山區(qū)高速公路小間距隧道施工技術(shù)初探

山區(qū)高速公路小間距隧道施工技術(shù)初探摘要：以湖北宜巴高速公路花櫟包隧道為例，分析山區(qū)高速公路小間距隧道施工的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，HYPERLINK"/work/"總結(jié)小間距隧道的施工方法、工藝和施工技術(shù)措施，從而確保施工安全和隧道在運(yùn)營階段的結(jié)構(gòu)安全。山區(qū)高速公路在上、下行隧道受地形限制、使得兩相鄰隧道的最小間距不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求時(shí)，多設(shè)計(jì)為單線雙洞連拱隧道。由于連拱隧道的工程造價(jià)、施工難度、施工周期、病害及隱患等均比雙線雙洞隧道大得多，因而，在工程實(shí)踐中衍生出一種新的結(jié)構(gòu)形式——小間距隧道?；蛋淼牢挥诤币税透咚俟钒蜄|縣境內(nèi)，左線起止樁號(hào)為ZK157+675～ZK158+365，長690m；右線起止樁號(hào)為YK157+680～YK158+370，長690m。隧道最大埋深約170m。隧道左右線間距約25m，其中進(jìn)口約18.5m，出口約28m。隧道左右線縱坡均為-2.1%的單向坡（沿路線前進(jìn)方向上坡為正）。本隧道進(jìn)口設(shè)計(jì)有28m的Ⅴ級(jí)圍巖小間距段及20m的Ⅵ級(jí)圍巖小間距段。根據(jù)小間距隧道施工工程實(shí)踐，小間距隧道施工必須妥善解決以下技術(shù)難點(diǎn)：(1)先掘隧道對(duì)后掘隧道的偏壓影響；(2)后掘隧道對(duì)先掘隧道的擾動(dòng)影響；(3)兩隧道中間T型土體在兩次開挖擾動(dòng)情況下的穩(wěn)定；

(4)兩條隧道先后開挖引起的地面沉降等圍巖變形控制；

根據(jù)小間距隧道的圍巖變形特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)、施工中必須盡可能減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，特別是對(duì)中間巖體的擾動(dòng)。同時(shí)，支護(hù)強(qiáng)度和剛度要大，支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性要強(qiáng)，以限制圍巖變形，保持圍巖自身強(qiáng)度和承載力，促使圍巖一支護(hù)系統(tǒng)及時(shí)達(dá)到長期穩(wěn)定。而且，要減少和控制先掘和后掘隧道開挖時(shí)的相互影響?？傮w目標(biāo)是，合理利用圍巖自承能力，保證圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用。

因此，小間距隧道施工中，采用單一的、單方面的或局部的方法、措施難以達(dá)到上述目標(biāo)和要求。而應(yīng)在施工方法、施工工藝、支護(hù)形式與參數(shù)、特殊施工方法的應(yīng)用等方面采用綜合性技術(shù)、措施，其要點(diǎn)如下：

(1)施工方法主要采用臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法或兩者組合，并控制循環(huán)進(jìn)尺；(2)控制和減小開挖對(duì)圍巖的擾動(dòng)；

(3)左、右線隧道開挖面錯(cuò)開一定距離；

(4)提高支護(hù)的強(qiáng)度、剛度和整體性，控制圍巖變形；

(5)兩隧道前方土體和兩隧道間T型土體預(yù)加固；

(6)加強(qiáng)先掘隧道支護(hù)，及時(shí)施做先掘隧道的二次襯砌，促使圍巖一支護(hù)系統(tǒng)及時(shí)達(dá)到長期穩(wěn)定；

(7)及時(shí)施做仰拱，形成封閉支護(hù)結(jié)構(gòu)；

(8)監(jiān)控量測(cè)，信息化施工。本隧道在進(jìn)洞施工中除嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”方針外，結(jié)合本隧道特點(diǎn)，合理安排兩洞施工工序，減少兩洞之間的相互干擾?，F(xiàn)將具體施工步驟介紹如下：1、洞口段超前支護(hù)為防止隧道開挖塌方和仰坡變形，在隧道進(jìn)口淺埋段施工采用注漿長管棚超前支護(hù)進(jìn)行加固。管棚入土深度結(jié)合地形、地質(zhì)情況確定。管棚鋼管均采用Ф108×6mm熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距50cm，接頭用長15cm的絲扣直接對(duì)口連接。當(dāng)長管棚已深入微風(fēng)化巖層時(shí)可以適當(dāng)縮短長管棚長度。鋼管設(shè)置于襯砌拱部，平行路面中線布置。要求鋼管偏離設(shè)計(jì)位置的施工誤差不大于20cm，沿隧道縱向同一橫斷面內(nèi)接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭數(shù)至少須錯(cuò)開1.0m。為增強(qiáng)鋼管的剛度，注漿完成后管內(nèi)以30號(hào)水泥漿填充。為了保證鉆孔方向，在明洞襯砌外設(shè)60cm厚C25鋼架砼套拱，套拱縱向長2.0m?？紤]鉆進(jìn)中的下垂，鉆孔方向應(yīng)較鋼管設(shè)計(jì)方向上偏1度。鉆孔位置，方向均應(yīng)采用測(cè)量儀器測(cè)定，在鉆進(jìn)過程中也必須用測(cè)斜儀測(cè)定鋼管偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜有可能超限，應(yīng)及時(shí)糾正，以免影響開挖和支護(hù)。2、雙洞洞身開挖及施工順序根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件和施工組織，花櫟包隧道從進(jìn)口端單向掘進(jìn)施工，按掘進(jìn)方向左洞先于右洞施工。為減少兩洞之間的相互干擾，左洞開挖斷面超前右洞25m以上。小間距隧道鉆爆施工質(zhì)量直接關(guān)系到隧道施工的成敗，因此，對(duì)鉆爆施工進(jìn)行了嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制，具體在施工過程中的實(shí)施委托專業(yè)監(jiān)控量測(cè)單位執(zhí)行。對(duì)于小間距隧道先行左洞開挖的襯砌處震動(dòng)速度控制在15cm/s以內(nèi)，后行右洞襯砌處震動(dòng)速度應(yīng)控制在10cm/s以內(nèi)。以上結(jié)果，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)震動(dòng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整。為避免爆破震動(dòng)波的疊加，必須采用微差控制爆破，各段起爆時(shí)間應(yīng)根據(jù)震動(dòng)測(cè)試確定，或按經(jīng)驗(yàn)以大于200ms為宜。2.1、Ⅴ級(jí)圍巖小間距段開挖施工順序Ⅴ級(jí)圍巖地段原則上采用人工開挖，若需要爆破采用控制爆破。右線隧道左側(cè)（后期開挖洞室的內(nèi)側(cè)）如果需要爆破開挖，則要求采用預(yù)裂爆破。爆破震動(dòng)速度不大于20m/s。開挖每循環(huán)進(jìn)尺控制在0.5～0.6米。左洞采用短臺(tái)階留核心土法開挖，右洞采用中隔墻法開挖。如果下半斷面僅需人工開挖，則二次襯砌距離下半斷面開挖面不大于15米，如果下半斷面需要爆破開挖，則二次襯砌距離下半斷面開挖面保持在20～30米。在施作二次襯砌前注意防水板及排水管的鋪設(shè)。圖1-1Ⅴ級(jí)圍巖小間距段施工工序立面示意圖圖1-2Ⅴ級(jí)圍巖小間距段施工工序平面示意圖主要施工工序如下：⑴開挖左洞上半斷面。采用弧形導(dǎo)坑法，導(dǎo)洞超前5～10米，超前支護(hù)應(yīng)先期施作；⑵施作左洞拱部初期支護(hù)；⑶交錯(cuò)開挖左洞下半斷面的兩側(cè)；⑷施作左洞兩側(cè)邊墻初期支護(hù)；⑸開挖左洞核心土體及仰拱；⑹施作左洞仰拱初期支護(hù)及二次襯砌、仰拱回填；⑺開挖右洞內(nèi)側(cè)上導(dǎo)坑，如果需要爆破應(yīng)采用預(yù)裂爆破，超前支護(hù)應(yīng)先期施作；⑻施作右洞內(nèi)側(cè)上導(dǎo)坑初期支護(hù)與側(cè)導(dǎo)坑初期支護(hù)；⑼開挖右洞內(nèi)側(cè)下導(dǎo)坑，如果需要爆破應(yīng)采用預(yù)裂爆破，超前支護(hù)應(yīng)先期施作；⑽施作右洞內(nèi)側(cè)下導(dǎo)坑初期支護(hù)與側(cè)導(dǎo)坑初期支護(hù)；⑾開挖右洞外側(cè)上導(dǎo)坑；⑿施作右洞外側(cè)上導(dǎo)坑初期支護(hù)；⒀開挖右洞外側(cè)下導(dǎo)坑；⒁施作右洞外側(cè)下導(dǎo)坑初期支護(hù)；⒂施作右洞仰拱二次襯砌、仰拱回填；⒃施作右洞室的二次襯砌。2.2、Ⅳ級(jí)圍巖小間距段開挖施工順序開挖每循環(huán)進(jìn)尺控制在0.5～0.6米。左右洞均采用短臺(tái)階留核心土法開挖，保證左右洞施工距離應(yīng)錯(cuò)開25m以上。如果下半斷面僅需人工開挖，則二次襯砌距離下半斷面開挖面不大于15米，如果下半斷面需要爆破開挖，則二次襯砌距離下半斷面開挖面保持在20～30米。在施作二次襯砌前注意防水板及排水管的鋪設(shè)。主要施工工序如下：⑴開挖左洞上半斷面。采用弧形導(dǎo)坑法，導(dǎo)洞超前5～10米，超前支護(hù)應(yīng)先期施作；⑵施作左洞拱部初期支護(hù)；⑶交錯(cuò)開挖左洞下半斷面的兩側(cè)；⑷施作左洞兩側(cè)邊墻初期支護(hù)；⑸開挖左洞核心土體及仰拱；⑹施作左洞仰拱初期支護(hù)及二次襯砌、仰拱回填；⑺開挖右洞上半斷面。采用弧形導(dǎo)坑法，導(dǎo)洞超前5～10米，超前支護(hù)應(yīng)先期施作；⑻施作右洞拱部初期支護(hù)；⑼交錯(cuò)開挖右洞下半斷面的兩側(cè)；⑽施作右洞兩側(cè)邊墻初期支護(hù)；⑾開挖右洞核心土體及仰拱；⑿施作右洞仰拱初期支護(hù)及二次襯砌、仰拱回填。圖2-1Ⅳ級(jí)圍留小間距段施工工序立面示意圖圖2-2Ⅳ級(jí)圍留小間距段施工工序平面示意圖為確保開挖過程中圍巖的穩(wěn)定，減少由于隧道間距小導(dǎo)致圍巖變形，Ⅴ級(jí)和Ⅳ級(jí)圍巖地段在開挖內(nèi)側(cè)分別采用D25中空注漿錨桿和Ф22砂漿錨桿進(jìn)行加固；D25中空注漿錨L=600cm，縱環(huán)向間距60（縱）×120（環(huán)），梅花形布置。Ф22砂漿錨桿L=600cm，縱環(huán)向間距100（縱）×120（環(huán)），梅花形布置。3、監(jiān)控量測(cè)3.1、監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目根據(jù)本隧道的實(shí)際情況，在施工過程中必須進(jìn)行的監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目有：洞口淺埋地段地表下沉觀測(cè)、洞室周邊位移變形監(jiān)控量測(cè)、鋼支撐、錨桿應(yīng)力及裂縫觀測(cè)。3.2、監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的處理本隧道成立以項(xiàng)目總工為組長，測(cè)量隊(duì)長為副組長的監(jiān)控量測(cè)小組。量測(cè)小組每天整理量測(cè)數(shù)據(jù)資料繪制“位移—時(shí)間”曲線，送至總工師審閱和決策。當(dāng)“位移—時(shí)間”曲線趨于平緩時(shí)，通過數(shù)據(jù)處理或回歸分析，推算最終位移和位移變化規(guī)律；當(dāng)位移急劇增長時(shí)，表明圍巖和支護(hù)已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必須停止開挖，對(duì)危險(xiǎn)地段要加強(qiáng)支護(hù)，密切監(jiān)視圍巖動(dòng)態(tài)，采取補(bǔ)救措施妥善處理。通過量測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理，可以判斷圍巖和支護(hù)系統(tǒng)是否穩(wěn)定，掌握圍巖穩(wěn)定性變化規(guī)律，提出改進(jìn)支護(hù)、襯砌設(shè)計(jì)的參數(shù)和施工方法，確定二次襯砌和仰拱的施做時(shí)間。4、結(jié)語花櫟包隧道進(jìn)洞小間距段施工，按照以上施工方案和施工工序確保了進(jìn)洞施工安全及隧道的結(jié)構(gòu)安全。分析該隧道施工的成功經(jīng)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：（1）小間距隧道施工的重點(diǎn)是工序控制。通過正確安排雙洞的開挖、支護(hù)的間隔和順序，有效控制兩隧道之間由于凈距較小引起的圍巖變形，保證隧道結(jié)構(gòu)安全。（2）小間距隧道施工的難點(diǎn)是爆破作業(yè)。必須采用預(yù)裂爆破和控制爆破技術(shù)，減少爆破震動(dòng)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響。（3）由于該類型隧道圍巖自穩(wěn)性及支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力較一般隧道復(fù)雜，對(duì)于中間“T”型巖柱必須采取特殊措施進(jìn)行加固。（4）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)施做二次襯砌和仰拱。以保證初期支護(hù)安全，發(fā)揮二次襯砌的承載能力。（5）在地形條件受制約、地質(zhì)條件良好時(shí)，小間距雙洞隧道是一種較好的隧道結(jié)構(gòu)形式。其施工難度、工期和造價(jià)略高于普通雙線雙洞隧道，但明顯低于單線雙洞連拱隧道。同時(shí)，可以采用進(jìn)出口間距較小