大跨度小間距隧道施工要點分析

李一璞 辛志國

摘 要：隨著高等級公路的飛速發(fā)展，公路隧道也呈現(xiàn)出數(shù)量快速增長、形式層出不窮的趨勢，大跨度小間距隧道代表著公路隧道發(fā)展的一個方向。大跨度小間距隧道可提高公路通行能力，克服工程場地限制等優(yōu)點，但其結構形式，也大大增加了該隧道的施工難度。為此，本文通過具體工程案例，對大跨度小間距隧道施工要點進行了分析與探究。

關鍵詞：隧道；工程概況；大跨度小間距

一、小間距隧道的工程特點

小間距隧道結構形式介于分離式和連拱隧道之間， 在某些條件下小間距隧道的技術可靠性與經濟合理性有可取之處。

1、與雙孔平行隧道相比， 它具有兩端接線難度較小、占地較少的優(yōu)點， 但其造價要比普通分離式隧道高一些； 和連拱隧道相比， 同樣具備占地相對較少、兩端接線相對容易布設的優(yōu)勢，同時還具有施工工藝簡單、施工質量易控制、工期較短、工程造價較低等優(yōu)點。

2、小間距隧道可以增加路線布線的自由度， 尤其在某些橋隧相連或有特殊要求的條件下， 可以作為解決接線問題的重要手段之一。

3、采用小間距隧道方案可少占土地， 具有良好的環(huán)保效益。雙連拱隧道與小間距隧道的主要區(qū)別是雙連拱隧道是兩拱一體結構， 一般將其作為一個整體來分析。其施工工序較多， 工藝流程復雜， 工期長， 造價高。

二、工程概況

某隧道工程屬微丘地貌，地形起伏較大。隧道范圍內中線高程310m～350m，最大高差約40m。山體自然坡度20°～35°，植被較發(fā)育。進、出口均位于陡斜坡，山坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。兩端洞口處均發(fā)育有一條沖溝。 隧道左線位于線路直線段，縱坡為-2.3%。隧道左右線進口間距22m，出口左右線間距65m，隧道最大開挖斷面163m2。隧道起止里程為ZK117+484～ZK117+673，全長189m。該路段地質情況復雜，圍巖較差，主要為V級強風化千枚巖，支護形式為V淺埋（加管棚）30m、VX淺埋加雙層小導管40m、V淺埋加雙層小導管56m、V淺埋30m管棚、8m回填暗挖，隧道左線出口段埋深為1～23m，最大埋深40m。明暗洞交界里程分別為ZK117+499、ZK117+663。

三、地質情況調查分析

本隧道工程屬第四系覆蓋層薄，大部分路段基巖裸露，巖體呈褐黃色、灰綠色，強風化，變余泥質結構，千枚狀構造，受斷裂帶構造影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯多呈碎屑狀和碎塊狀，巖質軟，巖體極破碎，局部炭質含量較高，片理發(fā)育，片理面手感光滑，有絲絹光澤，巖質較軟，巖體極破碎，自穩(wěn)能力差，開挖時拱部易坍塌，側壁易失穩(wěn)，該層揭露厚度為34.8m～43.8m。 A洞口段巖層產狀為148°∠33°，節(jié)理J1：160°∠65°；節(jié)理J1密度5-7條/m；節(jié)理水平延伸一般小于1.5m，豎向切深約1.0m，微張至閉合狀，裂隙為方解石脈、泥質充填。相對應的巖石完整性系數(shù)Kv=0.63。 B洞口段巖層產狀為332°∠40°，節(jié)理J2：61°∠75°；節(jié)理J3：186°∠74°。節(jié)理J2密度5-7條/m；節(jié)理J3密度4-6條/m；節(jié)理水平延伸一般小于1.0m，豎向切深約1.0m，微張至閉合狀，裂隙為方解石脈、泥質充填，相對應的巖石完整性系數(shù)Kv=0.49。 隧道左線、右線均位于斷裂破碎帶中。地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期為0.40s，對應的地震基本烈度為Ⅶ度。 隧道V級圍巖為泥質結構強風化千枚巖，圍巖深灰色，千枚狀構造，千枚巖遇水后軟化為粉末狀，泥化呈淤泥狀。

四、地質病害及處理措施

1、邊坡滑塌

該隧道左線出口右側位于地表沖溝一側，埋深1m～5m，左側埋深24m，形成嚴重偏壓，原設計ZK117+673-ZK117+663采用M偏壓型明洞襯砌形式（明挖法）進洞，邊仰坡開挖過程中出現(xiàn)多次滑塌，進洞異常艱難，且進洞方向右側臨時邊坡高達16多米，植被破壞嚴重。

（1）原因分析。第一，隧道出口埋深較淺，處于嚴重偏壓地段，開挖坡腳后邊坡松散堆積體難以自穩(wěn)形成滑塌。

第二，隧道出口位于地表沖溝一側，常年飽水豐富，極不穩(wěn)定。

（2）處理方案。第一，在進洞方向左側設置偏壓擋墻（ZK117+673-ZK117 +655）。第二，延長護拱（ZK117+673-ZK117+655），施作大管棚后進洞。第三，進洞方向右側護拱拱腳預設錨管（5米φ50×5鎖腳鋼管4根/榀），以加強護拱與山體連接。

ZK117+673～+615埋深最低為1.5m，右側為沖溝，左側存在嚴重偏壓，故將原來套拱變更為偏壓套拱，在出洞方向左側拱腳預設鋼管（5mφ50*5鎖腳4根/榀）以加強與山體的連接，原管棚長度增加至58m。

2、收斂變形較大

自進入暗洞開挖后，隧道頻繁出現(xiàn)圍巖變形，初期支護開裂，拱頂下沉等現(xiàn)象。當開挖至ZK117+600處時，隧道頂部位公路出現(xiàn)開裂和下沉現(xiàn)象，洞頂?shù)乇沓霈F(xiàn)大量長度2～7m不等寬度2～13mm的裂縫。經設計單位現(xiàn)場查看后，確定將ZK117+673～+655段原有襯砌形式變?yōu)閂X淺埋復合式襯砌，并每榀拱架拱腰打設5根φ50*5長5m間距為50cm的注漿小導管，同時在原預留變形量基礎上增加10cm（原設計預留沉降量15cm）。在采取以上加固措施后，隧道內初期支護噴射砼仍出現(xiàn)裂縫、掉塊、拱架變形等現(xiàn)象。 尤其是導洞施工至ZK117+555處時，主洞掌子面位于ZK117+560，鄰近幾日降雨，導洞、主洞掌子面均出現(xiàn)滲水，已經施工段落初期支護出現(xiàn)不同程度的變形加劇，初期支護出現(xiàn)開裂，拱架下沉嚴重，為保證施工安全，停止掌子面掘進，對已經掘進ZK117+555的段落進行臨時支撐，但導洞掌子面增加的臨時支撐嚴重變形失穩(wěn)，經觀測下沉近45cm，現(xiàn)場又臨時增加φ108×6mm無縫鋼管支撐，也同樣出現(xiàn)下沉，鋼管變形彎曲。在雨水過后，ZK117+620-555仍有不同程度的下沉變形，其中ZK117+607.5～+565變形更為嚴重，最大侵限為49.9cm，嚴重影響二襯厚度。

（1）分析原因。第一，隧道出口段埋深較淺，斷面大，圍巖破碎，開挖后自穩(wěn)能力較差。 第二，隧道出口位于地表沖溝一側，常年飽水豐富，千枚巖具有微膨脹性，開挖后含水量變化，致使圍巖極不穩(wěn)定。

（2）處理方案。ZK117+606.9～ZK117+555段由于初期支護變形、已侵入二襯，需換拱處理，處理方案為： 首先，停止掌子面掘進施工，封閉掌子面，對隧道洞頂?shù)牧芽p用水泥漿灌注，然后用3：7灰土封口，對洞頂隧道軸線方向進行觀察，對存在積水及時進行排水。 其次，按照雙側壁臨時支護形式對ZK117+606.9～ZK117+555段進行臨時加固，臨時加固采用I20b工字鋼、連接鋼板采用厚δ18mm、縱向采用I20b工字鋼連接。 最后，對侵限段每1m進行段面侵限情況掃描，標出斷面侵限部位，從ZK117+606.9向小樁號方向逐榀拱架侵限段進行鋼拱架更換，從邊墻到拱頂逐段進行更換，ZK117+606.9～ZK117+555采用φ50×5小導管對圍巖進行注漿加固，小導管徑向布置，縱環(huán)向間距：1.2×1.0m。（其中ZK117+606.9～ZK117+569換拱采用I22b型鋼支護），連接筋設置與Ⅴ級淺埋相同；對于ZK117+575～ZK117+555段初期支護先進行落底成環(huán)后，再進行上斷面換拱處理，適當加大預留變形量，每換拱完成10m后澆二襯砼，然后繼續(xù)下一段換拱處理。

五、結束語

總之，現(xiàn)代社會經濟的高速發(fā)展離不開高效率的交通設施，選擇公路隧道能有效縮短時空距離，隨著 “一帶一路”戰(zhàn)略的實施，隧道建設事業(yè)開展地如火如茶。由于隧道大量穿越軟弱松散圍巖且常處于淺埋偏壓狀態(tài)，對隧道受力變形產生不利影響。大跨度小間距隧道與普通公路隧道相比，能更好地提高交通效率、降低工程修造與維護成本。但是，大跨度小間距隧道開挖斷面大、施工流程復雜，受淺埋偏壓軟弱松散圍巖影響明顯，極易引發(fā)工程事故，造成人員傷亡及巨大損失。因此，研究大跨度小間距隧道施工技術，對保障隧道施工安全尤為重要。

參考文獻

[1]徐樂平.軟巖層中小間距隧道工程施工技術及質量控制的探討[J]. 中國新技術新產品. 2012（02）