刍议隧道小净距段的施工技术

摘要：近年来，我国公路建设发展迅速，公路建设是交通运输业一个至关重要的枢纽工程，隧道工程在公路建设的过程中也在逐渐增多，而小净距隧道由于适合应用于地形条件受约束、造价相对较低、施工难度和周期均高于普通双线双洞隧道，已受到越来越多的关注和应用。文章以某工程为实例，分析了小净距隧道施工的技术难点和关键点，总结了小净距隧道关键工序、施工方法、技术思路和施工技术措施，对小净距隧道在城市主干路的应用推广提供坚实的理论依据和可靠的实践经验。

关键词：隧道工程；小净距；施工技术；预应力锚杆；监控量测

Abstract: in recent years, China's rapid development of highway construction and road transportation construction is one of the most important hub project, tunnel project in the process of highway construction in increases gradually, and the little interval tunnel because suitable for restraint, topography condition is relatively low cost and difficulty in construction and cycle are higher than the ordinary double double hole tunnel, already receiving more and more attention and application. Based on a project as an example, this paper analyzes the small interval tunnel construction and the key points of the technical difficulties, and summarizes the small interval tunnel key working procedure, the construction methods and the technical method and construction technology measures of small interval tunnel in urban backbone of application promotion provide a solid theoretical basis and reliable practice experience.

Keywords: tunnel project; Small interval; Construction technology; Prestressed anchor; Monitoring measurement

中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：

0 引言

现行《公路隧道设计规范》（JTGD70－2004）规定，两条平行隧道的净距不宜小于隧道外轮廓直径，在设计阶段，小净距隧道方案应尽量避免。但是，由于线路周围的既有建筑物基础、既有构筑物、既有隧道和其他条件约束，有时不可避免地采用小净距隧道方案。随着道路建设的发展，小净距隧道工程不断出现。小净距隧道施工技术无成熟的“工法”参照，因此，研究小净距隧道的施工技术具有重要意义。本文根据某小净距隧道工程实践，分析了小净距隧道围岩力学特征，以及小净距隧道的技术难点和对策，总结了小净距隧道的施工方法、施工工艺和技术措施。

1 工程概况

该工程全长约5.8 km，为双向4车道城市主干路，设计行车速度60 km /h,主要由隧道组成，其中的坝光隧道全长4 600m，左、右线隧道为分修的两条单洞隧道，中线间距一般为40m，出口地段线位间距变小，最小仅为6 m，尤其是该段为浅埋段，围岩风化严重，自稳性差，极易产生塌方。

出口洞口处微地貌为一低山丘陵，隧道左线出洞口处里程桩号K5+541，隧道左线轴中心线与山体等高线大致正交出洞；隧道右线进洞口处里程桩号为K5+538，隧道轴中心线与山体等高线成30°小角度斜交进洞，会有一定的偏压产生，均采用削竹式洞门。

隧道洞身围岩大部分为第四系覆盖层，下部局部为强风化凝灰岩，结构较为松散，自稳能力差，围岩级别均为Ⅴ级围岩，围岩极不稳定，极易坍塌。隧道洞口段ZK5+181～ZK5+541段、YK5+201～YK 5+538段均为浅埋隧道，经现场测量，洞顶埋深4～20m左右，隧道顶板上覆土层为强风化凝灰岩及第四系覆盖层。第四系覆盖层结构松散，围岩稳定性差，一般无自稳能力，容易发生松动变形、小塌方，进而发展成为大塌方。

调查现场地表为山体崩塌坡积层，土夹孤石、漂石，结构松散，沟系纵横，植被茂密，水量充沛。隧道于该段穿越某高速公路C段高架桥4#、5#、6#墩桩基和泄洪渠。隧道下穿某高速公路高架桥段，山体边坡地表被第四系覆盖，履盖层厚度较大，基岩受风化作用强烈，岩石较破碎，岩芯呈块状。隧道穿越地层岩性主要为残坡积亚粘土、强风化凝灰岩等。

2 小净距隧道围岩力学特征

该小净距隧道左右线均采用上下台阶法施工，左线隧道先掘。施工过程中的监测结果表明，右线隧道开挖引起先掘的左线隧道围岩应力剧烈变化，隧道偏压显著。

2.1 围岩应力状态复杂，施工中变化剧烈

监测表明，右线隧道开挖引起先掘的左线隧道围岩应力剧烈变化。左线隧道ZK5+520断面，由于右线上台阶开挖，两隧道间土体从较大的拉应力状态快速增大为很大的拉应力状态，再快速下降成为较小的拉应力，直至压应力。

右线隧道开挖引起两隧道间围岩内存在拉应力状态。土体和风化岩体的抗拉强度极低，拉应力状态的存在使隧道围岩处于极为不利的应力状态。因此，施工中保证支护与围岩的密实接触是十分重要的。

2.2 偏压显著

小净距隧道施工过程中隧道偏压显著，左线隧道ZK5+520断面，在右线隧道开挖后，靠右线拱腰围岩应力远小于另一侧拱腰，靠右线帮脚和底板存在较大的拉应力，而另一侧应力很小。

左线隧道ZS5+490断面，在右线隧道开挖后，靠右线拱腰围岩应力远小于另一侧拱腰。靠右线帮脚处围岩应力持续增加，远大于另一侧帮脚，形成显著偏压。随着隧道开挖过程进行，格栅钢筋应力和围岩应力变化明显，分布复杂;特别是两隧道之间的T型土体和相邻的两侧初期支护应力变化剧烈，状态复杂。

图 1 ZK5+520中夹岩柱加固图（单位：㎝）

3小净距隧道施工

3.1 施工难点

根据该隧道小净距隧道工程和其他小净距隧道工程实践，小净距隧道施工必须妥善解决以下技术难点：

（1）先掘隧道对后掘隧道的偏压影响。

（2）后掘隧道对先掘隧道的扰动影响。

（3）两隧道中间T型土体在两次开挖扰动情况下的稳定。

（4）两条隧道先后开挖引起的地面沉降等围岩变形控制。

（5）软弱岩土体问题:隧道出口处于风化岩体内，强度低，性质软弱，易受水的影响。

（6）浅埋问题:隧道出口段一般埋深较浅，属浅埋隧道。两条隧道先后开挖，容易引起地面沉降量过大等问题。

3.2 施工方法与技术措施

根据上述小净距隧道的围岩变形特点和技术难点，洞口开挖遵循“早进晚出”原则， 减少洞口仰坡扰动，维持仰坡稳定，及时施作防护及排水系统，尽量减少爆破开挖，必要时采取弱爆破方法进行，洞身设计、施工中必须尽可能减少对围岩的扰动，特别是对中间土(岩)体的扰动。同时，支护强度和刚度要大，支护结构的整体性要强，以限制围岩变形，保持围岩自身强度和承载力，促使围岩初期支护系统及时达到长期稳定。而且，要减少和控制先掘和后掘隧道开挖时的相互影响。总体目标是，合理利用围岩自承能力，保证围岩与支护结构共同作用。

因此，小净距隧道施工中，采用单一的、单方面的或局部的方法、措施难以达到上述目标和要求，而应在施工方法、施工工艺、支护形式与参数、特殊施工方法的应用等方面采用综合性技术、措施。其要点如下:

（1）施工方法主要采用台阶法、单侧壁导坑法或两者组合，并控制循环进尺;

（2）控制和减小开挖对围岩的扰动;

（3）左、右线隧道开挖面错开一定距离;

（4）提高支护的强度、刚度和整体性，控制围岩变形;

（5）两隧道前方土体和两隧道间T型土体预加固;

（6）加强先掘隧道支护，及时施作先掘隧道的二次衬砌，促使围岩支护系统及时达到长期稳定;

（7）及时施作仰拱，形成封闭支护结构;

（8）监控量测，信息化施工。

3.3 小净距隧道施工

小净距隧道工程，一次支护为喷锚网与格栅钢架，二次衬砌为钢筋混凝土。为防止该小净距隧道出口段中夹岩柱的岩体不均匀沉降、松动、垮塌等，进而对隧道上方运营的盐坝高速高架桥造成不利影响，在隧道里程K5+480～K5+520的中夹岩施作对拉锚杆进行加固。对拉锚杆采用Φ32精轧螺纹钢，间距为（纵向）1.2 m ×(环向)1.2 m；高强螺栓螺帽加垫板锁定；两端同时张拉，张拉力不少于100kN，张拉过程中要注意同一断面要间隔进行，避免局部压应力集中现象，张拉采用双控法，油压值的误差不得超过±2%，伸长量误差不得超过±5%（量测伸长量时注意岩体压缩，参照点不得采用垫板），施工中千斤顶端部不得站人，并加设防护措施。张拉后的钢筋在未灌浆前严禁触碰。张拉后及时按照设计灌注M25水泥砂浆，注浆设备采用双液浆机，在孔口处设置止浆阀，按照设计压力及时间进行严格控制。

3.4 施工工艺流程及操作要点

（1）当洞口长管棚施作完毕，管棚强度达80%以上，即可进行洞口施工，洞口首次开挖顶部弧形导坑( 型钢钢架基脚约在最大跨以上2.8m，以保证二台阶施工高度的可操作性)弧形槽挖高度为2.0m，纵向槽挖长度达L=0.8H（例×××隧道进口，泥盆系强风化粉砂岩，V级围岩，双向4车道，单洞开挖总高度：H=11.77m，总宽度B=18.06m）则顶部弧形槽挖纵向长度可达L=0.8×11.77+6.0=15.4（m），按L=16 m计。

（2）因其洞口段埋深很薄，敷设环状径向锚杆作用不大，且钢架距长管棚钢管很近，可掏现长管棚，用Φ22 螺纹钢筋将钢架与长管棚钢管牢固焊接，挂网喷混凝土，使初支和长管棚构成组合受力结构，增强管棚整体承载能力。

（3）采取一榀一挖，紧跟型钢、网喷混凝土，及时封闭，但必须注意型钢支撑基底地层的承载力，其基底必须硬实，不得松软、虚空。应作扩大基础处理，（如初支厚度为30㎝应扩大至45㎝，1.5

倍初支厚度），增大基底承载受力面积，清底时用风镐清挖，防止挖深、掏松.一般基底地层承载力大于0.25 M Pa。如软弱、有水应作注浆锚管加固。

（4）应加强锁脚锚杆的锁定作用，设对应扣拉锚杆，确保拱脚型钢架处应力分散在周边围岩内，强化喷混凝土质量，确保所喷混凝土与围岩紧密咬合，初支与围岩不得有空隙和空洞，否则作注浆处理。

（5）当顶部弧形导坑开挖达到0.8H +6.0m长度后，停止上一台阶施工，对称进行二台阶开挖，直达一台阶开挖面2.5～3.0m (两台阶之间步距)，宽度为2.0～2.5m，侧导底达洞身最大宽度处(起拱线位置)。同样作扩大拱墙脚，加强锚脚锚杆。注意核心土边坡的稳定。

（6）对称开挖第三台阶，侧壁导洞宽度为2.0m，基底达仰拱底标高面，加强锁脚锚杆锚锁。

（7）平行清挖核心土，注意核心土纵向边坡的稳定性，确保施工安全。

（8）进行仰拱基底清挖，及时施作仰拱初期支护3～6m，形成初支闭合环。

（9）随即进行洞口处3～6m，仰拱钢筋混凝土和填充混凝土，形成洞口结构，锁定洞口。为洞身施工作为坚强依托支撑点，防止洞口变形，为施工提供安全保证。

4 结语

小净距隧道施工技术是一项新的隧道工程问题，还经常与浅埋、软弱岩土体等问题交织在一起，施工难度大;处在复杂的地形地貌环境中，对变形、沉降的要求又高。小净距双洞隧道施工的关键是加固中间岩柱，由于其岩体自稳能力和支撑结构的受力较一般隧道复杂，对于软弱围岩必须通过注浆及设置预应力对拉锚杆等加固措施，以确保中间岩柱的稳定；同时爆破作业属于技术难点，必须采用预裂及光爆技术，减少震动对结构的影响；小净距隧道施工的重点是工序控制，通过正确安排双洞的开挖、支护的间隔和顺序，有效控制两隧道之间因净距较小引起的围岩变形，确保隧道结构安全。其监控量测工作除了一般隧道的必测和选测项目之外，还必须增加后开挖隧道爆破震速测试、水平对拉锚杆的测试，可以更好的控制监测中间岩体的稳定，因此，通过监控围岩应力和位移变化及分析研究，深化对小净距隧道围岩变形和应力分布的认识，验证围岩加固效果、初支和二衬的设计效果，制定小净距隧道施工技术细则，具有十分重要的意义。