新建九景衢铁路歇岭隧道位于浙江省开化县境内，为双线隧道，全长996m，进口设计路肩高程为181.500m，出口设计路肩高程为187.100m，隧道埋深以DK228+820处为最深，达115m，围岩等级为III～V级。其中出口段埋深-4～3m主要为钙质泥岩夹灰岩，围岩条件较好，山体自然坡度约40°～50°，山上植被发育，多为灌木及小乔木。地下水类型主要为基岩裂隙水，地表有冲沟，无明水，汇水面积不大。原设计方案为水泥土反压回填，但考虑该段位于半山腰，便道修筑困难，施工工期长，施工成本高。因此，为了保证该浅埋段隧道施工的安全性和经济性，有必要对隧道开挖施工方法展开研究。出口段隧道纵断面如图1所示。

　　 考虑歇岭隧道该浅埋段工程地质特点，提出采用半明半暗法施工;基于有限元软件FLAC3D，对隧道开挖施工进行了模拟分析，并将数值模拟计算结果与现场实测结果作了对比，为施工设计提供依据。

　　 在保证围岩稳定以及减少对围岩扰动的前提下，选择恰当的开挖方法或掘进方式，并尽量提高掘进速度。考虑本浅埋段地质特点，提出半明半暗施工方法，整体施工过程:施工准备→清理地表及施作截水天沟→地表边坡防护→上台阶开挖及支护→中下台阶开挖及初期支护→仰拱施工→二次衬砌→回填及地表处理→施工地表排水设施。

　　 该浅埋段采用三台阶法开挖，上台阶采用明挖法施工，中下台阶采用暗挖法施工。开挖与支护顺序如图2所示，施工步骤如下:(1)明挖法开挖上台阶部分(1)，并施作钢架及初期支护;(2)暗挖中台阶部分(2)，并施作初期支护和临时钢架;(3)暗挖下台阶部分(3)，并施作初期支护和临时钢架;(4)施作该段仰拱。

　　 上台阶开挖与边仰坡开挖一同进行，从地表向下开挖至上台阶位置。开挖分层、分段进行，高度控制在3m左右，必须保证边仰坡的稳定。边仰坡开挖每完成1个开挖阶段后要及时支护，施工顺序:初喷混凝土→锚杆施工→挂设钢筋网→补喷混凝土至设计厚度，支护参数如表1所示。明暗分界直立开挖面支护与边仰坡支护相同。

　　 开挖后在隧道位置安装型钢拱架，拱架外侧绑木板挂钢筋网施作拱部喷射混凝土。

　　 1)架立拱架时必须按设计要求控制好拱架中线、标高及其与隧道中线的垂直面。拱脚处做好地基处理。上台阶支护采用I22b工字钢架，钢架间采用22钢筋以“八”字形焊接牢固，中心间距0.6m，锁脚采用42×3.5×4无缝钢管，配合U形筋与钢架固定牢靠。

　　 2)钢筋网在洞外点焊成(0.5～0.8)m×2.0m的网片，搬运至洞内铺挂，网片与网片之间钢筋搭接长度不小于1个网孔，并与锚杆接触的钢筋进行点焊。

　　 3)钢架安装完毕，在其外部覆盖防水板并固定，在钢架内进行喷射混凝土作业直至设计厚度。喷射混凝土采用湿喷工艺。

　　 洞内二次衬砌及时跟近，若线路右侧偏移较大时可先浇筑该浅埋段二次衬砌，以保证施工安全。二次衬砌厚度仰拱为70cm，拱墙为65cm，使用C35钢筋混凝土;环向主筋采用22螺纹钢筋，间距12.5cm，套筒连接;纵向分布筋采用14螺纹钢筋，间距25cm，且与主筋绑扎固定;连系筋采用8圆钢，每个结点1个连系筋与主筋及分布筋绑扎固定;钢筋净保护层厚度为5cm，双层钢筋，仰拱钢筋排距为56cm，拱墙钢筋排距为51cm。

　　 洞内二次衬砌浇筑完成且达到设计强度后才能进行回填，挖机从线路侧面开进浅埋段，两侧回填高差控制在50cm以内，每层回填厚度≤30cm，回填土石密度≥0.8，回填料人工筛选不得掺杂草根木棍等尖锐物靠近防水层，挖机配合小型打夯机操作，回填坡度顺沿山体坡度。

　　 采用FLAC3D有限元软件对隧道进行二维断面开挖模拟。根据弹塑性理论，地下空间的开挖仅对距开挖中心点3～5倍跨度范围内的围岩产生影响，因此，模型计算范围:左边界和下边界距隧道开挖断面轮廓30m，右边界距隧道开挖断面轮廓35m，且由于该隧道为浅埋隧道，模型向上取至地表，并根据地表地形特点进行适当简化处理。

　　 模型采用位移边界条件:四周水平位移固定(u_x=0)，底部固定(u_x=0,u_z=0)，地表为自由边界，不受约束。在FLAC3D软件中建立数值模型，如图3所示。

　　 数值计算区域为V级围岩，计算时假设围岩为均质的连续介质。系统锚杆根据文献[5]采用等效法:即通过提高围岩的物理力学参数来模拟。初支、仰拱的物理力学性质根据等效截面法进行计算，即将钢拱架、钢筋等的弹性模量折算给混凝土，最后得出支护结构的物理力学参数如表2所示。

　　 提取各施工工序下初期支护和二次衬砌的最大主应力最大值和最小主应力最小值，如表3所示。计算初期支护(28cm厚喷射混凝土+20cm×20cm6钢筋网)的抗拉强度为536.5kN，抗压强度为3 370kN。

　　 通过比较可知，在施工过程中初期支护的最大主应力最大值始终小于抗拉强度，最小主应力最小值始终小于抗压强度，所以初期支护满足安全性要求。二次衬砌(65cm厚C35混凝土+HRB400钢筋)的强度远大于初期支护，而最大主应力的最大值只有200kN、最小主应力最小值只有-200kN，所以二次衬砌同样满足安全性要求。

　　 对隧道初期支护的监测点位移数据进行读取，监测点选取如图4所示，将得到位移数据形成如图5～9所示。

　　 由图5分析可知:监测点的竖直位移随施工过程呈现波动，大致可以分4个阶段:(1)第1阶段中台阶施工上台阶初期支护受影响较大，拱脚下沉，拱顶隆起。(2)第2阶段下台阶施工监测点的竖直位移增量均>0，位移曲线上行。(3)第3阶段二次衬砌施作初期支护位移无明显变化。(4)第4阶段回填施工监测点位移增量均为负值，位移曲线下行。

　　 监测点竖直位移最大值出现在二衬施作时的拱顶，值为2.25cm;最小值出现在回填施工之后的右拱脚部位，值为-1.75cm左右。

　　 由图5～9综合分析可得，初支各部位在整个施工过程中水平和竖直位移变化均在2.5～-2.0cm范围内，可总结在施工过程中，按要求正确施工的情况下，本施工方法是安全、有效可行的。

　　 在施工过程中对歇岭隧道该施工段DK229+207断面进行了隧道监控量测，以控制围岩变形，确保安全施工。通过现场测试结果得到隧道变形时间曲线如图10所示，与数值计算结果相比，两者较为吻合。

　　 本施工方法最大的优点是不需要修建洞外便道，快速、节约成本，安全性也可靠。除节省便道修建费用外，本工法每延米综合单价比原设计4步CD法减少18 100元，本段共26m，成本共减少47万元(不含便道修建费用)，取得了较好的经济效益。其次采用本施工方法避免了重复填挖方及修建施工便道，缩短了工期，同时对山体及地表环境保护和防止水土流失起到很好的作用。

　　 1)由于歇岭隧道出口浅埋段，隧道埋深浅，位于半山腰，便道施工困难，原设计方案为水泥土反压回填，施工工期长，施工成本高。本文提出采用半明半暗法施工方法，数值模拟计算结果显示，上台阶初期支护受中下台阶施工影响明显，开挖施工时需注意弱爆破、勤测量;在回填阶段隧道整体结构变形明显，施工按要求进行并提高对变形监测的关注及控制。

　　 2)现场测试结果显示，数值计算值与实测值基本吻合。工程实践表明:歇岭隧道出口浅埋段采用半明半暗施工方法是合理的，该工法能够有效控制隧道开挖变形、降低施工成本、缩短工期，保证隧道施工稳定和安全。