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摘 要：全长16687m的在建天平铁路六盘山隧道为全线第一特长隧道，隧道在DIK85+120～DIK85+295段垂直通过该断层，且在隧道上方地表有一条前河，埋深约80m，在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，在断层线上距离线路430m左右的部位水系发达，地表岩性为砂岩夹砾岩。论文在分析隧道穿越该段施工涌水基础上，提出了并采取了“以抽排为主，小导管四周封堵，强化支护”的综合方案，经济、安全通过了该富水洞段，确保了隧道的施工安全，取得了良好的效果。
关键词：隧道工程；富水大涌水地段；防治措施；施工技术
中图分类号：U45 文献标识码： A
1工程概况
新建天平铁路六盘山隧道位于甘肃省平凉市华亭县六盘山山脉，隧道起讫里程DIK83+498～DIK100+217，全长16719m，为全线最长的小断面越岭隧道。隧道进口位于华亭县麻庵乡三角城左侧河谷内，出口位于华亭县西华镇青林村。隧道全部段落均为下坡，坡率分别为5‰/2752m、6‰/400m、13‰/13550m、0‰/17m。进口端574m为莲花台车站双线隧道。根据区域地质资料及现场调查显示，隧道通过二条区域性大断裂和一条次级断层，二处不整合接触节理密集带等。
六盘山隧道洞身经过地区受地貌单元、地层岩性、地质构造等因素的控制与影响，地下水赋存条件各不相同，水文地质情况比较复杂，地下水分布类型为岩溶裂隙潜水、承压水及构造基岩裂隙潜水。隧道涌水量预测：DIK83+498～DIK86+750段为中等富水区，预测单位正常涌水量5753m3/d，最大涌水量17259 m3/d。DIK86+750～DIK91+050段为弱富水区，预测单位正常涌水量3440 m3/d，最大涌水量10320 m3/d。其中，DIK91+050～DIK93+700段为中等富水区，预测单位正常涌水量3816 m3/d，最大涌水量19080 m3/d。DIK93+700～DIK95+700段为弱富水区，预测单位正常涌水量480 m3/d，最大涌水量960 m3/d。DIK95+700～DIK100+185段为弱富水区，预测单位正常涌水量2085 m3/d，最大涌水量4170 m3/d。进口斜井位于中等富水区，顺坡排水长度203m，预测单位正常涌水量1729 m3/d，最大涌水量5190 m3/d。赵家山斜井工区弱富水区，预测单位正常涌水量931 m3/d，最大涌水量2792 m3/d。湾湾河斜井工区位于中等富水区，预测单位正常涌水量1492 m3/d，最大涌水量19280 m3/d。磨坪斜井工区位于弱富水区，预测单位正常涌水量894 m3/d，最大涌水量2683 m3/d。
2. 隧道穿越用水地段施工技术
2.1 隧道突涌水情况
2011年7月10日凌晨3：00分，六盘山隧道进口进行DIK85+149掌子面钻孔作业，在施工过程中拱顶一直有较大涌水，且拱顶局部存在小坍塌；至8月1日，在掌子面施工至DIK85+163时，拱顶右侧突然出现较大涌水，估计1天涌水量达5500m3。在1台75KW 、7台7.5kw水泵抽水下，洞内依然存在较大积水。为之，结合六盘山隧道进口出水情况，研究其突涌水的治理技术。
2.2 隧道涌水治理总体思路
根据设计地质资料，六盘山隧道进口工区DIK83+500～DIK92+150地层为一套红色碎屑岩建造，岩性主要以红色砂岩为主，局部为砂岩夹砾岩。庄浪至固关F4段层调查及物探测试，推断隧道在DIK85+120～DIK85+295段垂直通过该断层，断层走向为N80°W，倾向南，倾角约40°～50°，断层带宽度175m。目前掌子面开挖为顶部为泥岩夹砾岩（约拱顶以上2m到拱顶以下3m，层厚约5m），下部为砂岩夹砾岩。
由于F4段层为上盘下降下盘上升的正导水断层，且地质主要为砂岩夹砾岩，岩层节理发育，地表水系发育，泉眼多有出露。且在隧道上方地表有一条前河，埋深约80m，在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，在断层线上距离线路430m左右的部位水系发达，地表岩性为砂岩夹砾岩。在掌子面开挖至DIK85+140时，开始出现涌水，随着向平凉方向开挖水量越來越大。进口涌水一部分为基岩裂隙水一部分为地上河补给水。
基于F4断层富水的认识，拟采取以抽排为主，小导管四周封堵，强化支护的综合方案。具体方案为：
（1）加大抽排量，尽快出露作业面；在作业面具备条件下，在右侧距目前掌子面30m处施作集水坑，设抽水泵站。
（2）集水坑正常工作后，在所有渗漏水地段周边进行小导管水泥-水玻璃双液注浆封堵施工；其后遵循“弱爆破、短进尺、强支护、快封闭”原则，按V级围岩进行施工，鉴于拱顶泥岩在水的作用下不断坍落，采用超前小导管，并注水泥-水玻璃双液浆。
由于赵家山斜井工区天水方向也出现较大的渗漏水，考虑到掌子面前方洞段仍会有大量渗水或涌水，本治水方案要综合考虑，抽排水设备及能力要满足斜井及正洞的渗、涌水要求，即要有足够的抽排水富余量。地表补给的河流水的防治。
抽排水需配备多台大功率水泵，进入正洞后，砼施工需采用砼输送泵，用电量增加，因此洞内需综合考虑洞内各种电气设备的用电量，并有富余。
2.3隧道涌水治理技术
2.3.1 泵站（集水坑）设计
泵站（集水坑）设在距目前掌子面50米处右侧，泵站设置要考虑2台75KW水泵放置的空间，沿线路方向长5.5m，垂直线路方向宽8m，高4.5m；其中，近中线侧2m宽不深挖，与水沟底持平，作为置放水泵用；内侧6m宽度范围为集水坑，坑深2m，坑底采用2cm厚M7.5砂浆抹面, 集水坑蓄水量约70m3。泵站洞室开挖后，洞壁施作2.5m长Φ22砂浆锚杆，采用Ⅰ12工字钢钢架支撑，间距80cm，钢架间采用Φ22钢筋纵向连接，喷射20cm厚C25砼封闭岩面，内壁锚杆挂网并喷砼，以保证安全。水泵底座设计如下，水泵底座平台采用4根Ⅰ12工字钢等距排架,宽度1.2m，横向采用8mm厚钢板连接,并与水泵底座连接在一起。工字钢排架设4根［16槽钢立柱支腿，立柱埋于斜井隧底围岩内，并填塞锚固剂或砂浆固结。泵站设2台75KW水泵，1台55KW水泵（应急备用），2.2～7.5KW水泵7台；由2台7.5KW小功率水泵抽水至集水坑，再由大功率水泵将水抽排至洞外。另外的小泵直接排至洞外。抽水管采用Φ200钢管，钢管自水泵接出，设弯管绕过泵站洞室曲壁段，贴壁上下布置，共2根，接至洞外排水沟，小水泵采用Φ100软管直接将水抽排至洞外排水沟。
2.3.2 变电室设计
由于仰拱、边墙及二衬砼等施工需用砼输送泵等电气设备，用电量增加，平凉方向为下坡，如果渗、涌水量较大，需抽排水，因此排水需单独增加一台变压器。集水泵站配备500KVA变压器一台，500KVA配电柜一个，500KVA无功补偿柜一个，蒸汽断路器一个。高压电缆采用502BLV，电缆长度根据实际需要确定，布设在目前的低压线上方，与低压线距1米，采用绝缘材料固定在墙壁上，并设警示标志。在线路右侧开挖小洞室作为配电室，即其与泵站设在同侧，距泵站20～30米。配电室沿斜井轴向长4米，垂直斜井轴向宽3.5米，高2.5米。洞室开挖后施作锚杆挂网喷砼5cm封闭岩面。配电室安装双开门，上锁，由专业电工管理。
2.4 施工方案
2.4.1 隧道掘进施工技术
在施工中为了保证安全，采用短台阶法开挖，短台阶法施工将断面分为三个台阶。每个台阶长度定为2m，为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动，拱部及边墙采用光面爆破。所有的开挖均采用自制的钻爆台架、YT28风动凿岩机钻孔。根据断面尺寸，第一台阶开挖高度定为3.75m，第二台阶高度定为4m，自内轨顶面至仰拱底为第三台阶，高度为2.4m。当第一台阶开挖进尺达到2m时，同时开挖第一和第二台阶，当第二台阶与第三台阶拉开2m时，第三台阶分左右错开开挖，错开距离不小于2m。
为控制超欠挖及减少对围岩的扰动，拱部弧形及边墙周边均采用光面爆破，在开挖过程中严格控制周边眼间距和装药量，开挖进尺根据围岩稳定性确定为2榀型钢拱架的间距，即0.5m，边墙按型钢拱架的加工单元分三个台阶施工，每个台阶相距2m，左右边墙错开2m。在破碎松散岩体中施作超前钻孔，打入小导管，并压注具有胶凝性质的浆液，浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中，并将其中的空气、水分排出，使松散破碎体胶结、胶化，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性;使超前小导管与固结体形成一个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工。
采用4m/根的φ42mm钢管，小导管布设在拱部，外插角5°～10°，环向间距40cm，纵向环距不大于3m，即每施作一排小导管，开挖支护2.5～3m；压注水泥－水玻璃双液浆，采用425#普通硅酸盐水泥，在浆液中掺水泥用量 3～5%的水玻璃，以缩短浆液的胶化固结时间，控制浆液的扩散范围。
2.4.2 锚喷初期支护
初期支护参数，起拱线以上系统锚杆采用3m/根的φ25型带排气装置的中空注浆锚杆，边墙采用φ22全长粘结式全螺纹砂浆锚杆，纵、环向间距均为100cm，梅花型布置；拱墙设型钢拱架，间距80cm，型钢拱架每侧拱脚设两根3m/根的φ42锁脚锚管；挂φ8钢筋网，网格尺寸为20cm×20cm，喷射混凝土厚 25cm。喷混凝土采用混凝土喷射机，压力为0.2～0.4MPa。水泥及细骨料：采用425普通硅酸盐水泥；砂选用颗粒坚硬、干净的中、粗砂，符合国家二级筛分标准，细度模数大于2.5，含水率控制在5-7%。碎石选用坚硬耐久、最大粒径不大于15mm的碎石粗骨料。水灰比过大、过小都会使混凝土回弹量增加，浪费大量的材料；因此水灰比经现场试验确定。开挖后，为缩短围岩暴露时间，防止围岩进一步风化，先初喷3～5cm厚混凝土封闭围岩；待型钢拱架及钢筋网安设好后，再喷混凝土10～12cm。最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷至设计厚度。在初喷混凝土封闭围岩后，按设计布设锚杆和注浆，锚杆孔位误差控制在规定的误差范围之内。型钢拱架按设计要求分节加工成型，型钢拱架节间通过15mm钢板螺栓联接。
2.4.3 地表加固止水
由于本区域内区间隧道围岩受地质条件影响，地质主要为砂岩夹砾岩，岩层节理发育，地表水系发育，泉眼多有出露。隧道上方地表有一条前河，在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，埋深约80m，在断层线上距离线路430m左右DIK85+200~DIK85+400段部位水系发达，埋深约90m，地表岩性为砂岩夹砾岩，透水性强，出于施工安全和工期压力等因素考虑，在进口工区和赵家山斜井剩余段落施工前对地表距离线路430m左右DIK85+200~DIK85+400段范围内，在河流通过断层处河流两侧及河底采用地表注浆止水，以此方案减少地表水对断层施工的影响。
2.4.4初期支护帷幕注浆止水
根据隧道“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”的防排水原则，该段宜采取“以堵为主，限量排放”的注浆堵水方案，自DIK85+149开始在涌水地段，采用“开挖后加固圈3m径向注浆”。注浆孔按浆液按扩散半径R=2.0m计算布设，注浆孔按梅花型布置，孔口环向间距约120cm，孔底环向间距约190cm，纵向间距120cm。单孔注浆深度3.0m，全断面布置注浆孔20个，注浆总长60m，平均每延米注浆孔17个。注浆孔采用风机钻孔，方向为隧道断面径向，孔径为52mm，比小导管外径大2mm。钻孔孔位最大允许偏差为50mm，钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5%，即150mm。 小导管采用φ50mm(外径)，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长100cm。小导管安设在孔口，用锚固剂锚固牢，外露10cm以便于注浆操作。小导管孔口处焊接闸阀式止浆阀。注浆初期选择：P1～P3=1.3～1.7Mpa作为参考使用值，转入正常注浆后，根据注浆中的具体情况再加以修正，选择合适的注浆压力。
2.4.5 安全保证措施
开挖必须边探边挖，即在开挖前要采用水平地质钻机或超前炮孔（6m）探明掌子面前方的富水情况，同时爆破引线要适当加长，爆破时所有作业人员必须撤到安全距離或洞外，以保证安全。施工均应遵循“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭”的原则施工，严格按施工方案和技术交底作业，保证安全。通过断层地段的各施工工序之间的距离必须满足设计和规范要求，仰拱距掌子面距离不得大于40米，二衬距掌子面距离不得大于70米，尽快使衬砌全断面封闭，减少岩层暴露、松动和地压增大。
断层地段采用台阶法开挖，上台阶开挖每循环开挖支护进尺不得大于1榀钢架间距，下台阶每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距，仰拱开挖前必须完成锁脚锚管，每循环开挖进尺不得大于3米。开挖爆破时必须遵循 “弱爆破、短进尺、强支护、快封闭”的原则，合理选择爆破参数，在施工中根据光爆效果随时调整炮眼数量、深度间距及装药量，减少爆破对围岩的扰动。在断层掌子面施工过程中，除安装施工必备的风管、水管、电缆和通风袋外，另外增设一条φ200mm的钢管，钢管内铺设电话线，在掌子面附近安设电话机，以保证发生危险时洞内外的沟通和联系。在靠近掌子面的避车洞内，要存放能保证工班应急10天的食品，并且食品每天要有专人更换。
3. 结论
全长16687m的在建天平铁路六盘山隧道为全线第一特长隧道，隧道位于六盘山中山区，隧道洞身经过地区受地貌单元、地层岩性、地质构造等因素的控制与影响，地下水赋存条件各不相同，水文地质情况比较复杂，地下水分布类型为岩溶裂隙潜水、承压水及构造基岩裂隙潜水。根据设计地质资料，六盘山隧道进口工区DIK83+500～DIK92+150地层为一套红色碎屑岩建造，隧道在DIK85+120～DIK85+295段垂直通过该断层，且在隧道上方地表有一条前河，埋深约80m，在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，在断层线上距离线路430m左右的部位水系发达，地表岩性为砂岩夹砾岩。2011年7月10日六盘山隧道进口进行DIK85+149掌子面钻孔作业，在施工过程中拱顶一直有较大涌水，且拱顶局部存在小坍塌；至8月1日，在掌子面施工至DIK85+163时，拱顶右侧突然出现较大涌水，估计1天涌水量达5500m3。在分析隧道涌水基础上，提出了并采取了“以抽排为主，小导管四周封堵，强化支护”的综合方案，经济、安全通过了该富水洞段。六盘山隧道进口涌水综合治理技术为类似工程的施工提供了参考。
参考文献
[1] 王梦恕. 中国隧道及地下工程修建技术.北京：人民交通出版社，2010：30-32.
[2] 铁铁一局集团有限公司. 铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008. 北京：中国铁道出版社，2008：150-159.
[3] 蒋成海,吴湘滨,黄栋良,张慧. 雪峰山隧道浅埋段隧道涌水对生态环境影响研究[J]. 中南公路工程,2006,01:34-37.
[4] 孙谋,刘维宁. 隧道涌水对围岩特性影响分析[J]. 隧道建设,2008,02:143-147.
[5] 林传年,李利平,韩行瑞. 复杂岩溶地区隧道涌水预测方法研究[J]. 岩石力学与工程学报,2008,07:1469-1476.
[6] 邓百洪,方建勤. 隧道涌水预测方法的研究[J]. 公路交通技术,2005,03:161-163.
[7]徐则民,黄润秋,范柱国,吴培关. 深埋岩溶隧道涌水最大水头压力评估[J]. 地球科学进展,2004,S1:363-367.
[8]郑黎明. 隧道涌水灾害预测的随机性数学模型方法[J]. 西南交通大学学报,1998,03:41-46.
关键词：隧道工程；富水大涌水地段；防治措施；施工技术
中图分类号：U45 文献标识码： A
1工程概况
新建天平铁路六盘山隧道位于甘肃省平凉市华亭县六盘山山脉，隧道起讫里程DIK83+498～DIK100+217，全长16719m，为全线最长的小断面越岭隧道。隧道进口位于华亭县麻庵乡三角城左侧河谷内，出口位于华亭县西华镇青林村。隧道全部段落均为下坡，坡率分别为5‰/2752m、6‰/400m、13‰/13550m、0‰/17m。进口端574m为莲花台车站双线隧道。根据区域地质资料及现场调查显示，隧道通过二条区域性大断裂和一条次级断层，二处不整合接触节理密集带等。
六盘山隧道洞身经过地区受地貌单元、地层岩性、地质构造等因素的控制与影响，地下水赋存条件各不相同，水文地质情况比较复杂，地下水分布类型为岩溶裂隙潜水、承压水及构造基岩裂隙潜水。隧道涌水量预测：DIK83+498～DIK86+750段为中等富水区，预测单位正常涌水量5753m3/d，最大涌水量17259 m3/d。DIK86+750～DIK91+050段为弱富水区，预测单位正常涌水量3440 m3/d，最大涌水量10320 m3/d。其中，DIK91+050～DIK93+700段为中等富水区，预测单位正常涌水量3816 m3/d，最大涌水量19080 m3/d。DIK93+700～DIK95+700段为弱富水区，预测单位正常涌水量480 m3/d，最大涌水量960 m3/d。DIK95+700～DIK100+185段为弱富水区，预测单位正常涌水量2085 m3/d，最大涌水量4170 m3/d。进口斜井位于中等富水区，顺坡排水长度203m，预测单位正常涌水量1729 m3/d，最大涌水量5190 m3/d。赵家山斜井工区弱富水区，预测单位正常涌水量931 m3/d，最大涌水量2792 m3/d。湾湾河斜井工区位于中等富水区，预测单位正常涌水量1492 m3/d，最大涌水量19280 m3/d。磨坪斜井工区位于弱富水区，预测单位正常涌水量894 m3/d，最大涌水量2683 m3/d。
2. 隧道穿越用水地段施工技术
2.1 隧道突涌水情况
2011年7月10日凌晨3：00分，六盘山隧道进口进行DIK85+149掌子面钻孔作业，在施工过程中拱顶一直有较大涌水，且拱顶局部存在小坍塌；至8月1日，在掌子面施工至DIK85+163时，拱顶右侧突然出现较大涌水，估计1天涌水量达5500m3。在1台75KW 、7台7.5kw水泵抽水下，洞内依然存在较大积水。为之，结合六盘山隧道进口出水情况，研究其突涌水的治理技术。
2.2 隧道涌水治理总体思路
根据设计地质资料，六盘山隧道进口工区DIK83+500～DIK92+150地层为一套红色碎屑岩建造，岩性主要以红色砂岩为主，局部为砂岩夹砾岩。庄浪至固关F4段层调查及物探测试，推断隧道在DIK85+120～DIK85+295段垂直通过该断层，断层走向为N80°W，倾向南，倾角约40°～50°，断层带宽度175m。目前掌子面开挖为顶部为泥岩夹砾岩（约拱顶以上2m到拱顶以下3m，层厚约5m），下部为砂岩夹砾岩。
由于F4段层为上盘下降下盘上升的正导水断层，且地质主要为砂岩夹砾岩，岩层节理发育，地表水系发育，泉眼多有出露。且在隧道上方地表有一条前河，埋深约80m，在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，在断层线上距离线路430m左右的部位水系发达，地表岩性为砂岩夹砾岩。在掌子面开挖至DIK85+140时，开始出现涌水，随着向平凉方向开挖水量越來越大。进口涌水一部分为基岩裂隙水一部分为地上河补给水。
基于F4断层富水的认识，拟采取以抽排为主，小导管四周封堵，强化支护的综合方案。具体方案为：
（1）加大抽排量，尽快出露作业面；在作业面具备条件下，在右侧距目前掌子面30m处施作集水坑，设抽水泵站。
（2）集水坑正常工作后，在所有渗漏水地段周边进行小导管水泥-水玻璃双液注浆封堵施工；其后遵循“弱爆破、短进尺、强支护、快封闭”原则，按V级围岩进行施工，鉴于拱顶泥岩在水的作用下不断坍落，采用超前小导管，并注水泥-水玻璃双液浆。
由于赵家山斜井工区天水方向也出现较大的渗漏水，考虑到掌子面前方洞段仍会有大量渗水或涌水，本治水方案要综合考虑，抽排水设备及能力要满足斜井及正洞的渗、涌水要求，即要有足够的抽排水富余量。地表补给的河流水的防治。
抽排水需配备多台大功率水泵，进入正洞后，砼施工需采用砼输送泵，用电量增加，因此洞内需综合考虑洞内各种电气设备的用电量，并有富余。
2.3隧道涌水治理技术
2.3.1 泵站（集水坑）设计
泵站（集水坑）设在距目前掌子面50米处右侧，泵站设置要考虑2台75KW水泵放置的空间，沿线路方向长5.5m，垂直线路方向宽8m，高4.5m；其中，近中线侧2m宽不深挖，与水沟底持平，作为置放水泵用；内侧6m宽度范围为集水坑，坑深2m，坑底采用2cm厚M7.5砂浆抹面, 集水坑蓄水量约70m3。泵站洞室开挖后，洞壁施作2.5m长Φ22砂浆锚杆，采用Ⅰ12工字钢钢架支撑，间距80cm，钢架间采用Φ22钢筋纵向连接，喷射20cm厚C25砼封闭岩面，内壁锚杆挂网并喷砼，以保证安全。水泵底座设计如下，水泵底座平台采用4根Ⅰ12工字钢等距排架,宽度1.2m，横向采用8mm厚钢板连接,并与水泵底座连接在一起。工字钢排架设4根［16槽钢立柱支腿，立柱埋于斜井隧底围岩内，并填塞锚固剂或砂浆固结。泵站设2台75KW水泵，1台55KW水泵（应急备用），2.2～7.5KW水泵7台；由2台7.5KW小功率水泵抽水至集水坑，再由大功率水泵将水抽排至洞外。另外的小泵直接排至洞外。抽水管采用Φ200钢管，钢管自水泵接出，设弯管绕过泵站洞室曲壁段，贴壁上下布置，共2根，接至洞外排水沟，小水泵采用Φ100软管直接将水抽排至洞外排水沟。
2.3.2 变电室设计
由于仰拱、边墙及二衬砼等施工需用砼输送泵等电气设备，用电量增加，平凉方向为下坡，如果渗、涌水量较大，需抽排水，因此排水需单独增加一台变压器。集水泵站配备500KVA变压器一台，500KVA配电柜一个，500KVA无功补偿柜一个，蒸汽断路器一个。高压电缆采用502BLV，电缆长度根据实际需要确定，布设在目前的低压线上方，与低压线距1米，采用绝缘材料固定在墙壁上，并设警示标志。在线路右侧开挖小洞室作为配电室，即其与泵站设在同侧，距泵站20～30米。配电室沿斜井轴向长4米，垂直斜井轴向宽3.5米，高2.5米。洞室开挖后施作锚杆挂网喷砼5cm封闭岩面。配电室安装双开门，上锁，由专业电工管理。
2.4 施工方案
2.4.1 隧道掘进施工技术
在施工中为了保证安全，采用短台阶法开挖，短台阶法施工将断面分为三个台阶。每个台阶长度定为2m，为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动，拱部及边墙采用光面爆破。所有的开挖均采用自制的钻爆台架、YT28风动凿岩机钻孔。根据断面尺寸，第一台阶开挖高度定为3.75m，第二台阶高度定为4m，自内轨顶面至仰拱底为第三台阶，高度为2.4m。当第一台阶开挖进尺达到2m时，同时开挖第一和第二台阶，当第二台阶与第三台阶拉开2m时，第三台阶分左右错开开挖，错开距离不小于2m。
为控制超欠挖及减少对围岩的扰动，拱部弧形及边墙周边均采用光面爆破，在开挖过程中严格控制周边眼间距和装药量，开挖进尺根据围岩稳定性确定为2榀型钢拱架的间距，即0.5m，边墙按型钢拱架的加工单元分三个台阶施工，每个台阶相距2m，左右边墙错开2m。在破碎松散岩体中施作超前钻孔，打入小导管，并压注具有胶凝性质的浆液，浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中，并将其中的空气、水分排出，使松散破碎体胶结、胶化，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性;使超前小导管与固结体形成一个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工。
采用4m/根的φ42mm钢管，小导管布设在拱部，外插角5°～10°，环向间距40cm，纵向环距不大于3m，即每施作一排小导管，开挖支护2.5～3m；压注水泥－水玻璃双液浆，采用425#普通硅酸盐水泥，在浆液中掺水泥用量 3～5%的水玻璃，以缩短浆液的胶化固结时间，控制浆液的扩散范围。
2.4.2 锚喷初期支护
初期支护参数，起拱线以上系统锚杆采用3m/根的φ25型带排气装置的中空注浆锚杆，边墙采用φ22全长粘结式全螺纹砂浆锚杆，纵、环向间距均为100cm，梅花型布置；拱墙设型钢拱架，间距80cm，型钢拱架每侧拱脚设两根3m/根的φ42锁脚锚管；挂φ8钢筋网，网格尺寸为20cm×20cm，喷射混凝土厚 25cm。喷混凝土采用混凝土喷射机，压力为0.2～0.4MPa。水泥及细骨料：采用425普通硅酸盐水泥；砂选用颗粒坚硬、干净的中、粗砂，符合国家二级筛分标准，细度模数大于2.5，含水率控制在5-7%。碎石选用坚硬耐久、最大粒径不大于15mm的碎石粗骨料。水灰比过大、过小都会使混凝土回弹量增加，浪费大量的材料；因此水灰比经现场试验确定。开挖后，为缩短围岩暴露时间，防止围岩进一步风化，先初喷3～5cm厚混凝土封闭围岩；待型钢拱架及钢筋网安设好后，再喷混凝土10～12cm。最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷至设计厚度。在初喷混凝土封闭围岩后，按设计布设锚杆和注浆，锚杆孔位误差控制在规定的误差范围之内。型钢拱架按设计要求分节加工成型，型钢拱架节间通过15mm钢板螺栓联接。
2.4.3 地表加固止水
由于本区域内区间隧道围岩受地质条件影响，地质主要为砂岩夹砾岩，岩层节理发育，地表水系发育，泉眼多有出露。隧道上方地表有一条前河，在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，埋深约80m，在断层线上距离线路430m左右DIK85+200~DIK85+400段部位水系发达，埋深约90m，地表岩性为砂岩夹砾岩，透水性强，出于施工安全和工期压力等因素考虑，在进口工区和赵家山斜井剩余段落施工前对地表距离线路430m左右DIK85+200~DIK85+400段范围内，在河流通过断层处河流两侧及河底采用地表注浆止水，以此方案减少地表水对断层施工的影响。
2.4.4初期支护帷幕注浆止水
根据隧道“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”的防排水原则，该段宜采取“以堵为主，限量排放”的注浆堵水方案，自DIK85+149开始在涌水地段，采用“开挖后加固圈3m径向注浆”。注浆孔按浆液按扩散半径R=2.0m计算布设，注浆孔按梅花型布置，孔口环向间距约120cm，孔底环向间距约190cm，纵向间距120cm。单孔注浆深度3.0m，全断面布置注浆孔20个，注浆总长60m，平均每延米注浆孔17个。注浆孔采用风机钻孔，方向为隧道断面径向，孔径为52mm，比小导管外径大2mm。钻孔孔位最大允许偏差为50mm，钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5%，即150mm。 小导管采用φ50mm(外径)，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长100cm。小导管安设在孔口，用锚固剂锚固牢，外露10cm以便于注浆操作。小导管孔口处焊接闸阀式止浆阀。注浆初期选择：P1～P3=1.3～1.7Mpa作为参考使用值，转入正常注浆后，根据注浆中的具体情况再加以修正，选择合适的注浆压力。
2.4.5 安全保证措施
开挖必须边探边挖，即在开挖前要采用水平地质钻机或超前炮孔（6m）探明掌子面前方的富水情况，同时爆破引线要适当加长，爆破时所有作业人员必须撤到安全距離或洞外，以保证安全。施工均应遵循“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭”的原则施工，严格按施工方案和技术交底作业，保证安全。通过断层地段的各施工工序之间的距离必须满足设计和规范要求，仰拱距掌子面距离不得大于40米，二衬距掌子面距离不得大于70米，尽快使衬砌全断面封闭，减少岩层暴露、松动和地压增大。
断层地段采用台阶法开挖，上台阶开挖每循环开挖支护进尺不得大于1榀钢架间距，下台阶每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距，仰拱开挖前必须完成锁脚锚管，每循环开挖进尺不得大于3米。开挖爆破时必须遵循 “弱爆破、短进尺、强支护、快封闭”的原则，合理选择爆破参数，在施工中根据光爆效果随时调整炮眼数量、深度间距及装药量，减少爆破对围岩的扰动。在断层掌子面施工过程中，除安装施工必备的风管、水管、电缆和通风袋外，另外增设一条φ200mm的钢管，钢管内铺设电话线，在掌子面附近安设电话机，以保证发生危险时洞内外的沟通和联系。在靠近掌子面的避车洞内，要存放能保证工班应急10天的食品，并且食品每天要有专人更换。
3. 结论
全长16687m的在建天平铁路六盘山隧道为全线第一特长隧道，隧道位于六盘山中山区，隧道洞身经过地区受地貌单元、地层岩性、地质构造等因素的控制与影响，地下水赋存条件各不相同，水文地质情况比较复杂，地下水分布类型为岩溶裂隙潜水、承压水及构造基岩裂隙潜水。根据设计地质资料，六盘山隧道进口工区DIK83+500～DIK92+150地层为一套红色碎屑岩建造，隧道在DIK85+120～DIK85+295段垂直通过该断层，且在隧道上方地表有一条前河，埋深约80m，在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，在断层线上距离线路430m左右的部位水系发达，地表岩性为砂岩夹砾岩。2011年7月10日六盘山隧道进口进行DIK85+149掌子面钻孔作业，在施工过程中拱顶一直有较大涌水，且拱顶局部存在小坍塌；至8月1日，在掌子面施工至DIK85+163时，拱顶右侧突然出现较大涌水，估计1天涌水量达5500m3。在分析隧道涌水基础上，提出了并采取了“以抽排为主，小导管四周封堵，强化支护”的综合方案，经济、安全通过了该富水洞段。六盘山隧道进口涌水综合治理技术为类似工程的施工提供了参考。
参考文献
[1] 王梦恕. 中国隧道及地下工程修建技术.北京：人民交通出版社，2010：30-32.
[2] 铁铁一局集团有限公司. 铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008. 北京：中国铁道出版社，2008：150-159.
[3] 蒋成海,吴湘滨,黄栋良,张慧. 雪峰山隧道浅埋段隧道涌水对生态环境影响研究[J]. 中南公路工程,2006,01:34-37.
[4] 孙谋,刘维宁. 隧道涌水对围岩特性影响分析[J]. 隧道建设,2008,02:143-147.
[5] 林传年,李利平,韩行瑞. 复杂岩溶地区隧道涌水预测方法研究[J]. 岩石力学与工程学报,2008,07:1469-1476.
[6] 邓百洪,方建勤. 隧道涌水预测方法的研究[J]. 公路交通技术,2005,03:161-163.
[7]徐则民,黄润秋,范柱国,吴培关. 深埋岩溶隧道涌水最大水头压力评估[J]. 地球科学进展,2004,S1:363-367.
[8]郑黎明. 隧道涌水灾害预测的随机性数学模型方法[J]. 西南交通大学学报,1998,03:41-46.