浅谈大断面小净距隧道施工技术

浅谈大断面小净距隧道施工技术
孙新明
（中国中铁航空港建设集团杭州公司，浙江杭州 310000）摘要：为确保开挖过程中围岩的稳定性,减少因隧道间距小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素的影响,满足小净距隧道中夹岩特有的加固要求,本文结合温绕高速石鼓岭隧道施工，阐述小净距大断面隧道施工中开挖工法、爆破震动控制、中夹岩柱的保护、监控量测等关键技术。

关键词：小净距隧道；中夹岩；注浆；监控量测
1 工程概况
位于浙江省温州市境内的石鼓岭隧道，设计为分离式双向六车道的公路隧道。

左线长度404m，右线长度365m，左、右线分别设置半径为R=1250m、R=1350m 的右偏曲线。

隧道双洞中轴线间距为24.341m，隧道净宽为14.5m，中夹岩净宽9.84～10.4m，最大开挖断面达到166m2，属于典型的双线、大断面、小净距隧道。

地质钻探资料揭示该隧道的岩石条件较差，以砂岩和凝灰岩为主，地下水主要为基岩裂隙水，基岩节理裂隙发育，易于储水，汇水面积较小，降雨时，沿节理面有滴水或渗水现象，此隧道以Ⅳ-Ⅴ级围岩为主。

该隧道支护、衬砌共分6种类型：Ⅲ级围岩40m（SB3）, Ⅳ级及以上围岩729m(SB4长406m、SB4JQ长73m、SB5b长99m、SB5a长57m，SB5JQ长40m)，洞门结构54m。

2 开挖工法
2.1 Ⅴ级围岩洞口浅埋段
洞口属于Ⅴ级围岩浅埋段，先行、后行洞均采用双侧壁导坑。

隧道施工先掘进洞超前后掘进洞开挖工作面不小于50m，后掘进洞开挖掌子面必须在先掘进洞仰拱施工完成后进行。

隧道各部施工开挖前应先做好超前支护措施。

进洞段采用ф108*6mm长管棚进行超前支护。

应注意超前支护与开挖的间隔时间，按照图纸设计浆液分类，间隔时间宜为8h，并根据开挖效果，适当调整时间。

导坑施工时应采用人工开挖或微振爆破，尽量减少对围岩的扰动。

侧壁导坑掌子面应采用喷射混凝土及时封闭，以保证开挖面的稳定。

先行洞开挖顺序：1—左右双侧壁导坑开挖；Ⅱ—侧墙及侧壁导坑支护施做；3—主洞拱部留核心土开
挖；Ⅳ—拱部初期支护施做；5—主洞上半断面核心土开挖；6—主洞下半断面开挖；Ⅶ—仰拱初期支护施做；Ⅷ—仰拱二次衬砌浇筑，仰拱填充；Ⅸ—铺设防排水层，拱部及侧墙二次衬砌施做。

后行洞开挖顺序：与先行洞基本一致。

图1 小净距隧道Ⅴ级围岩洞口段施工工序横断面示意图
2.2 Ⅴ级围岩一般段
洞身Ⅴ级围岩一般段先行洞采用拱部留核心土弧形开挖，后行洞采用中隔壁法开挖。

隧道施工先掘进洞超前后掘进洞开挖工作面不小于50m，后掘进洞开挖掌子面必须在先掘进洞仰拱施工完成后进行。

先行洞开挖顺序：1—拱部留核心土开挖；Ⅱ—拱部初期支护施做；3—上半断面核心土开挖；4—下半断面开挖；Ⅴ—下半断面及仰拱初期支护施做；Ⅵ—仰拱浇筑，仰拱填充；Ⅶ—铺设防排水层，拱部及侧墙二次衬砌施做。

后行洞开挖顺序：1—左导洞上半部中隔壁法开挖；Ⅱ—左导洞上半部初期支护及中隔壁法施作；3——左导洞下半部开挖；Ⅳ—左导洞下半部初期支护及中隔壁施作；5—右侧上半部开挖；Ⅵ—右侧上半部初期支护施作；7—右侧下半部开挖；Ⅷ—右侧下半部衬砌支护施作；Ⅸ—仰拱浇筑；Ⅹ—拱圈及边墙二次衬
砌浇筑。

图2 小净距隧道Ⅴ级围岩一般段施工工序横断面示意图
2.3 Ⅳ级围岩段
Ⅳ级围岩段先行洞采用台阶法、后行洞采用中隔壁法，隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于40m。

先行洞开挖顺序：1—开挖上台阶；Ⅱ—上台阶上半部初期支护；3—开挖下台阶；Ⅳ—下台阶开挖后
初期支护；Ⅴ—二次衬砌。

后行洞开挖顺序：1—左导洞上半部中隔壁法开挖；Ⅱ—左导洞上半部初期支护及中隔壁法施作；3——左导洞下半部开挖；Ⅳ—左导洞下半部初期支护及中隔壁施作；5—右侧上半部开挖；Ⅵ—右侧上半部初期支护施作；7—右侧下半部开挖；Ⅷ—右侧下半部衬砌支护施作；Ⅸ—仰拱浇筑；Ⅹ—拱圈及边墙二次衬
砌浇筑。

图3 小净距隧道Ⅳ级围岩施工工序横断面示意图
2.4 Ⅲ级围岩段开挖及施工顺序
Ⅲ级级围岩段先行洞采用全断面法、后行洞采用台阶法施工，隧道施工先掘进洞应超前后掘进洞开挖工作面不小于30～35m。

先行洞开挖顺序：1—全断面开挖；Ⅱ—喷锚初期支护；Ⅲ—二次衬砌。

后行洞开挖顺序：1—开挖上台阶；Ⅱ—上台阶上半部初期支护；3—开挖下台阶；Ⅳ—下台阶开挖后
初期支护；Ⅴ—二次衬砌。

图4 小净距隧道Ⅲ级围岩施工工序横断面示意图
3 爆破震动控制
小净距隧道钻爆施工质量直接关系到隧道施工的成败，实际过程中应严格监测和控制钻爆。

对于小净距隧道先掘进洞开挖的衬砌处震动速度控制在15cm/s 以内，后掘进洞衬砌处震动速度控制在10cm/s以内。

图5 爆破震动测点布设在本隧道已支护段的示意图
为避免爆破震动波的叠加，必须采用微差控制爆破，各段起爆时间应根据震动测试确定，使用段位差以大于200ms为宜。

掏槽爆破宜尽量远离中岩墙，以减小对中岩墙造成的损伤。

除要控制最大段装药量外，还需控制开挖的进尺，不宜大于隧道净距的1/3。

图6 爆破震动测试
4 中夹岩体加固
4.1 径向注浆小导管技术
Ⅴ级围岩段中夹岩体采用ф42*4mm径向注浆小导管进行加固，小导管长6m，其中洞口浅埋段纵环向间距为0.5×1m，洞身一般段纵环向间距为0.75×1m，梅花型布置。

注浆小导管前段按梅花型钻设ф8mm出浆孔，孔距15cm。

水泥浆水灰比1:1，注浆初压0.5MPa，终压1.0MPa。

4.2 注浆锚杆技术
Ⅳ级、Ⅲ级围岩段中夹岩体采用ф25*5mm先灌后锚式注浆锚杆进行加固，Ⅳ级围岩段注浆锚杆长4.5m，其中SB4JQ段纵环向间距为0.75×1m，SB4段纵环向间距为1×1m；Ⅲ级围岩段注浆锚杆长4m，纵环向间距为1.2×1.2m。

锚杆均采用梅花型布置。

注浆锚杆杆体抗极限拉力N≥180KN,锚杆插入孔内长度不得短于设计长度95%，打设角度偏差不得大于20°。

对破碎岩层、松散土层等软弱围岩，采用C20以上早强水泥浆，水灰比为0.7，注浆压力0.5-2Mpa;对整体性良好的围岩，注浆采用C30以上早强水泥浆，水灰比为0.3-0.5，注浆压力1.5Mpa。

5 监控量测
本隧道除一般隧道监控量测要求的地表沉降、洞内地质与支护状态观察、拱顶下沉、周边收敛等必测项目外，还包括围岩压力及两层支护间压力、喷射砼应力及二衬砼应力、爆破震动等选测项目。

监控量测工作要施工必测与选测相结合，采集数据后及时分析处理，以及时了解围岩的变化情况，建立分级预警体系，发现异常及时预警、反馈，以便采取有效的加固措施或修正支护参数，实现新奥法设计与施工的动态管理，对出现的异常情况经排查、识别并预测风险后迅速向现场作业人员发出警报，并及时提出处理方案，对支护结构的合理性及安全性作出评价。

6 结语
（1）小净距隧道施工过程中，应严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”原则组织施工，根据地质预报、监控量测结果，实时调整施工参数，确定二衬施作时间。

（2）钻爆设计应根据地质情况适时优化，必须采用预裂爆破和光面爆破技术，以减小爆破震动对隧道初期支护、二衬的结构影响。

（3）中夹岩加固注浆应严格按照设计要求施作。

锚杆施工完后，应采用锚杆仪、角度尺等工具对锚杆长度、间距、打设角度、注浆饱满度进行检测，必要时应补打锚杆，以确保中夹岩体加固效果。

参考文献
[1]JTG F60-2009公路隧道施工技术规范.
[2]JTG D70-2004公路隧道设计规范.
[3]黄成光主编.公路隧道施工.人民交通出版社,2003,2.
[4]温绕高速两阶段施工图设计第四册.浙江省交通规划设计研究院,2012,11.。