极小净距隧道

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若两隧道净距由2.3m扩大到4m， 若两隧道净距由2.3m扩大到4m，则两隧道间岩体的应 2.3m扩大到4m 力集中情况大为减缓，岩体中单向拉裂区减小， 力集中情况大为减缓，岩体中单向拉裂区减小，并仅发展 到拱脚以上。 到拱脚以上。
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开挖及支护要点 Ⅲ、Ⅳ类围岩段用新奥法施工技术，采用正台阶法 类围岩段用新奥法施工技术， 开挖（大断面开挖），以开挖后及时施作的喷射混凝土、 开挖（大断面开挖），以开挖后及时施作的喷射混凝土、 ），以开挖后及时施作的喷射混凝土 钢筋网、锚杆、格栅钢架为初期支护，在对围岩作加固的 钢筋网、锚杆、格栅钢架为初期支护， 前提下， 及时的初期支护保护围岩，促成围岩的自承。 前提下，以及时的初期支护保护围岩，促成围岩的自承。 二次模筑衬砌仅作防水和安全储备。 二次模筑衬砌仅作防水和安全储备。浅埋及特浅埋段采用 防水和安全储备 浅埋暗挖法技术——早期及时大刚度初期支护，以限制围 早期及时大刚度初期支护， 浅埋暗挖法技术 早期及时大刚度初期支护 岩变形为目标；松散和很破碎岩体段采用环形开挖。 岩变形为目标；松散和很破碎岩体段采用环形开挖。
• （1）隧道拱部以上岩体，在岩体抗拉强度中等大小的情况下将出现 ）隧道拱部以上岩体，
拉应变，但在弹性范围内；在岩体抗拉强度较小时（ 拉应变，但在弹性范围内；在岩体抗拉强度较小时（节理岩体多数抗拉强度 都较低），将出现拉裂区，在埋深10m的情况下，在开挖第二座递道后，拉 都较低），将出现拉裂区，在埋深 的情况下，在开挖第二座递道后， ），将出现拉裂区 的情况下 裂区将发展到地面。 裂区将发展到地面。
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• • 普济隧道实测围岩中自承体系示意图 根据声波量测和形变-电阻率法量测资料） （根据声波量测和形变-电阻率法量测资料）
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（2）极小净距隧道通常会有相当一段（洞口段）属浅埋段，隧道拱部以上 ）极小净距隧道通常会有相当一段（洞口段）属浅埋段， 的岩体没有足够的空间形成完整的自承体系结构， 的岩体没有足够的空间形成完整的自承体系结构，必须考虑对岩体作必要的 加强，促成岩体稳定； 加强，促成岩体稳定；
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以宁波招宝山隧道为例，介绍极小净距隧道的设计和施工。 以宁波招宝山隧道为例，介绍极小净距隧道的设计和施工。招宝 山公路隧道是我国最早设计、施工并通车的极小净距隧道， 山公路隧道是我国最早设计、施工并通车的极小净距隧道，在设计和 施工过程中把它作为科研项目来工作和总结。 施工过程中把它作为科研项目来工作和总结。其工作及资料对以后的 类似工程有很好的借鉴和指导意义。 类似工程有很好的借鉴和指导意义。
极小净距隧道的设计与施工
钟世航
中国铁道科学研究院 山东大学岩土工程与结构工程研究中心
• 两并行隧道的净距（相邻的两边墙的距离）通常要在1.5～3.5D（D 两并行隧道的净距（相邻的两边墙的距离）通常要在 ～ （ 为单座隧道的跨度）， ），以保证旁侧隧道的施工不会造成相邻隧道的破 为单座隧道的跨度），以保证旁侧隧道的施工不会造成相邻隧道的破 坏和保证两隧道中夹岩体的安全 。
• 不同的岩体参数和施工工况围岩受力和破环的数 值模拟
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两个极小净距并行隧道若不采取必要的措施， 两个极小净距并行隧道若不采取必要的措施，隧道围岩 一定会在施工时发生破坏。为了解发生破坏的部位与形式， 一定会在施工时发生破坏。为了解发生破坏的部位与形式， 以便采取加固措施， 以便采取加固措施，要进行施工过程中围岩力学形态的数 值模拟。对招宝山隧道，选取不同开挖顺序、不同工况以 值模拟。对招宝山隧道，选取不同开挖顺序、 及不同的围岩力学参数等20余种情况进行模拟。 及不同的围岩力学参数等 余种情况进行模拟。得到如下 余种情况进行模拟 的一些规律的认识： 的一些规律的认识：
• 合理的施工顺序 • 一座隧道先开挖， 原则上采用一座隧道先开挖 完成初期支护和仰拱、 原则上采用一座隧道先开挖，完成初期支护和仰拱、 加强拱部岩体和两隧道中夹岩体后，再开挖第二座隧道的 加强拱部岩体和两隧道中夹岩体后，再开挖第二座隧道的 施工顺序。但由于施工的安排及需求， 施工顺序。但由于施工的安排及需求，可采用两隧道弧形 导坑错开一定距离先后开挖（开挖面错开100m以上）并 以上） 导坑错开一定距离先后开挖（开挖面错开 以上 及时完成初期支护， 及时完成初期支护，然后用穿通两隧道的低预应力全长粘 结水泥砂浆锚杆加固两隧道中夹岩体的拱腰以下部位， 结水泥砂浆锚杆加固两隧道中夹岩体的拱腰以下部位，采 用长正台阶法开挖。 在第一座隧道下半部开挖、 用长正台阶法开挖。应在第一座隧道下半部开挖、完成初 期支护和抑拱并预加固两隧道中夹岩墙， 期支护和抑拱并预加固两隧道中夹岩墙，由量测资料指示 基本稳定后， 达到基本稳定后 再开挖第二座隧道的下半部。 达到基本稳定后，再开挖第二座隧道的下半部。第二座隧 道开挖支护并完成仰拱后，达到基本稳定， 道开挖支护并完成仰拱后，达到基本稳定，再施作两隧道 二次模筑混凝土衬砌。 二次模筑混凝土衬砌。
• 但是在地形限制或桥隧相连等情况下，保持较大的净距有 但是在地形限制或桥隧相连等情况下， 困难。需要缩小两隧道的净距。 困难。需要缩小两隧道的净距。在山区建高速公路或高等 级公路时，如果出现隧道群，为保持较大的隧道净距，就 级公路时，如果出现隧道群，为保持较大的隧道净距， 会出现公路隧道——公路线路分岔 公路线路分岔——线路并线 线路并线——线路 会出现公路隧道 公路线路分岔 线路并线 线路 分岔——隧道 隧道……的现象，或为保持路面线性而加大开挖 的现象， 分岔 隧道 的现象 宽度。如果大大减小两隧道间距， 宽度。如果大大减小两隧道间距，就可节省大量的边坡开 挖和公路造价。 挖和公路造价。
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连拱形式隧道实际上是将两座隧道并成一座两倍跨度的 隧道，中间用钢筋混凝土墙或柱—梁结构支撑 梁结构支撑， 隧道，中间用钢筋混凝土墙或柱 梁结构支撑，完全采用 结构的方式修建隧道。这种形式的隧道施工时分部多， 结构的方式修建隧道。这种形式的隧道施工时分部多，每 一部分的断面小，工种、工序交叉多，特别是防水难， 一部分的断面小，工种、工序交叉多，特别是防水难，已 完工的隧道许多都未能解决漏水问题。 完工的隧道许多都未能解决漏水问题。
• 4 开挖爆破对邻近的隧道必然有影响，特别是后开挖的隧道，开挖爆 开挖爆破对邻近的隧道必然有影响，特别是后开挖的隧道， 破对已开挖隧道的振动会影响先开挖隧道的支护、衬砌； 破对已开挖隧道的振动会影响先开挖隧道的支护、衬砌；开挖爆破对 两侧岩体的冲击力，将有可能破坏两隧道中夹的岩墙，必须采取措施。 两侧岩体的冲击力，将有可能破坏两隧道中夹的岩墙，必须采取措施。
在岩体抗拉强度较小时埋深35m的拉裂区 的拉裂区 在岩体抗拉强度较小时埋深
在岩体抗拉强度较小时埋深10m的拉裂区 的拉裂区 在岩体抗拉强度较小时埋深
两隧道间夹岩体情况： 两隧道间夹岩体情况
• 埋深较大（埋深35m） 埋深较大（埋深35m）时，若隧道均在Ⅳ类围岩中，则两隧道间 35m 若隧道均在Ⅳ类围岩中， 夹岩体应力均处于弹性范围内；若其中之一隧道在Ⅲ类围岩中， 夹岩体应力均处于弹性范围内；若其中之一隧道在Ⅲ类围岩中，或两 隧道均在Ⅲ类围岩中，则在两隧道开挖后， 隧道均在Ⅲ类围岩中，则在两隧道开挖后，Ⅲ类围岩的边墙岩体压应 力高于岩体抗压强度而出现塑性区，如果岩体抗拉强度小， 力高于岩体抗压强度而出现塑性区，如果岩体抗拉强度小，则随着拱 顶以上围岩单向拉裂的发展，两隧道间岩体塑性区扩大； 顶以上围岩单向拉裂的发展，两隧道间岩体塑性区扩大； • 特浅埋（埋深10m 10m） 两隧道间岩体未见塑性区， 特浅埋（埋深10m）时，两隧道间岩体未见塑性区，但岩体拉裂 区扩至两隧道间相邻侧的拱脚以下，达到边墙。 区扩至两隧道间相邻侧的拱脚以下，达到边墙。
• 3 并行的两座极小净距隧道，相邻的隧道施工时，周边应力变化、变 并行的两座极小净距隧道，相邻的隧道施工时，周边应力变化、 形，必将影响相邻的隧道。必须考虑两隧道要先后开挖。先挖的隧道 必将影响相邻的隧道。必须考虑两隧道要先后开挖。 开挖后，必须考虑对邻近另一隧道一侧围岩的加固； 开挖后，必须考虑对邻近另一隧道一侧围岩的加固；
Hale Waihona Puke •（1）隧道的稳定取决于围岩的稳定。单个隧道周边围岩开挖前后的变形可使围岩中产 ）隧道的稳定取决于围岩的稳定。 生自承体系，自承体系的存在和稳定，使隧道稳定（ ）。极小净距隧道两隧道间的 生自承体系，自承体系的存在和稳定，使隧道稳定（图4）。极小净距隧道两隧道间的 ）。 岩墙不够厚，没有足够的空间形成完整的自承体系。需要对这部分岩体加固。 岩墙不够厚，没有足够的空间形成完整的自承体系。需要对这部分岩体加固。
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如果采用保留两并行隧道间岩墙的极小净距隧道的方案， 如果采用保留两并行隧道间岩墙的极小净距隧道的方案，保持两 个独立的隧道，则工序较简单，防水易解决，对于5级以上围岩， 个独立的隧道，则工序较简单，防水易解决，对于5级以上围岩，其 造价要比连拱隧道低30～ 这是值得推广的技术。 造价要比连拱隧道低30～50% 。这是值得推广的技术。 30
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招宝山隧道为城市高等级公路隧道，道路为上下行各 车道 车道， 招宝山隧道为城市高等级公路隧道，道路为上下行各3车道，每 一隧道总宽度为12.75m，开挖跨度约为14.5m。 ，开挖跨度约为 一隧道总宽度为 。 隧道穿越招宝山公园，穿过由流纹岩为主组成的招宝山。 隧道穿越招宝山公园，穿过由流纹岩为主组成的招宝山。隧道东 西口从埋深不足lm向隧道内逐渐加深，最大埋深约 西口从埋深不足 向隧道内逐渐加深，最大埋深约35m，全隧道不 向隧道内逐渐加深 ，全隧道不 埋深的段约占l／ ，埋深浅，岩体风化严重，流纹岩节理发育； 足20m埋深的段约占 ／2，埋深浅，岩体风化严重，流纹岩节理发育； 埋深的段约占 隧道又受 条断层横切 断层两侧均有岩体较破碎的断层影响带， 条断层横切， 隧道又受4条断层横切，断层两侧均有岩体较破碎的断层影响带，断 层面上有断层泥、糜棱岩等；岩体中还有细晶岩脉穿切并风化成泥状， 层面上有断层泥、糜棱岩等；岩体中还有细晶岩脉穿切并风化成泥状， 开挖后发现某些段横断面上泥状物占总面积的 1／3 ~1／2；隧道两 ／ ／ ； 端洞口均有部分在剪切破碎带中。总的来说， 类围岩（老分类标准， 端洞口均有部分在剪切破碎带中。总的来说，Ⅲ类围岩（老分类标准， 下同）约占 ％。其余为Ⅳ类围岩。 ％。其余为 下同）约占60％。其余为Ⅳ类围岩。隧道正上方有重点保护文物镇远 炮台城门（干砌片石建成）和佛教寺庙圆通寺的建筑。 炮台城门（干砌片石建成）和佛教寺庙圆通寺的建筑。隧道西口距佛 教寺庙观音阁的建筑最近才10m。这些都必须在施工时予以保护。 教寺庙观音阁的建筑最近才 。这些都必须在施工时予以保护。