小凈距隧道特點、施工方法及注意要點

馮明偉

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

1 工程概況

本文以二廣高速公路懷集至三水段石川坑小凈距隧道為例，該隧道地處廣寧與懷集兩縣交界位置，地處山嶺重丘區(qū)。左線隧道長512.47m，右線隧道長503.89m。石川坑隧道左線懷集端位于R=1350m 的圓曲線上，右線懷集端位于R=1444.97m 的圓曲線上。設(shè)計速度：80km/h，隧道內(nèi)輪廓凈高：7.83m，內(nèi)輪廓凈寬：14.66m。山體植被茂密，主要生長竹林、松樹和雜草，隧址地面標(biāo)高170.0-314.0m,最大相對高差144.0m,最大埋深約128 m。該隧道通過的圍巖級別為II 級到V 級，圍巖較為復(fù)雜多變。

2 工程及工藝特點

小凈距隧道指上下行雙洞隧道凈距較小，不能滿足分離式獨立雙洞間的最小凈距，不能按獨立雙洞考慮的隧道結(jié)構(gòu)。石川坑隧道左、右線分離布設(shè)，最小凈距18米，小于1.5 倍隧道開挖斷面的寬度，屬于小凈距隧道，雙洞的中間巖柱寬度介于連拱隧道和分離隧道之間。由于雙洞間凈距較小，施工相互影響大，對于長、特長隧道不宜采用。同時該隧址區(qū)為山嶺重丘區(qū)，受地形的限制路線分幅展線十分困難，在這種情況下，小凈距隧道顯示出了優(yōu)勢，與分離式隧道型式相比 ，隧道兩端接線的長度大大縮短，與雙連拱隧道相比，簡化了施工工序，節(jié)約了工程工期和造價。

石川坑隧道針對小凈距施工特點，重點考慮中間巖柱的保護和加固，采用水平錨桿加固措施。對于隧道IV、V 級軟弱圍巖、淺埋偏壓地段及斷層破碎帶地段，設(shè)計中采用了以下技術(shù)措施予以加強：

2.1 增設(shè)仰拱。

2.2 增設(shè)格柵鋼架或工字鋼。

2.3 超前支護采用長管棚、雙層短管棚、小導(dǎo)管注漿或鋼插管。

2.4 開挖過程中進行超前地質(zhì)預(yù)報，提前掌握掌子面前方的地質(zhì)、水文條件，及時采取相應(yīng)的支護技術(shù)措施。

2.5 左、右線隧道開挖拉開距離，掌子面間距根據(jù)圍巖條件大于2D（D 為隧道開挖寬度），施工中按大于45米控制。開挖前隧道初次支護完成并達到設(shè)計強度，后開挖隧道方能進行開挖。

2.6 為了防止由于左右線隧道間距小，隧道開挖時先開挖的隧道初期支護受后開挖隧道爆破影響而引起開裂以及破壞隧道中間巖柱的穩(wěn)定，開挖隧道對先行開挖隧道初期支護爆破震動速度限制為15m/s，相鄰爆破分段起爆間隔時間宜不小于100ms。

3 進洞總體規(guī)劃

由于該隧道地處山嶺重丘區(qū)，考慮進口修筑便道的距離較長，將給施工隊伍、機械進場造成時間上的延誤，結(jié)合懷集端路基可利用隧道出渣等特點，計劃從出口方向開始施工，從進洞口 (廣寧端)施工出洞的方式進行施工作業(yè)，根據(jù)“早進洞、晚出洞”、“短進尺、弱爆破或無爆破、強支護、早閉合”的原則進行施工。

4 主要施工方法

根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查情況和施工總體安排規(guī)劃,采取從出洞口(懷集端)進洞施工,左洞先開挖進洞，左右洞不同步進洞，根據(jù)施工經(jīng)驗，左右洞錯開的間隔距離控制在45米以上，實際施工根據(jù)監(jiān)測的圍巖變形情況適時調(diào)整。隧道洞身采用新奧法施工。出渣采用無軌運輸，裝載機裝渣，自卸汽車運輸。

4.1 洞口V 級圍巖加強襯砌段采用左、右側(cè)壁導(dǎo)坑、上下臺階法開挖施工。長管棚、小導(dǎo)管、鋼插管超前支護，初期支護采用Φ25 中空注漿錨桿（主體）、Φ22 藥卷錨桿（側(cè)導(dǎo)坑與鎖腳）、φ8 鋼筋網(wǎng)、工字鋼拱架及噴射混凝土與圍巖共同組成支護體系，最后進行全斷面模筑二襯砼施工。

4.2 洞身IV 級圍巖襯砌段采用上下臺階開挖留核心土法施工。鋼插管超前支護，初期支護采用Φ25 中空注漿錨桿（主體）、Φ22 藥卷錨桿（側(cè)導(dǎo)坑與鎖腳）、φ8 鋼筋網(wǎng)、工字鋼拱架及噴射混凝土與圍巖共同組成支護體系，最后進行全斷面模筑二襯砼施工。

4.3 洞身III 級圍巖地段采用半斷面法開挖施工。初期支護采用Φ22 藥卷錨桿、φ6.5 鋼筋網(wǎng)、鋼格柵拱架及噴射混凝土與圍巖共同組成支護體系，最后進行全斷面模筑二襯砼施工。

4.4 洞身II 級圍巖地段采用半斷面法開挖施工。初期支護采用Φ22 藥卷錨桿、φ6.5 鋼筋網(wǎng)、及噴射混凝土與圍巖共同組成支護體系，最后進行全斷面模筑二襯砼施工。

4.5 IV、III、II 級圍巖開挖采用光面爆破，以減輕對圍巖的擾動和控制超欠挖。鋼筋網(wǎng)在洞外預(yù)制焊成網(wǎng)片后安設(shè)，現(xiàn)場焊接，節(jié)省掛網(wǎng)時間。

4.6 二次襯砌采用全斷面液壓混凝土襯砌臺車。洞口設(shè)混凝土攪拌站，混凝土輸送泵泵送灌注混凝土。復(fù)合式襯砌的防水板從拱頂中央向兩側(cè)對稱進行，重點做好接頭處理，強制使用爬焊機焊接。

4.7 隧道施工中采用“少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”等技術(shù)措施，建立一套圍巖和支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)控量測系統(tǒng)，進行信息化施工管理，隨時掌握施工過程中的動態(tài)變化，并根據(jù)監(jiān)控量測的反饋信息及時調(diào)整開挖方法、支護參數(shù)和施工工藝，合理安排施工，以保證安全和節(jié)約成本。對于軟弱圍巖，按“管超前、短進尺、弱爆破、快封閉、強支護、勤測量、緊襯砌”等技術(shù)措施實施。

5 施工注意要點

5.1 明洞洞口地段開挖至明暗分界處后，先測量該處橫斷面，核實地面線高程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與設(shè)計出入較大時應(yīng)提出變更設(shè)計。若無需變更時，必須先施工掌子面、開挖邊坡施作錨噴防護工程、施作長管棚或小導(dǎo)管超前支護后再進洞施工。施工過程中在防護前如發(fā)現(xiàn)邊坡不穩(wěn)，立即采取臨時防護措施。

5.2 為了探明隧道中可能出現(xiàn)的斷層破碎帶、突然涌水等不良地質(zhì)現(xiàn)象，提前掌握掌子面前方的地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，采取相應(yīng)的技術(shù)措施。在施工過程中，進洞30m 左右時，采用TSP 超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)，預(yù)報長度約100-200m，以探明隧道圍巖的整體概況。當(dāng)施工中發(fā)現(xiàn)掌子面與設(shè)計不符時，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理及業(yè)主同意后，通知第三方采用地質(zhì)雷達作詳細地質(zhì)超前預(yù)報，預(yù)報長度30m 左右，并由第三方作掌子面的素描，確定掌子面的圍巖類別，作為圍巖變更的依據(jù)。

5.3 淺埋偏壓及斷層破碎帶地段開挖時采用短進尺、弱爆破、多循環(huán)，初期支護緊跟掌子面原則進行施工。靠近洞口超淺埋地段采用人工開挖，施工中加強圍巖的監(jiān)控量測工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)圍巖變形不收斂或其它異常情況時采取加強措施，確保施工安全。

5.4 開挖時嚴格控制超欠挖：對于II 級圍巖，超挖回填采用同級砼回填，對于III 級、IV級、V 級圍巖，超挖回填采用C20 噴射砼回填。

5.5 本隧道各類圍巖地段所設(shè)置的格柵鋼架（含工字鋼拱架），在拱腳處，鋼架的前后各設(shè)置2 根鎖腳錨桿。隧道洞內(nèi)采用中空注漿錨桿及藥卷式錨桿，設(shè)計中的V 級圍巖的中空注漿錨桿，抗拔力應(yīng)不小于8t/根；IV 級圍巖的中空注漿錨桿，抗拔力應(yīng)不小于10t/根；II-III 級圍巖的藥卷式錨桿，錨桿設(shè)計抗拔力應(yīng)不小于12t/根；隧道洞外采用砂漿錨桿，抗拔力應(yīng)不小于8t/根。施工中按照隧道施工規(guī)范要求進行拉拔試驗，不合格的錨桿重打。洞內(nèi)外露的錨桿鋼筋頭以噴砼覆蓋，以免刺破防水板。

5.6 鋼筋砼襯砌地段，綁扎或焊接鋼筋時事先制定有效措施，以免刺破或灼傷防水板。隧道襯砌灌注砼前，檢查隧道內(nèi)各種預(yù)留洞室、預(yù)埋管線等預(yù)埋件是否就位，檢查無誤后再施工。

5.7 二次襯砌采用防水砼，施工時進行砼不同配合比的抗?jié)B試驗，確定施工配合比，抗?jié)B標(biāo)號不小于S8。隧道襯砌背后防水板的施工，對于襯砌斷面變化處如預(yù)留預(yù)埋洞室等處，為防水板施工的薄弱環(huán)節(jié)，施工前預(yù)先做好安排，鋪設(shè)防水板后設(shè)專人檢查，并做好記錄，嚴防漏鋪、漏焊、假焊等質(zhì)量問題的發(fā)生。

5.8 邊、仰坡刷坡前先修建坡頂?shù)慕厮疁希纯诼穳q開挖至設(shè)計高程時，應(yīng)迅速修建洞口路塹臨時排水設(shè)施，將地面水及時排離洞口。

5.9 側(cè)壁導(dǎo)坑施工時，臨時支護一次拆除的縱向長度不得大于6m。

5.10 為確保安全，二次襯砌到掌子面距離按一下設(shè)置：

I-II 級圍巖二襯距離掌子面按200m 左右；III 級圍巖二襯距離掌子面按90-120m 左右；IV 級及以上圍巖二襯距離掌子面按70m左右；

5.11 二次初砌的施作條件

5.11.1 二次襯砌時間的要求：各量測項目位移速度明顯減緩并基本穩(wěn)定；水平收斂（拱腳附近）速度小于0.2mm/d；拱頂下沉速度小于0.15mm/d；初期支護表面裂縫不再繼續(xù)發(fā)展。

5.11.2 二次襯砌前初支經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主驗收合格后方可施工：

斷面儀對隧道初支后斷面進行復(fù)測；采用地質(zhì)雷達對初支的厚度、空洞、鋼支撐間距進行檢查；按支護參數(shù)對初支進行現(xiàn)場鉆芯取樣，檢驗成品砼強度，合格后方可施工二襯。

6 結(jié)語

小凈距雙洞隧道施工的難點、重點是控制爆破作業(yè)，必須確保隧道開挖過程圍巖的穩(wěn)定，減小兩隧道之間由于凈距較小引起的圍巖變形、爆破震動等不利因素。小凈距雙洞隧道施工的關(guān)鍵是中間巖柱的加固和穩(wěn)定，由于圍巖自穩(wěn)性和支護結(jié)構(gòu)的受力較一般隧道復(fù)雜，為確保開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性，滿足小凈距隧道中夾巖特有的加固要求，相對于分離式隧道，小凈距隧道施工對工序控制更加嚴格，必須正確安排雙洞的開挖、支護的間隔和順序，但施工工藝相對連拱隧道要簡單得多，投資也大大節(jié)約，具有很好的推廣前景。

[1]公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ042-94），北京：人民交通出版社1995。

[2]公路隧道設(shè)計規(guī)范（JTG D70-2004），北京：人民交通出版社2004。

[3]隧道工程試驗檢測技術(shù)，北京：人民交通出版社2004.11。