧道最大埋深１３３ｍ，最小埋深３ｍ。隧道位于渭河南岸黄土残塬区，地形起伏较大，且该隧道多次穿越浅埋沟谷，地面高程６２４~７６６ｍ，相对高差１４２ｍ。
地下水发育，主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。地表水发育，洞身下穿茵香河、张家沟、刘家河３条较大河谷，河谷内常年有水。
隧道通过处属秦岭褶皱系北秦岭加里东褶皱带，前印支期以区域性褶皱和韧性变形为特征，在强烈的区域右行扭动应力作用下，形成了规模较大的弧形构造带。隧道位于地层第四系与第三系交界处，隧道大部分穿越上软下硬地层，交界面在隧道纵向高低起伏，地层主要为第四系黏质黄土、粉质黏土、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细圆砾土、粗圆砾土及第三系泥岩、砾岩、砂岩等，地质复杂多变，地层软弱，富水，浅埋(最小３. ０ｍ)。隧道区地下水类型主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。全隧道均为Ⅴ、Ⅵ级围岩，其中Ⅵ级围岩长１３００ｍ，占隧道总长度的３０％，Ⅴ级围岩长３０３０ｍ，占隧道总长度的７０％。
结合隧道所处地形、地质条件，考虑施工工期及运营期间救援疏散要求，采用２座无轨运输斜井辅助施工，如图６-３-１所示。
图６-３-１ 石鼓山隧道平面图
１. 石鼓山隧道进口
(１)掌子面揭示的地质情况。
①ＤＫ６３９＋６４３掌子面揭示的地质情况。
ＤＫ６３９＋６４３掌子面地层岩性拱部及上台阶左侧为第四系中更新统细砂，中密，潮湿；中台阶主要为粗圆砾土，母岩为花岗岩、砂岩，卵石土占25％，漂石土占５％，中密、潮湿；隧底为上第三系泥岩，棕红色，岩质较软，有弱膨胀性，受水浸泡后易软化崩解。掌子面以面状渗水为主，上台阶左侧拱脚分布砂层，渗水量较整个掌子面大，有剥落掉块现象。ＤＫ６３９＋６４３掌子面见图６-３-２。
图６-３-２ 石鼓山隧道进口ＤＫ６３９＋６４３掌子面
②ＤＫ６３９＋６９５掌子面揭示的地质情况。
ＤＫ６３９＋６９５处，设计围岩级别Ⅵ级，掌子面地层岩性拱顶为中砂，中密，潮湿；上台阶以粗圆砾土为主，夹有卵石土及砂层，中密，潮湿；中下台阶为中更新统粉质黏土，褐黄色，土质不均，结构较致密，含砂粒及细圆砾土透镜体，硬塑。掌子面以潮湿为主，两侧拱脚及边墙局部面状渗水，拱顶及边墙局部有剥落掉块现象。拱顶围岩自稳能力较差。ＤＫ６３９＋６９５掌子面见图６-３-３。
图６-３-３ 石鼓山隧道进口ＤＫ６３９＋６９５掌子面
(２)设计措施。
进口ＤＫ639＋580~ＤＫ639＋730，长度150ｍ，设计采用Ⅵ级围岩断面衬砌支护参数。
①拱部设φ89管棚及拱墙φ42小导管注水泥浆超前支护。
②全断面设I25a钢架，钢架间距50cm。
③拱墙及仰拱喷射C25混凝土厚度为35cm。
④拱墙系统锚杆调整为φ42小导管进行径向注单液浆，小导管长度４ｍ，间距1.0ｍ×1.2ｍ。
⑤二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌，边墙厚度65cm，仰拱厚度75cm。
(３)施工中采取的措施。
根据石鼓山隧道进口注浆试验段的成果ꎬ进口采用后退式注浆进行围岩加固，实际采用的超前措施为:
①对进口段落，按照四方确认形式进行深孔后退式注浆，注浆长度每次15ｍ，开挖10~12ｍ，保留3~5ｍ止浆盘。
②注浆加固范围为拱顶出现砂层处，开挖线轮廓外３ｍ,轮廓线内１ｍ。为确保上台阶稳定，在上台阶掌子面上局部进行后退注浆加固地层ꎻ对地层分界出水处也采用后退式注浆加固，如图６-３-４所示。
③其余措施与设计一致。
图６-３-４ ＤＫ６３９＋６４３~ＤＫ６３９＋６５８段注浆设计(尺寸单位:ｃｍ)
２. 石鼓山隧道１号斜井施工正洞宝鸡方向掌子面
(１)ＤＫ６４０＋３１７掌子面揭示的地质情况。
掌子面施工至ＤＫ６４０＋３１７，掌子面地层岩性上台阶为粉质黏土，夹有少量砂层ꎬ硬塑为主，拱脚附近局部软塑，中台阶大部分为圆砾土，中密，潮湿；中台阶下部及墙脚为砾砂层，中密，潮湿；下台阶上部为粉质黏土，硬塑；下台阶下部为圆砾土，中密，潮湿。掌子面大部分以潮湿为主，中台阶处粗圆砾土局部面状渗水，拱脚处有剥落掉块现象。围岩自稳能力一般。
ＤＫ６４０＋３１７掌子面上台阶见图６-３-５。
图６-３-５ １号斜井宝鸡方向ＤＫ６４０＋３１７掌子面上台阶
(２)设计措施。
１号斜井宝鸡方向设计为Ⅴ级围岩，主要处理措施为:
①拱部设置双层φ42超前小导管加固地层。
②全断面设置I25型钢钢架，间距0.6ｍ。
③拱墙及仰拱喷射C25混凝土，厚度为35cm。
④二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌，边墙厚度60cm，仰拱厚度70ｃｍ。
３. 石鼓山隧道１号斜井施工正洞兰州方向掌子面
(１)ＤＫ６４０＋６０２掌子面揭示的地质情况。
掌子面施工至ＤＫ６４０＋６０２，地层岩性上台阶为中砂，砂质不均，夹有细圆砾土，中密，潮湿；中台阶为粗圆砾土，夹有卵石土及砂层透镜体，中密，潮湿；中台阶下部为砾砂层，中密，潮湿；下台阶上部为粉质黏土，硬塑；下台阶下部为圆砾土，中密，潮湿。掌子面以潮湿为主，两侧拱脚处面状渗水，水量合计10~15ｍ3/ｈ，拱顶有剥落掉块现象。
ＤＫ６４０＋６０２掌子面见图６-３-６。
图６-３-６ １号斜井兰州方向ＤＫ６４０＋６０２掌子面
(２)ＤＫ６４０＋６０２掌子面设计采用的支护措施。
１号斜井兰州方向掌子面ＤＫ６４０＋６０２设计为Ⅵ级围岩，设计采用Ⅵ级围岩断面衬砌支护参数。
①拱部设φ89管棚及拱墙φ42小导管注水泥浆超前支护。
②全断面设I25a钢架，钢架间距50cm。
③拱墙及仰拱喷射C25混凝土，厚度为35cm。
④拱墙系统锚杆调整为φ42小导管进行径向注单液浆，小导管长度４ｍ，间距1.0ｍ×1.2ｍ。
⑤二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌，边墙厚度65cm，仰拱厚度75cm。
４. 石鼓山隧道２号斜井施工正洞宝鸡方向掌子面
(１)ＤＫ６４１＋７２４掌子面揭示的地质情况ꎮ
ＤＫ６４１＋７２４，设计围岩级别Ⅴ级，地层岩性为上第三系泥岩夹砾岩，泥岩为棕红色，砂泥质胶结，岩质较软，具有弱膨胀性，受水浸泡后易软化、崩解；砾岩为杂色，砾状结构，砾石主要为砂岩、花岗岩，风化严重，锤击即碎，砾石粒径较大，多呈粗圆砾—卵石土状。目前拱部有薄层泥砂层，有地下水渗出，出水量较大，存在掉块现象。ＤＫ６４１＋７２４掌子面见图６-３-７。
(２)ＤＫ６４１＋７２４掌子面设计采用的支护措施。
①拱部设置双层φ42超前小导管加固地层。
②全断面设置I20型钢钢架，间距0.6ｍ。
③拱墙及仰拱喷射C25混凝土，厚度为28cm。
④二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌，边墙厚度50cm，仰拱厚度60cm。
５. 石鼓山隧道２号斜井施工正洞兰州方向掌子面
(１)ＤＫ６４１＋９２０掌子面揭示的地质情况。
ＤＫ６４１＋９２０设计围岩级别Ⅴ级，地层岩性拱顶为圆砾土，夹有大量卵石土及砂层，中密，潮湿；下伏上第三系泥岩夹砾岩，泥岩为棕红色，砂泥质胶结，岩质较软，具有弱膨胀性，受水浸泡后易软化、崩解；砾岩为杂色，砾状结构，砾石主要为砂岩、花岗岩，风化严重，锤击即碎，砾石粒径较大，呈粗圆砾—卵石土状。ＤＫ６４１＋９２０掌子面见图６-３-８。
(２)ＤＫ６４１＋９２０掌子面设计采用的支护措施。
①拱部设φ89管棚及拱墙φ42小导管注水泥浆超前支护。
②全断面设I25a钢架，钢架间距50cm。
③拱墙及仰拱喷射C25混凝土，厚度为35cm。
④拱墙系统锚杆调整为φ42小导管进行径向注单液浆，小导管长度4m，间距1.0m×1.2m。
⑤二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌，边墙厚度65cm，仰拱厚度75cm。
６. 石鼓山隧道明挖段兰州方向
(１)ＤＫ６４２＋４３０掌子面揭示的地质情况。
ＤＫ６４２＋４３０，设计围岩级别Ⅵ级，地层岩性拱顶及上台阶大部为圆砾土，夹有大量卵石土及砂层，稍密，潮湿；下伏上第三系泥岩，棕红色，成岩作用差，岩质较软，具有弱膨胀性，受水浸泡后易软化、崩解ꎮ弱富水。上导处有地下水呈面状渗出。拱顶及上台阶处圆砾土极易掉块，拱顶围岩自称能力差。
ＤＫ６４２＋４３０掌子面见图６-３-９。
图６-３-９ 明挖段兰州方向ＤＫ６４２＋４３０掌子面
(２)ＤＫ６４２＋３６６掌子面设计采用的支护措施。
明挖段兰州方向ＤＫ６４２＋３６６掌子面设计为Ⅵ级围岩，采用ＣＲＤ工法施工。
①拱部设φ108管棚及拱墙φ42小导管注水泥浆超前支护。
②全断面设I25a钢架，钢架间距50cm。
③拱墙及仰拱喷射C25混凝土，厚度为35cm。
④拱墙系统锚杆调整为φ42小导管进行径向注单液浆，小导管长度4m，间距1.0ｍ×1.2ｍ。
⑤二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌，边墙厚度65cm，仰拱厚度75cm。
７. 石鼓山隧道出口
(１)ＤＫ６４２＋７６７掌子面揭示的地质情况。
ＤＫ６４２＋７６７，掌子面地层岩性上台阶为上第三系砂岩，层状构造，泥砂质胶结，成岩作用差，强风化；下伏上第三系泥岩，棕红色，局部夹白色，泥质结构，砂泥质胶结，局部夹薄层砂砾岩，成岩作用差，岩质较软，强风化。掌子面以潮湿为主。ＤＫ６４２＋７６７掌子面见图６-３-１０。
图６-３-１０ 石鼓山隧道出口ＤＫ６４２＋７６７掌子面
(２)ＤＫ６４２＋９４０掌子面设计采用的支护措施。
出口掌子面ＤＫ６４２＋９０４设计为Ⅴ级围岩，主要处理措施为:
①拱部设置单层φ４２超前小导管注单液浆加固地层。
②全断面设置I20型钢钢架，间距0.6ｍ。
③拱墙及仰拱喷射C25混凝土，厚度为28cm。
④二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌，边墙厚度50cm，仰拱厚度60cm。
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