工程掠影

西昆高铁建设 · 48 ·

开州站四线特大桥2号承台

观面山隧道洞口

· 49 · 西昆高铁建设 管理与探索 思 GUANLIYUTANSUO 享

向阳二号隧道穿越岩溶区岩溶处置预案

1.工程概况

向阳二号隧道全长12673m，采用“2横洞+进口平导(部分泄水洞)+出口平导(部分泄水洞)”方案组织施工。最大

埋深1150m，Ⅱ级风险隧道。隧址区不良地质为有害气体、岩溶、岩爆、软岩大变形、危岩落石、岩堆、顺层偏压。

区内地形陡峻，河流切割强烈，接受降雨补给有限，岩溶发育程度差异较大，地表溶蚀现象以石芽为主，地下发

育管道状岩溶，多表现为溶洞、暗河，暗河的总体走向与构造线基本一致。本区岩溶对隧道建设影响较大，隧道在穿

越可溶岩洞及岩溶强烈发育带，遇强溶岩水、突泥可能性较大。

2.岩溶的成因分析及分类

2.1 岩溶的成因

岩溶是水对可溶岩的化学溶解作用与机械破坏作用所引起的各种现象与形态的总称。凡是地表水和地下水对

可溶性岩石的破坏和改造作用都叫做岩溶作用。这种作用所产生的地上和地下的各种形态叫做岩溶地貌。岩溶的形

成取决于岩性地质构造、地貌与岩溶水运动等方面。

隧址区属大巴山弧中部构造区，该区域构造紧密发育，多为复式背、向斜构造，出露地层以二叠系和三叠系的灰

岩为主，碳酸盐岩岩溶发育程度受可溶岩成份、含量及地下水活动条件影响，具有明显的差异。

2.2 溶洞的分类

溶洞根据与隧道的空间位置关系，可简单分为拱腰以上部位溶洞、拱腰以下部位溶洞两种。根据有无填充物，可

分为填充型溶洞、非填充型溶洞两种，其中填充型溶洞可分为充水型、泥夹石型和粘土或粘土夹砂型几种。

向阳二号隧道开工至今已揭示多种类型溶洞，如位于边墙部位的半填充型溶洞、位于拱顶部位的填充型溶洞、

位于拱腰部位的非填充型溶洞等，部分揭示溶洞见下图2-1。

西渝高铁康渝段站前三标项目经理部

西昆高铁建设 · 50 ·

a 边墙部位半填充型溶洞

b 拱顶部位填充型溶洞 c 拱腰部位非填充型溶洞

3.岩溶对隧道工程的危害

岩溶对隧道工程的危害主要体现在施工及投用后两阶段。就岩溶对隧道施工的影响而言，近接隧道溶洞的存在

会使围岩与衬砌接触不密实，可能使衬砌结构产生应力集中现象，使隧道支护结构发生开裂，甚至引起隧道塌方。由

于岩溶的发生、发展与水密不可分，因此一旦发生塌方，通常会伴随着突泥、突水，大量的泥沙夹水涌入隧道，不仅会

淹没隧道，冲毁施工台车，造成施工中断，甚至会造成重大人员伤亡。

即便隧道在施工中一切顺利，没有发生任何对施工不利的状况，由于岩溶的存在，隧道使用阶段的可靠性也会

大大降低。在地震以及动荷载的扰动下，隧道上方或下方的岩溶洞穴极容易发生塌陷，使得隧道难以继续使用，并且

这些潜在的危险也威胁着使用者的生命财产安全。

图2-1 揭露溶洞图

· 51 · 西昆高铁建设 4.岩溶设计处置原则

4.1 超前地质预报

岩溶地段超前地质预报以地质调查法为基础，主要采取超前远距离物探近距离钻探相结合的超前地质预报方

式，对掌子面前方的岩溶及岩溶水发育的位置、形态、性质、规模做出预测预报，综合分析评判突水.突泥的可能性及

危害性。超前地质预报是预防涌水突泥、保证岩溶隧道施工安全的重要手段，现场应加强超前地质预报工作的实施

和预报结果的判释。

针对岩溶段落超前地质预报采用地震波反射法+地质雷达或瞬变电磁法，贯通施做不取芯钻孔1孔(需设置关水

阀门);在地质调查、物探、超前钻探等异常段补充实施3孔(需设置关水阀门)作为定位，其中1孔设置测压装置，必要

时可设置取芯钻孔。

4.2 揭示性岩溶处理

施工开挖揭示溶洞、溶缝、溶槽、岩溶管道等，不得随意封堵回填，不得瞒报，应根据岩溶形态和地下水发育情

况，采取稳妥的措施处理后，方可施工二次衬砌。

4.3 隐伏岩溶处理

隧道开挖后，二次衬砌施作前应对洞周隐伏岩溶进行探测，应重点探测探查周边5m、隧底15m范围内是否有隐

伏溶洞、溶槽、暗河等;同时应做好初期支护，为岩溶探测、处理提供安全保证和探测时间、空间的保障，根据探测结

果采取合理可行的处理措施。

4.4 结构

岩溶发育段二次衬砌均采用钢筋混凝土结构进行加强。

4.5 防排水

4.5.1 背后引排水措施

可溶岩及地下水发育段拱墙设置防排水板，取消环向盲管;同时隧底增设φ80环向盲管并接入中心沟，盲管纵向

间距2～4m一道，隧底环向盲管应在仰拱开挖后环向挖槽设置，并进行固定及覆盖，防止混凝土浆液堵塞盲管及盲

管完全包裹于混凝土结构内。围岩集中出水点应增设专用排水管直接引排至中心水沟。

4.5.2 边墙泄水孔设置

可溶岩及地下水发育段边墙至侧沟设置泄水孔，纵向间距不大于3m。泄水孔孔径φ110，结合纵、环向盲管管口

位置错开布置。泄水孔采用施工过程中二衬预埋φ110PVC管，管口应避开初期支护钢架等钢制构件，侧沟施作前，

利用预埋的 PVC 管清孔疏通并钻孔进入围岩0.5m。

可溶岩地段中心沟侧壁应预留φ110PVC竖向管，并钻孔至入围岩0.5m，将仰拱底部有压水引排至中心沟内，纵

向间距 5m。

4.6 施工组织

施工中岩溶中等～强烈发育地段应严格按顺坡施工正洞的原则组织施工，以降低施工风险。

西昆高铁建设 · 52 ·

4.7 施工期间的监测及维护

施工期间，应开展地表沟谷变形及地表水监测，以进一步评估其对隧道建设的相互影响。

施工期间揭示的岩溶发育段，当水量难以确定时，应暂缓该段及附近二次衬砌的施作，持续开展观测，根据水文

地质情况，合理确定该段的结构及排水措施。

二次衬砌已施工地段，施工期间应加强泄水孔、盲管等排水设施的工作状态监测，特别是施工开挖揭示或探测

发育溶洞、溶隙、溶缝、管道以及节理裂隙密集带、地下水发育段等地段。若出现带压泄水时，应分析原因，进行泄压

处理;若出现泄水孔、盲管不出水,应查明原因，如有淤堵，应进行疏通。

5.岩溶处理措施

采用“顺坡施工、加强预报、优先泄水、强化排水、排堵结合、增强结构、重点监测”的原则，降低岩溶隧道建设、运

营风险。施工中根据超前地质预报成果，如探测到岩溶，首先应优化超前地质预报手段及探测目的，查清岩溶的形

态、规模、与隧道的空间方位关系、充填物形态、地下水发育情况等。然后根据其特点，制定有针对性的处理措施。

5.1 施工组织

对于岩溶发育地段隧道，通过辅助坑道设置，尽量实现顺坡施工。结合施工要求及运营期间排水，优先选择横洞

或平导，以降低施工风险。

5.2 无水非填充型溶洞

揭示溶洞后不得随意回填，可在加强超前地质预报的前提下，在确保无突水突泥风险情况下，有控制的揭开溶

洞，揭开过程中应加强安全防护措施，揭开后在保证安全、加强通风、照明的的前提下进行详细的调查、测绘，以查明

溶洞的形态、锁定溶洞的边界与隧道空间方位关系、地下水情况等，并分析其性质，确定合理的方案后方可进行后续

施工。

无水非填充型溶洞的处理措施有：

5.2.1对于拱腰以上部位发育的溶洞，在溶洞部位初支轮廓线外，采用泵送C30混凝土的方式设置护拱，厚度

3m，拱部上方空洞采用超前泵送C20混凝土回填至拱顶以上3m形成护拱，并吹砂形成护拱保护层，吹砂厚度不小

于2m，待混凝土强度达到10MPa以后，再行进行开挖作业。

5.2.2对于发育在拱腰下部的溶洞，拱脚以下的直接采用洞渣回填、压实。拱脚边墙以上在边墙初支轮廓线外设

置厚度3m的C30混凝土护墙，护墙与溶洞底部采用锚杆连接。

5.2.3边墙处在溶洞侧预留泄水孔，纵向间距5m，单处泄水孔采用4根φ100波纹管，与溶洞排水系统连通，保证

运营期间泄水通畅，防止形成瞬时水压。

5.3 充填型溶洞

在无突水突泥风险情况下，可在加强超前地质预报的前提下，有控制的揭开溶洞，揭开过程中应加强安全防护

措施尤其是超前支护措施下，进行开挖支护。完成后通过物探、钻探等手段，查明溶洞的形态、界限、与隧道空间方位

· 53 · 西昆高铁建设 关系、地下水情况，分析围岩稳定性、充填物性质等，确定合理的方案后方可进行后续施工。

充填型溶洞处理措施有：

5.3.1若充填物为岩溶水，将水排尽后，应对溶洞进行预留观察及补测补勘。对揭示的充水溶洞至少观察一个水

文年，重点观察地下水情况及雨季渗水量情况。补测补勘应包含溶腔、管道的走向、尺寸、轮廓与隧道的相对关系以

及溶腔填充边界、水痕高度、节理裂隙等，以备后续处理。

5.3.2若充填物为泥或岩石，应在保证安全的前提下，清除溶洞填充物。若溶洞体积较小，则可灌注C20混凝土进

行回填。若溶洞体积较大，则对溶洞洞周裂隙及溶蚀破碎地段喷射C25混凝土封闭，厚度为10cm。待溶洞稳定后，后

续处理措施可参照无水非填充型溶洞处理。

5.4 富水充填型溶洞

采用综合超前地质预报手段探测地下水发育情况及围岩破碎程度，当围岩稳定、水量或水压过大的情况下，可

采用超前排水方案将水排出;当围岩稳定性较差时，可采取注浆方案加固围岩。在无突水突泥风险的前提下，有控制

的揭开溶洞，探明情况后，确定合理的处理措施。

5.5 岩溶水

考虑到岩溶水的无规律性、突发性及排水系统可能淤堵失效后引起地下水位抬升，为保证衬砌结构及运营安

全，富水岩溶段采取“防排截堵，因地制宜，综合治理”的原则。

5.5.1引水

溶槽位于隧道拱部,横穿隧道且有水,但溶槽不大,有部份充填物。采用浆砌征石回填封堵拱顶，其宽度至拱脚外

2m，并在涌水侧，作竖向暗沟或盲沟，将水引入隧道排水沟。如图5-1。

图5-1

溶洞们于隧道中部或一侧,仍采用浆砌片石封闭,渗水引入隧道排水沟。如图5-2。

图5-2

西昆高铁建设 · 54 ·

溶洞隧底部且较小时,仍采用浆砌片石或砼封闭。

隧道穿过溶洞,下部为充填物,拱部以上空洞,可采用加强衬砌,拱顶以上设浆砌片石,浆砌片石以上设干砌片石

封闭.如空洞过高,可视岩石破碎程度,对空穴岩壁可进行适当喷锚加固。如图5-3

5.5.2 拦截地表水

根据勘测资料和施工现场观测,当地表自然沟床,汇水洼地发现有溶穴、落水洞、漏斗、竖井等为隧道地下水补给

来源，补给量随季节变化，则采用拦截地表水。如为自然沟槽，采用在溶穴、落水洞、漏斗、地表陷穴四周施作浆砌片

石排水沟。如地表为一溶蚀封闭洼地，则可采用截水沟，泄水暗管，泄水暗管将水引到隧道渗泄区以外。如图5-4。

图5-3

图5-4拦截地表水示意图

· 55 · 西昆高铁建设 5.5.3引排地下

当隧道掘进遇到溶洞有流水时，宜排不宜堵，首先应查明水源，涌水量，流向及与隧道位置的关系，采取以排为

主，截引相结合的措施常年流量大的采用开凿泄水将水排除洞外，流量小的可采用拦截引排将水引入隧道排水沟

内，排出洞外。

常年流量大的岩溶地下水，即隧道排水沟无法正常完全排走的水。

隧道设有平行导坑：地下水出露在平导一侧，比较好处理，可自平导凿泄露水洞，

将水引入平行导坑排走。当地下水出露在平行导坑的另一侧,则需将水排引到平行导坑一侧,再由平行导坑开

凿至正洞的泄水洞将水引入平导排出至洞外。

当地下水出露在平导另一侧，拱顶上部，或隧道拱顶以上时,可在拱顶以上设渡槽，横跨隧道，将水引至平导一

侧由泄水洞排至平导。渡槽两端置于拱顶以上的岩帮上，然后用竖向暗沟，将水引至泄水洞，再引入平导，排出洞

外。如图5-5

当地下水出露在平导另一侧，拱顶至隧底标高，可采用竖向间沟或在隧道衬砌范围外用浆砌片石拦水墙拦截地

下水，当地下水出露较高时用间沟，出露较低时用拦水墙，然后用暗沟或暗管将水引至平导一侧，再由泄水洞排往平

导排至洞外。如图5-6。

图5-5

图5-6

西昆高铁建设 · 56 ·

6.施工注意事项

6.1隧道通过可溶岩地段，必须施作超前地质预报，进行地质预测。

6.2隧道通过可溶岩地段，施工中若揭示溶洞、溶槽，应加强安全防护措施，并查明其性质、形态及与隧道的关

系，不得随意回填;并应及时提出，以便处理。

6.3岩溶隧道施工中，必须设立专职安全员，负责全隧道安全风险识别，负责预警系统和应急照明系统开启。

6.4岩溶隧道施工中，洞内必须配备逃生工具，逃生工具包括逃生车辆、救生衣、救生爬梯等。

6.5建立应急疏散系统，如:应急疏散标志标识最佳逃生路线应急照明等，并配备相关救援设备、设施等。

6.6建立各工区间及其与洞外生产组织调度中心的通信，保证通信畅通。

6.7施工中应加强对突水、突泥现象征兆的监测，当预测有突水、突泥征兆时，应及时组织相关工区人员及机械设

备撤离。

6.8根据开挖揭示岩溶发育情况，由建设单位组织参建各方会审确定施工方法及整治措施。

· 57 · 西昆高铁建设 复杂地质明挖隧道围岩支护特性与

拱盖暗挖法施工技术研究

中铁十五局西渝高铁康渝段站前九标项目经理部 李一凡

摘要：为贯彻生态文明理念，推进绿色施工，创建绿色工程，中铁十五局西渝高铁康渝段站前九标项目经

理部结合现场地形条件，在隧道明挖段采用拱盖法暗挖施工，尽量减少边仰坡开挖量，以减少对原生态坡面

植被的破坏。本课题以西渝高铁华蓥山隧道为背景，对地形为沟槽、明暗交接为仰坡的复杂地层初支拱盖法

施工力学特性进行研究。通过开展现场监测，结合有限元极限分析法，分析不同工况下初支拱盖施工过程中

围岩变形规律以及结构极限承载能力，研究结果表明：(1)拱盖护拱能够有效抑制围岩及初支变形，能够保证

暗挖的围岩稳定性；(2)施作的4根预加固桩能够保证边仰坡的稳定性，同时保证侧翼围岩的稳固性；(3)拱盖

拱脚处围岩强度及隧道下部(边墙和底板)支护结构应力较为集中，是产生变形的关键部位；(4)有限元极限分

析法所得结果与现场结果吻合较好，按改进的设计施工，隧道已顺利通过明挖段。研究成果可为初支拱盖法

的设计及施工提供技术参考。

1.引言

山岭隧道因山体斜交影响，时常会遭遇浅埋段，遵循“少开挖、早进洞”的原则，可进行明挖改暗挖变更设计，而

线路往往涉及复杂地层和环境，大大增加了施工安全质量风险。随着岩土力学理论的发展和工程经验的积累，山岭

隧道运用城市地铁隧道开挖方法来解决工程难题越来越多。

洞口明暗段隧道，目前常用的开挖方法主要有明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法与明挖法的结合及盾构法与

浅埋暗挖法的结合等，为了保证在上软下硬复合地层中单拱大跨的施工安全，工程人员在PBA法(洞桩法)的基础上

形成了适用于上软下硬复合地层的拱盖法，且已在多地的复杂软弱底层施工中进行了推广应用。拱盖法的核心理念

是通过在软弱围岩中分部开挖隧道拱部，设置承载能力较大的拱盖结构，用以承担上部软弱土体荷载，且为隧道下

部土体的快速开挖提供条件，其可充分利用下伏基岩的承载能力和稳定性，在弱爆破的条件下进行扣拱施工。宫鹤

等[1]的研究表明，桩锚结构、地连墙及隔离桩控制岩土变形，是深基坑施工安全的几种有效支护结构。张顶立等[2]

对北京地铁地连墙结构支护进行多角度分析，研究了地下支护结构对构筑物的作用模式、相互影响关系并提出了控

制措施。孔超等[3]以贵阳地铁二号为背景，建立了室内试验模型，分析不同工况下初支拱盖施工过程中围岩变形规

西昆高铁建设 · 58 ·

律以及拱盖结构极限承载能力。熊田芳等[4]通过数值计算分析了埋深对上软下硬复合地层中拱盖法单拱大跨地铁

车站的影响。

上述研究中均认识到拱盖的施做时机、结构强度以及施工质量是拱盖法施工的关键，但未对支护环境做整体评

价及分析，且都已城市地铁隧道为研究对象。本文以西渝高速铁路安康至重庆段站前工程9标华蓥山隧道出口明暗

洞施作为背景，考虑尽量减少边仰坡开挖量及保护环境的初衷，结合范围为上软下硬的槽型复合地层特点以及采用

初支拱盖法和柱梁加固的形式，应用有限元极限分析法结合现场施作对不同工法下围岩变形规律以及拱盖承载能

力进行分析，揭示结构承载机理和施作时机，为华蓥山高铁隧道提供技术支撑。

2.工程背景

华蓥山高速铁路隧道属新建西安至重庆高速铁路安康至重庆段站前工程9标控制性工程。隧道为单洞双线隧

道，设计时速350km，起点里程DK314+990，终点里程DK327+140，全长12150m，隧道最大埋深577m。华蓥山隧道

主要包含采空区、有害气体、高地应力（岩爆和软岩大变形）、岩溶及岩溶水、仰坡顺层、顺层偏压等不良地质，特殊岩

土有软土、石膏、盐溶角砾岩、泥岩膨胀性、隧底上拱风险等。隧道洞身经过3条断层，地形、地质条件复杂，构造运动

强烈，断层破碎带、褶皱核心有富水可能，隧道施工易发生突泥突水、大变形、塌方等风险，采用超前支护、刚柔结合

的初期支护措施，周边注浆、径向注浆、衬砌结构适当加强等措施确保施工安全。

线路位于川东平行岭谷区，该区出露地层以“川东红层”侏罗系、白垩系泥岩、砂岩为主，分布于宽缓向斜丘陵

区，约占该区面积的90％以上；隔挡式背斜低山两翼分布三叠系须家河组砂岩，夹煤系地层，核部主要分布二叠系、

三叠系可溶岩地层。线路通过区涉及的不良地质主要为采空区、岩溶及岩溶水、危岩落石、滑坡、岩堆、崩塌、泥石流、

有害气体、顺层及顺层偏压、缓倾软岩、河岸冲刷与水库坍岸、放射性、高地应力（岩爆和大变形）等。

图1 明洞段地表现场照片 图2 无人机拍摄明洞段图片

· 59 · 西昆高铁建设 出口D1K326+942~D1K326+905为明洞段（如图1图2），其中东西顺坡为海拔375m以上陡坡，两处明暗交接，

其中小里程方向交接为仰坡顺层，大里程交接处地表风化较厚地形较陡，隧道拱部处于粉质黏土中，部分处于页岩、

泥岩夹砂岩中。考虑地区环境保护，同时为保证隧道施工安全，进行了设计变更，原设计采用隧道明挖法施工，变更

后参考“拱盖法”进行设计施工，在明暗分界（DK326+905、D1K326+942）左右各设置1根预加固桩，合计4根预加固

桩，隧道纵向在地表施工护拱，后期与开挖隧道“契合”形成共同支护。

根据现场地址勘察报告，上层软土与下层硬岩的围岩力学参数如表1所示，典型断面地质剖面如图3、图4所示，

施工步序如图5所示。从图3可以看出，由于明洞段东西明暗交接处地形较陡，覆盖土层较软，需考虑地形对隧道掘进

的影响，尤其是边仰坡的存在，易导致的围岩偏压或边坡本身的不稳定对隧道围岩产生不利。实际施工采取主要措

施如下：(1)设置预加固桩、保证明暗交界处坡体稳定；(2)在37m明洞范围内设置1m厚护拱，护拱采用22φ钢架，浇

筑C35混凝土。

地层

粉质黏土

泥岩夹砂岩

页岩夹泥岩砂岩

重度（KN/m3）

19.8

20.5

21.6

弹性模量/Mpa

37

2000

2800

泊松比

0.37

0.27

0.34

粘聚力/Mpa

0.015

0.21

0.17

内摩擦角/(°)

30

45

42

表� 地层物理力学参数

图3 明洞段地质剖面图

西昆高铁建设 · 60 ·

图4 明洞隧道断面加固示意图

图5 明洞段施工顺序示意图

· 61 · 西昆高铁建设 结构名称

初衬C30

二衬

仰拱回填C30

钢拱架

锚杆

预加固桩C35

γ（KN/m3）

23

23.5

23

78

78.5

24

E（Gpa）

28

30

28

210

210

32

泊松比μ

0.2

0.2

0.2

0.2

0.3

0.2

表� 支护结构力学参数

数值计算模型如图6、图7所示,模型宽度220m、长度120m,高度100m。模型顶部为自由边界,四周约束水平位

移,底部约束竖向位移。模型共计467021个单元和192145个节点。隧道宽度14.90m,高度12.54m,拱顶埋深4.0m,

采用台阶法开挖,于明洞段小里程明暗分界D1K326＋905左右侧各设置1根预加固桩，桩长为31m，桩径为

2.75×3.5m，,桩顶高于明洞二衬外轮廓3.2m；明洞段大里程地表风化土层较厚地形较陡，大里程明暗分界D1K326

＋942处左右侧各设置1根预加固桩，柱长为28m，桩径均为2.5×3.5m，桩顶高于明洞拱顶外轮廓1.5m。桩孔开挖

时，桩身井口2m范围设C20砼锁口，桩身设C20砼护壁。整个明洞段沿纵向设置钢筋混凝土护拱，厚度为1m，与后期

开挖隧道形成整体结构支护。

本文将建立两个工况进行分析，工况1为普通明挖法未加固的模型，即开挖边仰坡和地表土方达至设计深度进

行隧道明挖施作，工况2为设置加固桩和护拱的拱盖法施工，其他边界条件不变。注浆体材料参数如表2所示。

3.数值模型

计算采用Midas GTS NX有限元分析软件，依据勘测资料，隧址地区上部为4m厚黏土层，下部围岩为页

岩、页岩夹泥岩砂岩。报告显示勘察期间水位位于隧道开挖断面以下，因此地层参数在计算时上部4m取天然

重度，下部围岩取饱和重度计算。隧道埋深按实际埋深,采用弹塑性模型和Mohr-Coulomb屈服准则土体物理

力学参数如表1，表2所示。

西昆高铁建设 · 62 ·

从图8中可以看出，通过数值模拟的Z方向的沉

降值与实际监测到的Z方向的沉降值的趋势基本相

同，由于实际采集的数据有限，以及监测点的破坏，从

中去除了些明显离散的点，数值模拟的最大沉降为

3.7mm，实际监测的最大沉降值为2.1mm。实测数据

和工程经验基本吻合，因此三维数值模拟结果可信，

可以用来进行参考。

图6 明洞段结构模型示意图

图7 明洞段隧道示意图

图8 典型断面拱顶沉降值比对

· 63 · 西昆高铁建设 当隧道开挖到护拱段时，测试断面围岩应力逐渐释放，拱顶与拱腰处径向压力逐渐降低，拱顶处由29.3kPa降

低至19.7kPa，拱腰处由37.5kPa缓慢降至26.2kPa，随后随着护拱体系与开挖隧道形成整体结构，两处径向压力逐

渐稳定，共同抵抗土层荷载；明洞段开挖后，由开挖效应，衬砌有向外扩张的趋势，由于预加固桩的作用，受到围岩约

束，从导致边墙处围岩径向压力有所增加，隧道开挖后，拱顶处切向应力由27kPa逐渐降低至18kPa；边墙处围岩切

向应力则是在整个隧道开挖阶段，先呈现缓慢增加、降低、再升高的趋势，最终趋于相对稳定。这主要是由于进入明

洞浅埋段后围岩应力因隧道开挖发生了重分布，两次经过预加固桩，桩体刚度大于岩土体，导致围岩受到不同侧限

所致。

采取加固措施后，围岩塑性区范围有了明显的减小，其中拱顶位置较为明显，其原因在于施作护拱后与开挖隧

道共同形成了加固圈，同时管棚形成了较好的拱壳支撑结构。可见大管棚+护拱对于沉降控制具有一定的效果，形成

的支护闭合也使仰拱部位变形明显减少。

依据数值模拟方案，隧道开挖后衬砌结构最大主应力为-0.032MPa～0.043MPa，最小主应力为-0.043MPa～

0.030MPa，XZ向的剪应力为-0.020MPa～0.020MPa。从计算结果可以看出，大部分主应力、剪应力在喷层混凝土的

极限强度之内。极小部分超过了喷射混凝土的抗拉、抗剪强度，由于喷射混凝土中增加了较强的工字钢、双层钢筋网

支护，所以结构还是安全的。

4.现场验证及分析

图9为在开挖后，隧道基底上部结构围岩受力变化规律。在隧道开挖初期，围岩卸荷，发生应力释放，导致拱顶围

岩产生竖向变形，因剪应力传递作用，致使拱顶围岩接触压力在隧道开挖前期逐渐增加。

图 9 明洞段无加固措施和有加固措施位移云图

西昆高铁建设 · 64 ·

工况模拟

无加固措施

预加固桩

预加固桩+护拱

拱底隆起/mm

576

298

157

拱顶沉降/mm

489

238

176

拱脚位移/mm

241

172

121

表3 加固工况下拱底及拱顶竖向位移

图10为明洞段隧道断面应力与弯矩图，总体看来衬砌应力分布集中在拱顶部位与拱腰部位，拱肩应力相对较

小，其中隧道拱顶和拱腰部位应力值为3.71Mpa。与未施作加固相比，应力分布明显变小，且减少了衬砌应力集中。

图 10 施工段初期支护应力分布与轴向弯矩

· 65 · 西昆高铁建设 图11有无支护围岩压力沿洞周分布图

施加支护与未施加支护围岩洞周压力分布对比如图11，其拱顶部位和拱脚围岩压力有明显改善，围岩压力分别

减少70%和87%以上。原因为设置加固措施对地层和隧道围岩稳定性起了重要作用，预加固桩除稳定地层，防止边

坡滑移外，其施作紧靠隧道衬砌，当隧道开挖接近预加固桩，依靠两端的强大预紧力，岩土体通过预紧力作用到隧道

衬砌表面，使围岩结构处于较安全的三向受力状态。护拱与管棚支护穿过潜在岩土分界结构面，将不稳定的表层岩

土体“钉”进相对稳定的岩体，对整个围岩结构起到显著的挤压约束作用，令软弱节理和滑移面牢牢地嵌固咬合，使

围岩从原有松弛变形状态向压缩紧致状态转变，限制了浅埋上部围岩因受竖向压力而向两侧扩容变形。同时通过超

前小导管全长注浆，扩散的浆液填充松散岩体，共同形成高强度锚固体系，并一定程度上增大围岩的粘聚力等力学

参数，提高岩体的抗剪强度。

基于数值模拟结果，结合现场监测，从地面沉降、洞周变形等来看以拱盖法进行设计变更是最优的，采用超前支

护和预加固桩加护拱加固施工满足沉降控制及对周围环境保护的要求，可以保证施工的安全。

5.结论

1.护拱和管棚都是永久支护，其作用范围除了开挖面前方，还作为壳体结构，提高了后方初支安全状态。相比于

直接施作明洞，管棚和护拱并不会随着隧道施作而大量开挖土方，现场环境破坏小，减少了边仰坡开挖，最大限度的

保护了自然生态环境。

2.通过数值模拟分析，对华蓥山隧道出口明洞段进行有无支护下的围岩变形及结构内力分析，模型计算对比现

场隧道变形及施工情况，结果较吻合，验证了明洞段盖挖法的可操作性及合理性。

西昆高铁建设 · 66 ·

3.本明洞段拱盖法施作，拱顶上方塑性区显著减小，且基本被限制在加固圈内，这说明护拱承载能力突出，可以

有效支护拱顶上方围岩，而且管棚还具有良好的阻断作用，限制开挖面的应力扰动向上部围岩的传播。预加固桩同

样提高了侧翼围岩的力学性质，使其更不易进入塑性区。此外，随着隧道施作，暗挖支护结构与既有支护形成闭合，

导致浅埋土体转变趋势也被有效抑制了，明挖段隧道力学状态有明显改善。

4.现场根据方案进行施工，经预加固桩、护拱等联合超前控制，从初支传递到二衬的荷载大幅降低，明洞段隧道

施工安全得到了有力保障，隧道施工顺利经过明洞段。较原有方案，加快了施工进度，控制了施工成本，开挖过程未

发生隧道病害，且显著改善了围岩-支护体系的力学状态，有力地保障了工程安全，可以满足高铁车站的高可靠度的

需求。

参考文献(Reference)：

1.宫鹤，熊智彪，宋世豪，等．复杂周边环境深基坑支护结构设计及监测分析［J］．地下空间与工程学报，2015，

11(3) :732－738

2.孙长军，张顶立，刘井学，等．北京地铁车站地连墙支护结构受力变形特性研究［J］．岩土工程学报，2015，37

(增1):78 － 83．

3.[1]孔超,高新强,姚勇等.上软下硬复合地层初支拱盖法围岩变形与力学特性研究[J].岩石力学与工程学报,

2020,39(S1):2634-2644.

4.熊田芳，宋超业，乔春生.上软下硬复合地层中拱盖法单拱大跨地铁车站的埋深影响研究[J]. 水利与建筑工程

学报，2016，14(2)：222‒ 228.

我的西昆日志 我的西昆日志 人 WODE XIKUNRIZHI 文

· 67 · 西昆高铁建设 砥砺奋进 铸造精品

中铁五局渝昆高铁云贵段站前二标项目一分部，施工管段里程全长17.65km，

包 括 彝 良 隧 道 出 口 、小 草 坝 隧 道 和 彝 良 北 站 的 路 基 工 程，隧 道 正 洞 单 线 全 长

32.943km，辅助坑道长7.769km，联络通道53个，总计42.514km。

胜利来之不易

2023年3月30日 星期四 地点：云南彝良

彝良隧道出口平导是典型的瓦斯隧道，开挖过程中还要穿过涌水、岩溶、突泥地段，再加

上坚硬的玄武岩和云南季节性灾害影响，前进之路困难重重。3月30日，我们组织100余名工人

通宵达旦奋战不停，凌晨，在桃梅争艳的春光中，伴随着最后一声炮响以及参建人员高昂的欢

呼声，平导顺利贯通。从开工到贯通历时15个月，比预计工期提前近一年，胜利来之不易，回望

过去，充满艰辛与汗水的建设之路让人慨然。为加快进度节约成本，平导在原设计由单向掘进

的基础上调整为双向掘进，这就要面对反坡施工带来的危险。务必要做到安全“零事故”，我们

一天24小时不停息地盯紧现场，汇报情况，经常因为错过饭点就一桶泡面解决温饱。开挖中，

一次超前地质探孔时出现大量涌水，一直保持6米左右喷射距离，瞬间掌子面积水上涨近一

米，在危及时刻，我们立马打开报警系统，并第一时间冲上钻机操作平台，帮助操作司机关掉

作业电源开关，相互搀扶、蹚水撤出洞外，避免了安全事故的发生。在最后的冲刺中，我们更是

数着时间过日子，有的同志一个月瘦了十斤，都开玩笑说“每日的进度都是我们掉的肉”，在我

们的奋斗实干中，平导Ⅳ、Ⅴ级围岩每循环开挖进尺从前期的2.6增加到3.4米左右，为贯通打

下了坚实的基础。

“西昆之星”入库集体

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西昆高铁建设 · 68 ·

“台上一分钟，台下十年功”

2023年9月25日 星期四 地点：云南昭通

在9月21至23日昭通联合党支部举办的质量月技能比武中，我们代表渝昆云贵2标参赛，

在4个标段6家施工单位中撷取桂冠，其中，隧道初支平整度、防水板铺设质量、小边墙施工质

量排名第一，预埋槽道BIM技术交底排名第二，总成绩排名第一，交了一份满意的答卷。

培育青年人才，鼓励创新创造一直以来都是我们项目实现高质量建设的秘诀。为提高混

凝土平整度，我们改进小工装，在湿喷机械手上配置一长一短两种刮刀，长刮刀可以覆盖2榀

钢架，保证两榀钢架之间刮平，短刮刀则单独刮出钢架内壁多余的混凝土，为防止后期裂缝脱

落，我们采用“三喷两刮”法，开挖前初喷，立架后二喷，二喷后刮除钢架内侧上的喷锚料，然后

进行三喷，三喷完成后再次刮平，最后进行全面扫面。如此混凝土消耗能减少10%，提高初支

质量的同时还大大降低了成本。如今项目16个作业面已全部使用“三喷两刮”法，提高隧道安

全质量的同时精准创效。自进场以来，我们就把技术攻关作为隧道高质量发展的必由之路，大

力弘扬“执着专注、精益求精、一丝不苟、追求卓越”的工匠精神，成立科技攻关QC小组，创新

工作室，从施工工艺工法、施工设备机具入手，深入开展“五小”科技攻关活动，用新工艺新技

术让“隧道穿针”变成“铁臂绣花”。

我的西昆日志 · 69 · 西昆高铁建设 “领头羊”的觉悟

2021年9月初，我来到渝昆高铁云贵段站前八标项目部，任项目部党工委书记兼执行经理

一职，主要负责项目部党建及施工生产的统筹管理。一路走来，既有连续三次获西昆公司信用

评价考核A+的振奋，又有征拆工作难以推进的彷徨。

我和项目部二百余名管理人员一起，不断不学习，不断努力，始终把西昆公司建设理念作

为项目建设全过程的核心理念。参与了渝高铁的建设，才真正对高铁建设有了充分理解和质

的提升⸺首件先行、样板引路、全面示范，无论是现场施工，还是技术创新、成本管控、党建融

入施工生产、廉洁奉献等方面在各单位之间形成了浓厚的你拼我赶的施工氛围。大家也切实

用事实和数据在说话，无论成本管控还是施工进度、标准化施工等方面也都得到了“实惠”。经

历两年多的锤炼，感触人生何尝不是这样？在人生路上只有不断追求卓越，才能不断成长，才

能成为更好的自己。

精品、智能、绿色、人文，以及“三高”建设理念，高效率打造西部高铁建设新典范成了我人

生的一个伟大使命。

刘磊：中铁十六局渝昆高铁云贵段站前八标项目部党工委书记、执行经理

“西昆之星”入库个人

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西昆高铁建设 · 70 ·

迎来初次大型“体检”

2022年5月25日 记录人：刘磊 天气：晴

接到国铁集团红线检查通知到现在的时间并不长，还记得召开迎检工作布置会时，各分

部经理和部门负责人们都一样，一面有着摩拳擦掌的豪气，一面有着面对未知的小心翼翼。国

铁集团红线检查对于高铁施工项目而言是最全面的“体检”，管理的优劣、安全质量的管控效

果都能一一反应在现场。3月2日，新皮家山隧道进口就已经顺利进洞施工，4月19日，我们迎来

了西昆公司的4月份安全生产检查，尽管检查结果较为理想，但我们都深知，这距离打造精品

工程这个目标而言，还远远不够。

国铁集团红线检查是今天上午开始的，检查完外业、内业后，下午在项目部召开了红线督

查通报会，虽没有出现扣分，但现场有很多细节依旧没做到位。技术口出生的我很明白，现场

的细节就是失之毫厘差之千里，如何提升现场，全面落实整改成了当前最紧要的事情了。

病在腠理，汤慰之所及也。早发现、早治疗，人得病如是，项目管理亦是如是，我们要做到

的是让这些细节问题不再反复出现，减少质量缺陷和通病的发生。

我的西昆日志 · 71 · 西昆高铁建设 既是经验分享 也是未来展望

2023年7月29日 记录人：刘磊 天气：晴

昨天晚上，为期两天的集团公司技术创新大会暨项目管理推进会结束了，回想起各重点

项目创新技术和管理经验分享的环节，现在依旧感到十分激动。作为云南省首个设计时速350

公里的高铁建设项目管理者，我也上台进行了经验分享。从2021年上场至今，我们在技术创

新、管理模式优化以及联创共建等方面做了很多工作，也持续取得了一些成绩：连续三次获西

昆公司信用评价考核A+，累计获绿牌奖励6次，先后获施工准备优秀集体、劳动竞赛先进单位、

联创共建先进单位等荣誉称号��这一路走来，有困难、有艰辛，也有收获和喜悦，经验分享

的过程，也是回望来时路的过程。

有机会上台分享管理经验，这是集团公司对我们项目部总体情况的认可，我本该感到高

兴才对，但高兴之余，我又产生了更大的危机感。若满足于此，项目建设便不会再获得长足发

展，止步不前的同时，难免会迎来管理和施工生产的多方面退步。况且，我们分享的管理经验，

才只经过不到两年的时间验证，随着项目建设的阶段转变，这些优点还将继续是优点吗？这些

管理经验能适用于项目建设的每个阶段吗？

带着对这些问题的思考，我又翻出了其他项目经验分享的材料看了看，1800t整孔箱梁制

运架施工技术依旧让人感到震撼，高速公路预制箱梁智能建造也并非机械的元素融合，大埋

深高地应力软岩隧道大变形控制技术成果是一批又一批专业技术人员长达多年的探索��

这些材料，催人警醒，也让我有了新的目标。我深知，要真正实现“三个不出一个出”，就必须往

前看、向前走。每一个昨天，都是过去，可在此之上奋进，却不能被以往的成绩禁锢。

我的西昆日志

西昆高铁建设 · 72 ·

制梁场顺利取证

2023年9月25日 记录人：刘磊 天气：晴

今天晚上，终于收到了确切的消息。寻甸制梁场顺利通过了箱梁生产许可证实地核查检

验，正式获得国家生产许可认证。还记得通过产品检验是在8月17日，前后持续了一月有余的

取证工作就此划上了句号。寻甸制梁场主要负责渝昆高铁云贵段站前八标、站前七标共计534

孔箱梁的预制、运输和架设任务，铺设总长度达51.38km，保障箱梁生产效率和质量是重中之

重。在梁场建设初期，我们就安排专人考察了其他项目智慧梁场的建设特点，将这些要素与项

目部实际相结合，打造了寻甸制梁场“BIM+GIS”集成智能指挥中心，综合应用物联网、云计

算、大数据等信息技术，打造物资、试验、生产、资料、预警、计划等集成一体化的建设智能钢筋

加工中心，生产过程能做到机械化换人、自动化减人、智能化无人，日均产能可达2榀，最大存

梁92榀。

智能化生产线为产能提供了保障，施工生产过程中的安全和质量却是需要不断关注的内

容。为了提高职工执行力和落实力，在项目建设初期，我们就围绕西昆公司要求，以各项重点

工作开展为主，分门别类制定了详细的考核措施。对标、对表，明确目标任务后，才更加具备可

操作性。

梁场取证只是开始，如何产出精品梁，还有许多细节需要提高，关于如何科学优化梁场管

理制度和措施，也有新的挑战。

· 73 · 西昆高铁建设 人文 乡村振兴 乡村振兴 前 XIANG CUN ZHEN XING 沿

西渝高铁建设者：施工便道变身村民“便民路”

重庆城口县地处大巴山腹地，峰峦交错，峡深沟长，道路交通一直是困扰当地发展的“拦路虎”。中铁十二局西渝

高铁康渝段站前一标项目部积极响应号召，把施工便道修为“四好农村路”，将实事办到村民的心坎里。

施工便道永临结合，不再“竣工即废”

西渝高铁建设是利国利民、惠及沿线民众，助力乡村振兴的民生工程。西渝高铁康渝段站前一标建设项目深入

践行“永临结合”理念，在施工阶段与当地交通部门多次会议研究，新建便道全部按照“四好农村路”的标准修建，并

对原有道路进行拓宽、改建。

据了解，这些便道普遍按照纵坡不大于10%控制、双向两车道宽度4.5米的四级路标准修筑，基础、垫层采用洞

渣铺筑，面层采用混凝土硬化，既方便施工建设，项目完工后也能继续留给当地使用。通过“永临结合”，施工便道不

再“竣工即废”。

原通往梁家隧道进口施工便道长2公里，宽仅3米，道路两边均为农户、大型车辆无法通行，严重影响了当地民众

出行。为此，高铁项目团队通过踏勘现场地形、走访农户等开展现场调查，细心规划设计这条便道，既考虑施工运输

车辆的通行，又想方设法解决道路出行问题。目前，该段新修“四好农村道路”2.26公里，并在临河临崖路段增设安全

护栏。在方便施工机械、设备、材料运输的同时，也为村里的交通出行提供便利。

截至目前，累计修建“永临结合”施工便道10余条，长约15公里。一条条牢固可靠的施工便道、便桥分布在大大

小小的村庄，成为不搬走的便民设施。

西昆高铁建设 · 74 ·

乡村振兴 人文

施工便道架起铁民联心桥

此外，西渝高铁项目部还结合乡村振兴以及当地农业的发展情况合理规划沿途的便道建设，充分打造便利村民

出行道路。便道沿途新建绿化用地，对沿线道路进行装饰，建设排水沟渠等，极大的便利了村民的出行和当地农业的

发展建设，另一方面，伴随着当地环境的改善，相关的产业也将相继兴起。

工程沿途村民大多数以务农为主。西渝高铁项目部积极创新模式，开展岗前培训和以岗代训相结合，引导村民

参与岗前培训和在工作中学习能力，积极号召沿途村民参与便道建设，开展相关职业培训，建立联动工作制，有效的

保障务工人员的权益，在为务工人员带来报酬的同时，更增强了他们的就业能力。

一条条施工便道，修到了村民家门口，更修到了村民的心上。“铺下的是路，连起的是心，通往的是富。”据介绍，

下一步，西渝高铁康渝段站前一标在确保高质量、高效率完成施工任务的同时，将持续抢抓机遇，加强基础设施建

设，为当地乡村振兴作出积极贡献。

· 75 · 西昆高铁建设 人文 乡村振兴 携手共建“幸福路”，助力乡村振兴

蜀中八月，草木繁荣。中铁北京局西渝高铁康渝段站前五标项目施工现场如火如荼。全体参建人员发

扬只争朝夕的拼劲、迸发出真抓实干的干劲，不断刷新施工“进度条”。采取多种措施，精心布局，认真抓住

施工生产有利时机，争分夺秒。加强现场安全质量及文明施工管理。各工序若网在纲、有条不紊，现场工人

往来穿梭，施工机械马力开足，处处呈现出大干快上、奋勇争先的繁忙场景。

在建设过程中，项目也全心全意为村民排忧解难，通过改建村道、翻修体育设施、更换沿街路灯杆及

路灯，拉近了与村民间的距离，助力乡村振兴，促进共同发展。截止目前，项目5座隧道9个工作面已全部进

洞施工。

西昆高铁建设 · 76 ·

乡村振兴 人文

一片真心 铺就乡村振兴“幸福路”

从S202省道到大梁村10组进村长5.5米、宽4.5米道路泥泞，过去一直是“晴天一身灰、雨天一身泥”的通行环

境，给当地车辆行驶和群众出行都带来了极大不便。项目部了解情况后，主动对接相关单位，组织人员、设备等进行

整体修缮。结合道路实际情况，浇筑了20厘米厚的C20混凝土路面，两侧设置了排水沟，在满足道路排水的同时，便

利村民部分农田灌溉。新村道已建成投入使用两个月，在方便村民出行的同时，也保障了群众安全出行，受到了当地

村民的一致好评。

一片诚心 架起企地共建“友谊桥”

下八镇政府广场是居民休闲娱乐、锻炼身体的好地方，居民在这里进行篮球、乒乓球、健身、纳凉等活动。但广场

内的体育设施陈旧，有的甚至存在安全隐患。在了解情况后，项目部立即派人沟通，对现场体育设施进行新建和翻

修。对凹凸不平篮球场地面进行平整，铺设了1000平方米的环氧树脂漆，对四周防护网进行刷漆，购置2个篮球架，

并在四周增加了休息座椅。建成后，篮球场焕然一新，平整的场地、完善的健身器材，提高了运动的舒适感。

一片爱心 点亮群众出行“安全路”

西渝项目二分部位于宣汉县三河街道，进场后，项目人员发现街道照明设备昏暗，道路两旁居民夜间出行存在

极大的安全隐患。项目部主动和街道路灯管理部门沟通后，对沿道路两侧约30根路灯杆及路灯进行了更换。“以前路

边没有昏暗无光，晚上漆黑一片，伸手不见五指，每次摸黑回家都是心惊胆战。现在街道上都安上了明亮的路灯，再

晚也不用担心走夜路了，饭后散步、健身也方便了许多！”村民讲到。

西渝高铁康渝段站前五标项目全体管理人员不等不靠，积极主动加强与地方的沟通协调，聚焦群众所盼，解决

突出问题，真正把好事办实、把实事办好。不仅确保了工程建设的有序推进，还极大改善了当地百姓的生活环境，提

高了生活质量，彰显了央企的责任担当，助力乡村振兴，谱写了西渝高铁建设的和谐乐章。

多彩西昆 人 DUO CAI XI KUN 文

多彩西昆 · 77 · 西昆高铁建设 中铁一局西渝高铁康渝段站前二标

多彩西昆

西昆高铁建设 · 78 ·

中铁十局西渝高铁康渝段站前十一标

中铁十四局西渝高铁康渝段站前十二标

第九期

中铁北京局西渝高铁康渝段站前五标项目部

郑化宇

副主任：王 睿

樊志强