小间距隧道施工要点.doc

小间距隧道施工要点 彭发根1 刘冬生1 任正刚2（1江西省高等级公路管理局 南昌 330046）（2中铁十六局四公司 北京 101400）摘 要：随着高速公路工程技术的不断向前发展，小间距隧道技术在高速公路中运用越来越普遍，小间距隧道在我省高速公路施工中第一次采用。其特点是2洞室间距小，洞身开挖会相互影响，中间岩柱加固难度大，施工较复杂。本文通过对泰井高速公路西峰隧道的施工技术总结，介绍小间距隧道的施工要点，为小间距隧道施工提供参考经验。 关键词：小间距隧道；施工要点360 前 言泰井高速公路西峰隧道是一座上下行分离的4车道小间距隧道。隧道2洞室净间距5.4m。单洞净宽8.5m，净高5m，洞顶覆盖层厚度77.4m。隧道全长180m，其中进口明洞30m，出口明洞20m，隧道进出口均采用端墙壁式洞门。隧道采用复合式衬砌，由长管棚及小导管进行超前支护，初期支护采用挂网、喷锚及工字钢架联合加固。隧道衬砌为C25钢筋混凝土结构，2洞室之间的中隔岩柱采用25精轧螺纹钢作为水平拉杆进行预应力加固。1 工程地质洞身主要围岩岩体为强风化变余砂岩、弱风化变余砂岩、板岩、炭质页岩夹石煤。洞口构造节理裂隙发育，水文地质复杂，岩体松散，第四系为碎石土，下部为全风化变余砂岩。洞身类围岩长172m，类围岩长88m。2 施工问题提出2.1工期短西峰隧道2洞室间距仅5.4m，如何保证2洞室开挖不相互影响是首要解决的问题；2.2保证施工过程中中间岩柱稳定西峰隧道围岩全部为II、III类，岩体较为破碎，如何保证施工过程中中间岩柱的稳定是至关重要的；2.3保证中间岩柱永久稳定隧道上部山体覆盖层厚，中间岩柱承受压力大，保证中间岩柱永久稳定也是必须解决的问题。3 施工方案确定针对以上提出的问题，确定西峰隧道主要采用以下的施工方案。洞身开挖之前，首先对破碎的围岩收稿日期：2004-12-28进行超前预加固：隧道洞口采用长管棚预注浆加固；洞顶平台采用小导管预注浆加固、中间岩柱采用斜向小导管注浆加固、II类围岩采用纵向小导管注浆加固、III类围岩采用超前锚杆进行预加固。待超前支护完毕，围岩稳定后，开始进洞开挖。为了防止2洞开挖相互影响，采取了左洞先进行洞身开挖的施工方案。左洞开挖后立即进行初期支护，同时进行中隔墙注浆加固，保证洞身围岩稳定。待左洞开挖50m后，开始进行右洞开挖。右洞在围岩破碎时采用小导洞开挖，然后扩挖的形式。右洞开挖完毕后，立即进行初期支护，同时利用水平拉杆对隧道中间岩柱进行永久加固。中间岩柱加固完毕，围岩稳定后，开始在左右洞全断面铺设防水板，进行隧道的模筑衬砌，形成隧道的永久封闭。在隧道施工过程中，加强对围岩的监控量测量，通过量测数据来进行指导隧道施工。4 主要施工方法4.1类围岩施工类围岩正洞采用上下台阶法开挖，围岩破碎时上断面保留核心土，开挖循环进尺0.5m，留核心土3m5m。其施工工序为：超前小导管进行预注浆左洞上断面开挖左洞上断面初期支护右侧导洞开挖及支护中隔墙预应力锚杆施工右洞扩挖右洞初期支护仰拱施工衬砌施工。左洞进洞50m 以后进行右洞开挖。上下部均采用机械配合人工开挖，局部采用弱爆破施工，以保证围岩稳定。上下台阶8m10m，在正洞掘进30m以后，施作仰拱，再进行正洞防水层和衬砌施工。开挖后及时进行围岩监控量测，准确掌握围岩状况，确保施工安全。 4.2类围岩开挖及支护类围岩采用上下台阶法施工，台阶长度8m10m,开挖循环进尺1.5m。其施工工序为：超前锚杆施工左洞上断面开挖左洞拱部初期支护左洞下断面开挖左洞下断面初期支护右洞侧导洞开挖中隔墙预应力锚杆施工右洞扩挖右洞初期支护仰拱施工衬砌施工。5 关键施工工艺控制5.1超前支护由于本隧道围岩地质较差，特别是洞口段覆盖土层，局部有断层及裂隙存在。为了保证隧道能够安全进洞，在隧道开挖之前，首先对围岩进行了长管棚超前加固。长管棚采用89mm无缝钢花管，节长6m，环向间距0.5m，外插角1，管棚全长16m。管内采用水泥-水玻璃双液注浆，水泥浆水灰比1：1，水泥浆与水玻璃体积比为1：0.5。长管棚施工采用测量仪器精确测定孔位及方向，潜孔钻机钻孔及顶管，双液注浆泵注浆。注浆初压0.5MPa -1.0MPa,终压2Mpa。在隧道的II类围岩地段及III类围岩地段分别采用了小导管双液注浆及超前锚杆对围岩进行超前支护，在超前支护中关键施工工艺为管棚方向控制及注浆质量。5.2钻爆开挖由于2隧道间距小，洞身采用钻爆开挖必定会对中间岩柱稳定产生很大的破环作用。为了使爆破对围岩的扰动降低到最小的程度，在西峰隧道开挖过程中采用了微振爆破的方式。所谓微振爆破，就是要控制爆破产生的振速，从而降低爆破对围岩的干扰。微震爆破主要采取以下技术措施：5.2.1缩短洞身开挖循环进尺 从而减少每循环开挖的炸药总用量；II类围岩的开挖进尺控制在0.5m-1.0m以内，III类围岩的开挖进尺控制在1.0m-1.5m以内。5.2.2炮眼采用线性布置，光面微差面爆破 即增加毫秒雷管的起爆段数，减少振动波叠加，控制振速。5.2.3分部爆破 在局部破碎地段，采用分部爆破的方式。即在开挖面分部装药，各部间采用高段级毫秒雷管串接，防止各部同时起爆。本隧道在围岩破碎地段采用了小导洞分部开挖的方式，在围岩较好地段采用了台阶法环向切槽法开挖方式。5.3中间岩柱加固西峰隧道左右2洞室净间距仅有5.4m，围岩为II、III类，较为破碎。为了保证中间岩柱的坚固及永久稳定，采用了超前导管注浆及水平拉杆加固等措施。5.3.1超前导管注浆 在左洞先行进洞之后，为了保证中间岩柱坚固，首先在中隔墙部位打设小导管进行预注浆，小导管采用50mm5mm钢管，长度7.6m。为了防止水平拉杆对岩柱的应力受到影响，小导管沿中隔墙面沿45角打入，钢管间距80cm80cm。浆液为水泥-水玻璃双液注浆。5.3.2水平拉杆加固 待中隔墙加固稳定后，进行隧道的右导洞开挖，同时进行中隔墙水平预应力拉杆的施工。水平预应力拉杆为25精轧螺纹钢，钢筋抗拉力为1000MPa,拉杆长度比中间岩柱孔道长5cm,2端采用螺纹结构。在右导洞开挖完毕后，由测量人员在中隔墙上确定水平拉杆的位置，采用风枪钻眼。为了保证拉杆垫板部位围岩的强度，在初期支护时，对拉杆端头部位围岩凿槽喷射高标号混凝土进行加强。并在喷射混凝土中预埋PVC注浆管，必须保证PVC管与注浆孔连通。钻孔结束，喷射混凝土达到强度后，在孔道中安设水平拉杆，拉杆2端为螺纹结构，中间岩柱锚固时，一端采用锚垫板固定，另一端进行张拉。张拉设备为液压泵配合YC60A型千斤顶。当张拉到钢筋抗拉设计强度60%时，进行拉杆初步锁定，当岩体变形稳定，锚杆应力增幅小于15%时，采用拧紧螺母进行拉杆最终锁定。为了防止锚杆张拉产生应力集中现象，在同一截面上锚杆要进行间隔张拉。当拉杆应力稳定后，利用注浆机通过预埋的注浆孔对拉杆孔道进行注浆处理，最后将锚杆端部用C20混凝土喷平。5.4监控量测本隧道按新奥法原理设计，隧道的开挖及支护全部在监控量测的指导下进行施工。由于隧道为小间距，洞身的开挖对围岩扰动非常大，所以必须加强对围岩的监控量测。在本隧道施工过程中，主要进行地表下沉、拱顶下沉、周边收敛、爆破振动、锚杆内力及洞内围岩观测等进行监控量测，及时反馈量测信息，保证了隧道的施工安全。6 结 语西峰隧道作为江西省高速公路上第一条小间距隧道，虽然存在地质条件差，施工工艺复杂，施工难度大的情况，但通过精心组织，科学施工，最终取得了胜利贯通。技术上归纳起来主要在以下几个方面：1、要确定合理的施工方案。如左洞先进行洞身开挖，右洞进行扩挖，中隔墙进行加固等方案，大大降低了开挖对围岩的扰动，对围岩受力薄弱环节进行了加强。2、要做好充分的施工准备。在围岩地质条件差的情况下，不急于进洞，而是充分做好围岩的超前