浅谈小净距隧道开挖施工.doc

浅谈小净距隧道开挖施工胡文华 欧阳景峰（江西省高等级公路管理局 南昌 330046）摘 要：本文以泰井高速公路的石狮隧道为例，介绍小净距隧道在开挖施工时应注意的相关事项及技术要点。关键词：隧道工程；小净距；开挖；中夹岩柱；注浆； 610 前 言小净距隧道是指双洞间中夹岩柱的宽度介于连拱隧道和普通双线分离隧道之间、一般小于1.5倍隧道开挖断面宽度的一种特殊结构形式隧道。位于泰井高速公路江西井冈山市境内的石狮隧道，其双洞中轴线间距为20.16m，隧道开挖断面宽为10.676m，中夹岩柱净宽为9.63m，属于典型的双洞小净距隧道。石狮隧道是江西省山区高速公路第一座小净距隧道，该隧道全长690m，地质钻探资料揭示该隧道洞口段岩性主要为类围岩，以薄层状泥岩、炭质板岩为主，风化程度高，洞身主要为-类围岩，以石英砂岩、碳质板岩为主，岩性较硬，但裂隙较发育，构造裂隙、风化裂隙中夹泥较多，且存在软弱夹层。围岩分类情况为：类围岩48m,类围岩680m，类以上围岩652m。小净距隧道与普通双线分离隧道最大的区别是中夹岩柱的宽度,由于小净距隧道中夹岩柱的宽度较小,而所受围岩压力大,因此,可以看出, 小净距隧道施工的关键是加固中夹岩柱。如何确保中夹岩柱的稳定，事关隧道施工的成败。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，石狮隧道在开挖施工时,针对不同的围岩采用了不同的开挖方法,类围岩段开挖时,采用了正向单侧壁导坑施工方法，类围岩段开挖时,采用了上下短台阶施工方法，类围岩段开挖时,采用了超前导坑预留光爆层施工方法。1 洞口施工为减少对洞口仰坡的扰动，隧道洞口石方段开挖采用弱爆破及预裂爆破的施工方法。洞口刷坡时，为保证中夹岩柱的稳定，两隧道中夹岩柱坡口处原地面土体暂时予以保留，以支挡坡面。洞口仰坡采取锚杆、挂网、喷混凝土加固。同时为防止洞口开挖时坍塌,隧道洞口处加设锁口导管进行超前支护。导管采用89mm、壁厚6mm、长16m的热轧无缝钢管。施工时，导管沿隧道开挖轮廓线（导管间距50cm）并设1的收稿日期：2005-03-30仰角，方向与路线中线平行，打入围岩，锁口导管注浆时初压为0.5MPa,终压为2MPa，注浆过程应根据地质情况控制注浆压力，浆液扩散半径0.5m，注浆结束至掘进开挖前的时间间隔按不短于6h进行控制。2 洞身施工2.1类围岩段开挖及施工顺序 根据现场施工条件和施工工期要求，石狮隧道双向对打，右洞先于左洞施工。右洞开挖断面超前左洞开挖断面按不小于40m进行控制。右洞开挖采取上、下台阶法施工，上台阶开挖采用环行开挖留核心土法。上台阶开挖后，拱部支护及时跟上，类围岩超前支护方式采取超前小导管注浆加固，导管采用直径42mm、壁厚3.5mm、长3.5m的无缝钢管，管壁每隔15cm交错钻眼，眼孔直径8mm，但尾部1m不设压浆孔。施工时，小导管与衬砌中线平行，以14仰角打入拱部围岩，导管环向间距40cm，前后排导管打入点间距为2.4m，小导管保持1.0以上搭接长度。开挖时，每循环进尺为0.8m，与U形钢拱架间距相同，开挖后及时施作初期支护。下台阶开挖落后于上台阶8m-10m，初期支护跟上，对中夹岩柱进行注浆，打入对拉锚杆。 右洞上台阶开挖（环形开挖留核心土法）； 右洞拱部支护（锚喷、U形钢拱架、超前小导管） 右洞下台阶开挖（落后上台阶8m-10m） 右洞边墙及仰拱初期支护（锚喷、U形拱架）； 中夹岩柱注浆加固； 左洞侧壁导洞开挖（落后右洞开挖面40m）；左洞侧壁导洞支护（锚喷、U形拱架）；中夹岩柱锚杆施加预应力 左洞上台阶开挖（落后侧壁导坑开挖面5m）；10左洞拱部支护（锚喷、U形钢架、超前）；左洞下台阶开挖（落后上台阶8m-10m）；左洞边墙及仰拱初期支护（锚喷、U形拱架）；右洞全断面衬砌（落后左洞开挖面15m-20m）；左洞全断面衬砌。图1 类围岩段施工工序为确保开挖过程中中夹岩柱的稳定性，左洞采用了正向单侧壁导坑的开挖方法，在左洞上台阶开挖之前先开挖侧导洞，超前加固中夹岩柱。左洞的侧导洞必须在右洞开挖进尺大于40m且中夹岩柱注浆固结后才能进行，采取短进尺、全断面一次开挖到位，初期支护跟上并进行中夹岩柱对拉锚杆施加预应力加固。之后，再进行左洞上、下台阶开挖和支护，其余工序与右洞相同。具体施工顺序见图1所示。2.2类围岩段开挖及施工顺序类围岩段采取上下短台阶法开挖，上台阶开挖每循环进尺按1m控制，开挖过程中采用超前锚杆进行加固，锚杆采用22的钢筋，施工时锚杆仰角控制在5-15左右，并根据开挖时岩体节理面层状现场调整以确定其最佳方向，锚杆环向间距50 cm，前后排锚杆间距2m。下台阶落后于上台阶8m-10m，上、下台阶的初期支护施作必须紧跟开挖。右洞开挖断面超前左洞开挖断面控制在30m-40m。在施工环向系统锚杆时，对中夹岩柱进行压力注浆，打入对拉锚杆，增强岩体稳定。类围岩段具体施工顺序见图2所示。右洞上台阶开挖；右洞拱部初期支护（锚喷、U形钢拱架、超前锚杆）； 右洞下台阶开挖（落后上台阶8m-10m）； 右洞边墙锚喷初期支护；左洞上台阶开挖（落后于右洞开挖面40m）； 左洞拱部初期支护（锚喷、U形钢拱架、超前锚杆）；左洞下台阶开挖（落后上台阶8m-10m）；左洞边墙锚喷初期支护；对中夹岩柱注浆、预应力对拉锚杆加固；右洞全断面衬砌（落后上台阶15m-20m）；左洞全断面衬砌。图2 类围岩段施工工序2.3类围岩段开挖及施工顺序类围岩地段右洞采取全断面开挖，左洞采取超前导坑预留光爆层的开挖方法。在初期支护完成后，对中夹岩柱进行压力注浆加固。右洞每一循环进尺1.2m，采取光面爆破一次成型。左洞开挖断面落后右洞开挖断面约30m-35m，先在左断面底部中心开挖一道宽为2m-3m、高为3m-4m 的超前导洞，超前长度为5m。然后，采取光面爆破开挖剩余的断面一次到位。开挖超前导洞可拉开初次爆破点至中夹岩柱的距离，达到减少爆破对中夹岩柱震动、降低爆破对围岩影响的目的，同时又增大了剩余大断面开挖的临空面，可减少炸药用量，提高爆破效率。类围岩段施工顺序见图3所示。右洞全断面开挖； 右洞锚喷初期支护； 左洞超前导坑开挖（落后右洞开挖面30m）；左洞全断面开挖（落后超前导坑开挖面5m）； 左洞锚喷初期支护；对中夹岩柱进行注浆；右洞全断面衬砌（落后左洞开挖面15m-20m）；左洞全断面衬砌（落后左洞开挖面40m）。图3 类围岩段施工工序3 中夹岩柱加固为确保开挖过程中围岩的稳定，减少因隧道间距小导致围岩变形、爆破震动等腰三角形不利因素，满足小净距隧道中夹岩柱特有的加固要求，隧道施工时对类及类围岩段的中夹岩柱注浆并施加预应力锚杆进行加固，对类围岩的中夹岩柱进行注浆加固处理。3.1中夹岩柱注浆 中夹岩柱注浆小导管规格为50mm5m。注浆初压力为0.5MPa，终压力表为1.5MPa，浆液配合比为：水泥：水玻璃=1：0.5。洞口施工完成后，立即沿隧道轴向对中夹岩柱正面打入长5m的注浆小导管，注浆加固中夹岩柱坡面。当注浆达到强度后进行左洞开挖，向前掘进5m后对中夹岩柱改为水平斜向前方45打入长12m的小导管并注浆加固，小导管每排7根，按梅花形布设。在类围岩段，小导管纵向排间距为1.5m，在类及类围岩段，小导管纵向排间距为2m。 安装注浆管时，在注浆管孔口处用胶泥与麻丝缠绕，使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧，实现注浆管的止浆和固定。胶泥凝固到有足够强度后方可注浆。注浆结束后及时对注浆效果进行检查，如未达到设计要求时，必须补充孔后再注浆。3.2中夹岩柱预应力对拉锚杆 中夹岩柱对拉锚杆采用25mm螺纹钢筋，每根钢筋必须采用单根钢筋，严禁有任何形式的接长。锚杆沿隧道纵轴方向排距75cm，每排4根，间距1.5m，锚杆端部垫层必须用40#混凝土找平，待混凝土强度达到100%后方可进行预应力锚杆张拉。预应力施工时，应严格按规范进行操作。锚杆固(下转第65页)定端和张拉端沿纵向间隔一排布置，并间隔进行张拉，以避免产生局部压应力集中现象。张拉一律采用双控法，油压值的误差不得超过2%，伸长量的误差不得超过5%。施工中应严格注意安全，千斤顶端部及非张拉端钢筋端部严禁站人，必须在两端加设临时钢板挡块以防预应力钢筋突然断裂弹出伤人。张拉后的钢筋在未灌浆前严禁碰击、踩踢。灌浆工作必须避开钢筋端部，在有油压情况下，严禁拆卸油压系统中的任何零件。4 结 语(1)小净距双洞隧道支护参数、施工难度和造价普遍高于普通双线双洞隧道，但明显低于连拱隧道，且施工及后期养护相对连拱隧道要方便，因此在受地形条件制约时，小净距双洞隧道是一种较好的隧道结构形式。(2)中夹岩柱的稳定是小净距双洞隧道施工成败的关键。洞口施工时，2隧道之间中夹岩坡口处原地面土体在加固前应尽量保留，可用于支挡坡面，减少中夹岩体的临空面。由于该类型隧道围岩自稳性及受力较一般隧道复杂，对于中夹岩柱必须采取注浆及设置预应力对拉锚杆等加固措施，通过合理安排双洞各工序施工的时间间隔和顺序，减少围岩变形，确保中夹岩柱的稳定，保证隧道结构安全。(3)为保证隧道安全，小净距双洞隧道在进行爆破作业时，应严格控制震动速度，以减少对围岩的扰动。由于中夹岩柱的宽度较小，后开挖隧道的爆破震动对前开挖隧道将产生较大影响，因此应将前开挖隧道衬砌处的震动速度控制在15cm/s以内，并以此作为后开挖隧道各段爆破药量的计算依据。为避免震动波叠加，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，或按经验值200m/s。(4)做好超前予加固、超前