哈尔滨地铁粉质黏土地层暗挖隧道施工过程中,由于现有国家级技术规范地域适用性差,缺少围岩亚级划分标准,超前支护参数设置不合理,进而导致设计与现场施工脱节、施工组织管理无章可循。针对该工程问题,借助理论分析、现场试验、室内土工试验及数值计算等研究手段,对哈尔滨地铁粉质黏土工程特性开展研究,建立适用于哈尔滨地铁的粉质黏土亚级划分标准;提出了双参数弹性地基梁超前小导管理论模型,并基于此开展了围岩稳定性评价;基于围岩亚级划分标准和稳定性评价结果,开展了超前支护参数优化分析,取得了一定的有益结论。(1)针对哈尔滨地铁工程粉质黏土工程特性认识尚不清楚这一工程问题,基于围岩稳定性指标,开展了哈尔滨地铁粉质黏土亚级划分研究。通过室内土工试验,获取土体物理力学参数;通过物理参数间相关分析和降维分析将物理参数分组;通过灰色关联度分析,确定物理力学参数间的关系,确定分级指标;最后基于K-均值聚类分析,对土体参数进行聚类,确定每个亚级相应的围岩参数,并结合现场施工记录,确定围岩定性指标。(2)基于超前小导管支护作用机理,开展了围岩稳定性评价。建立了超前小导管支护双参数弹性地基梁理论模型,开展了超前小导管作用下了掌子面稳定性评价,基于收敛约束法开展了隧道洞身及衬砌结构安全度评价,研究表明对于V级粉质黏土暗挖隧道在取消超前小导管作用时仍能保证围岩稳定、Ⅵ1粉质黏土暗挖隧道需要借助超前小导管支护以保证围岩稳定、Ⅵ2粉质黏土暗挖隧道由于围岩状态较差,围岩位移较大,需要借助超前管棚或者深孔注浆以保证围岩稳定。(3)通过现场注浆试验、现场对比试验及数值计算等研究方法,分别针对V、Ⅵ1、Ⅵ2级粉质黏土暗挖标准断面地铁隧道开展了超前支护参数优化研究,通过试验研究确定V级围岩下可取消超前小导管支护,Ⅵ1级可将超前小导管布设范围减少至90°,超前小导管最佳长度为3.0m,最佳布设间距为30～40cm,Ⅵ2级超前支护可采用深孔注浆的方式,确保施工安全。