李 凱，陳軍社

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016)

0 引 言

公路隧道施工中，隨著各工作面的不斷推進(jìn)，其間的相對(duì)距離也在不斷變化，如上臺(tái)階長(zhǎng)度、下臺(tái)階長(zhǎng)度、掌子面到仰拱、仰拱到二襯以及左右洞掌子面的縱向距離等，都在隨進(jìn)尺而不斷變化著[1-5]；但出于安全方面考慮，各工作面間的相對(duì)距離也不能無(wú)限制地變化[6-10]。為此，規(guī)范規(guī)定了一部分距離關(guān)系(如掌子面到二襯)，也有一些沒(méi)有具體規(guī)定(如仰拱到二襯)。作為隧道施工技術(shù)人員，應(yīng)結(jié)合施工組織、安全等因素，進(jìn)一步研究和明確各種工作面間的相對(duì)距離。

《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D70/2—2014)、《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70—2010)、《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F60—2009)、公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F60—2009)、《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》(JTG F90—2015)是公路隧道施工中建設(shè)、監(jiān)理、施工各方遵守的主要規(guī)范，是指導(dǎo)隧道施工的標(biāo)準(zhǔn)和指南，也是現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員必備的主要工具。但是，對(duì)于隧道施工過(guò)程中各工作面間的相對(duì)距離關(guān)系，各規(guī)范的規(guī)定要求存在著差異和不完善，甚至有相互矛盾之處，易引起岥義。本文主要對(duì)公路隧道各工作面間相對(duì)距離進(jìn)行探討、梳理、總結(jié)和統(tǒng)一，為隧道施工控制提供參考。

1 小凈距隧道工作面相對(duì)距離

1.1 小凈距隧道雙洞的影響

對(duì)于小凈距隧道，《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F60—2009)中給出了雙洞間相互影響程度的劃分，如表1所示。

表1 小凈距隧道雙洞間相互影響程度劃分

注：B為隧道開(kāi)挖斷面的寬度。

有學(xué)者研究認(rèn)為：公路施工中常見(jiàn)的Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)圍巖中,Ⅴ級(jí)圍巖隧道凈距在2.0B以上，Ⅳ、Ⅲ級(jí)圍巖隧道凈距在1.5B以上時(shí)，小凈距隧道一般只需采取施工控制措施即可，而不需特殊加固設(shè)計(jì)；當(dāng)Ⅴ級(jí)圍巖隧道凈距在2.0B以下，Ⅳ、Ⅲ級(jí)圍巖隧道凈距在1.5B以下時(shí)，后行洞的施工會(huì)危及中巖柱的穩(wěn)定，才需要根據(jù)不同的圍巖和凈距對(duì)小凈距隧道分類處理，對(duì)中巖柱和隧道襯砌結(jié)構(gòu)采取加強(qiáng)和加固措施。

另外，通過(guò)試驗(yàn)可知，當(dāng)小凈距隧道Ⅴ級(jí)圍巖的凈距小于0.75B，Ⅳ級(jí)圍巖的凈距小于0.5B，Ⅲ級(jí)圍巖的凈距小于0.3B時(shí)，中間巖柱的塑性區(qū)將會(huì)重疊，屬嚴(yán)重影響，需重點(diǎn)加固中間巖柱。

綜上所述，對(duì)于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖的小凈距隧道的認(rèn)識(shí)如表2所示。

1.2 先行洞與后行洞掌子面的錯(cuò)開(kāi)距離

《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F60—2009)中第9.1.2條規(guī)定：對(duì)于小凈距隧道，先行洞與后行洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離應(yīng)大于2倍隧道開(kāi)挖寬度?！豆饭こ淌┕ぐ踩夹g(shù)規(guī)范》(JTG F90—2015)9.3節(jié)中規(guī)定，兩座平行隧道開(kāi)挖，同向開(kāi)挖工作面縱向間距應(yīng)根據(jù)兩隧道間距、圍巖情況確定，且不宜小于2倍洞徑。《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70—2010)中17.2.6條規(guī)定，小凈距隧道兩隧道掌子面距離宜控制在2倍開(kāi)挖跨度以上。為減輕后行洞開(kāi)挖爆破對(duì)先行洞二次襯砌的影響，先行洞二次襯砌宜落后于后行洞掌子面2倍開(kāi)挖跨度以上，并應(yīng)滿足圍巖穩(wěn)定條件。后行洞初期支護(hù)(落底成環(huán)后)宜超前先行洞二次襯砌1倍開(kāi)挖寬度以上。先行、后行隧道的相鄰洞室掌子面距離宜保持在2倍隧道開(kāi)挖寬度以上。《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F60—2009)第8.1.4條規(guī)定：先行洞室的二次襯砌宜在圍巖變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行，宜落后于后行掌子面2倍隧道開(kāi)挖寬度以上。

表2 小凈距隧道雙洞間相互影響程度及加強(qiáng)措施

從這些規(guī)定可以看出，對(duì)于小凈距隧道，規(guī)范都要求了“先行洞與后行洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離應(yīng)大于2倍隧道開(kāi)挖寬度”。但為了防止后行洞掌子面爆破震動(dòng)使先行洞已完成的二襯開(kāi)裂或受到影響，該距離也不能無(wú)限制的大，對(duì)此，《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70—2010)第17.2.6條提出了“先行洞二次襯砌宜落后于后行洞掌子面2倍開(kāi)挖跨度以上，并應(yīng)滿足圍巖穩(wěn)定條件；后行洞初期支護(hù)(落底成環(huán)后)宜超前先行洞二次襯砌1倍開(kāi)挖寬度以上”。因此，在小凈距隧道施工時(shí)，需對(duì)先行洞與后行洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離的范圍進(jìn)一步明確。

對(duì)于Ⅴ級(jí)圍巖地段，掌子面到二襯的距離不超過(guò)70 m，要滿足“先行洞與后行洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離大于2倍隧道開(kāi)挖寬度”的要求，還要滿足“先行洞二次襯砌落后于后行洞掌子面2倍開(kāi)挖跨度以上”這一條件，如圖1所示。對(duì)于二車道隧道，一般Ⅴ級(jí)圍巖段開(kāi)挖寬度為12.5～13.5 m，暫按13.5 m計(jì)算，那么后行洞掌子面與先行洞掌子面的距離不應(yīng)小于27 m，且后行洞掌子面與先行洞二襯的距離也不應(yīng)小于27 m，則后行洞掌子面的可調(diào)節(jié)范圍為16 m(70 m-27 m-27 m)，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)可按此范圍實(shí)施控制。但對(duì)于三車道隧道，一般V級(jí)圍巖段開(kāi)挖寬度約為17 m左右，暫按17 m計(jì)算，那么后行洞掌子面與先行洞掌子面的距離不應(yīng)小于34 m，且后行洞掌子面與先行洞二襯的距離也不應(yīng)小于34 m，則后行洞掌子面的可調(diào)節(jié)范圍就只有2 m(70 m-34 m-34 m)，這顯然是難以做到的。一般來(lái)講，Ⅴ級(jí)圍巖段的小凈距隧道都是處于洞口淺埋段，圍巖狀況是極差的，采用挖機(jī)即可開(kāi)挖，即使爆破也是弱爆破，因此，后行洞掌子面開(kāi)挖對(duì)先行洞二襯的影響范圍也達(dá)不到2倍隧道開(kāi)挖寬度那么大。所以，對(duì)于三車道隧道的后行洞掌子面超前先行洞二襯的距離，可作適當(dāng)調(diào)整，筆者認(rèn)為，后行洞掌子面超前先行洞二襯，可按1.0～1.5倍的隧道開(kāi)挖寬度控制，也就是17～25 m，如圖2所示。這樣，一方面可使后行洞掌子面與先行洞的相對(duì)關(guān)系有一個(gè)可調(diào)整的范圍，即11～19 m；另一方面可保證后行洞開(kāi)挖后，中間巖柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新排列，內(nèi)部應(yīng)力釋放在一定時(shí)間段內(nèi)有個(gè)過(guò)程，使先行洞的沉降和收斂進(jìn)一步發(fā)展直到穩(wěn)定，以減小二襯承受的永久內(nèi)力，同時(shí)也要結(jié)合洞內(nèi)的監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，待穩(wěn)定后再施作先行洞二次襯砌。至于“后行洞初期支護(hù)(落底成環(huán)后的)宜超前先行洞二次襯砌1倍開(kāi)挖寬度以上”，在大斷面隧道施工中可不作硬性規(guī)定，以方便現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。

圖1 小凈距隧道雙洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離

圖2 大斷面小凈距隧道雙洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離

Ⅳ級(jí)及以上圍巖地段，由于二襯到掌子面的距離遠(yuǎn)大于Ⅴ級(jí)圍巖段規(guī)定的70 m，因此，“先行洞與后行洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離應(yīng)大于2倍隧道開(kāi)挖寬度”和“先行洞二次襯砌宜落后于后行洞掌子面2倍開(kāi)挖跨度以上”在現(xiàn)場(chǎng)都能做到，可按此要求來(lái)控制左右洞間的相對(duì)位置關(guān)系。

2 臺(tái)階法工作面相對(duì)距離

2.1 臺(tái)階長(zhǎng)度

《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F60—2009)6.2節(jié)中規(guī)定：臺(tái)階法施工，臺(tái)階長(zhǎng)度不宜超過(guò)隧道開(kāi)挖寬度的1.5倍。在《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70—2010)17.2.3條中提到，臺(tái)階法包括長(zhǎng)臺(tái)階、短臺(tái)階和超短臺(tái)階法3種，并規(guī)定：長(zhǎng)臺(tái)階法中，上臺(tái)階宜超前50 m以上或大于5倍洞跨，上下斷面可平行作業(yè)；短臺(tái)階法中，上臺(tái)階長(zhǎng)度宜在1～5倍洞跨范圍內(nèi)，兩臺(tái)階不應(yīng)全部平行作業(yè)；超短臺(tái)階法中，上臺(tái)階僅超前5～10 m，只能采用交替作業(yè)。

對(duì)于臺(tái)階法施工中臺(tái)階長(zhǎng)度的規(guī)定，筆者認(rèn)為，《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》更具有指導(dǎo)性和可操作性，并且該細(xì)則將3種臺(tái)階開(kāi)挖法適用的圍巖級(jí)別也進(jìn)行了列表劃分，見(jiàn)表3。為了統(tǒng)一起見(jiàn)，對(duì)于臺(tái)階法中的臺(tái)階長(zhǎng)度及適用圍巖類別，應(yīng)以《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》為準(zhǔn)。

表3 臺(tái)階法分類

2.2 每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺長(zhǎng)度

《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F60—2009)6.2節(jié)中僅對(duì)環(huán)形開(kāi)挖留核心土法有進(jìn)尺規(guī)定，即環(huán)形開(kāi)挖進(jìn)尺宜為0.5～1.0 m。《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》(JTG F90—2015)9.3節(jié)中規(guī)定：臺(tái)階法和環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法施工，上臺(tái)階每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖不應(yīng)大于1榀鋼拱架間距，Ⅳ級(jí)圍巖不得大于2榀鋼拱架間距，臺(tái)階下部斷面一次開(kāi)挖長(zhǎng)度應(yīng)與上部斷面相同，且不得超過(guò)1.5 m?！豆匪淼涝O(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70—2010)17.2節(jié)中規(guī)定：環(huán)形開(kāi)挖留核心土法環(huán)形開(kāi)挖進(jìn)尺為0.5～1.0 m，不宜過(guò)長(zhǎng)；三臺(tái)階法施工，上臺(tái)階開(kāi)挖長(zhǎng)度為1～2 m，中臺(tái)階及時(shí)跟進(jìn)，做到及早落底成環(huán)。臺(tái)階法施工時(shí)下半斷面的開(kāi)挖和封閉應(yīng)采用單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上部初期支護(hù)兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空，視圍巖狀況宜控制落底長(zhǎng)度為1～2 m，不得大于3 m。

對(duì)于臺(tái)階法和環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法施工的開(kāi)挖進(jìn)尺，有“0.5～1.0 m”和“上臺(tái)階每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖不應(yīng)大于1榀鋼拱架間距，Ⅳ級(jí)圍巖不得大于2榀鋼拱架間距”兩種表述。筆者認(rèn)為， “上臺(tái)階每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖不應(yīng)大于1榀鋼拱架間距”劃定范圍過(guò)小，設(shè)計(jì)圖紙中，Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖的拱架間距一般為0.5～1.0 m，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖條件綜合判斷來(lái)確定開(kāi)挖長(zhǎng)度，因此，“Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺為0.5～1.0 m”比較合理?！阿艏?jí)圍巖不得大于2榀鋼拱架間距”表述方法其實(shí)與 “開(kāi)挖長(zhǎng)度為1～2 m”的意思基本一致，因?yàn)棰艏?jí)圍巖地段拱架間距一般為1.0～1.2 m，為了表述方便，開(kāi)挖進(jìn)尺長(zhǎng)度以m表示更直觀，也更能適用于現(xiàn)場(chǎng)施工，因此，“Ⅳ級(jí)圍巖每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度為1～2 m”比較合理。另外，應(yīng)增加“Ⅲ級(jí)圍巖每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺長(zhǎng)度為2～3 m，Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺長(zhǎng)度為3～5 m”的要求。

規(guī)范對(duì)臺(tái)階法施工時(shí)下半斷面開(kāi)挖進(jìn)尺長(zhǎng)度的規(guī)定也有矛盾之處，“臺(tái)階下部斷面一次開(kāi)挖長(zhǎng)度不得超過(guò)1.5 m”的說(shuō)法過(guò)于苛刻，筆者認(rèn)為, “Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖，臺(tái)階下部斷面一次開(kāi)挖長(zhǎng)度應(yīng)與上部斷面相同，且不得超過(guò)3 m，下部斷面的開(kāi)挖和封閉應(yīng)采用單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，應(yīng)避免上部初期支護(hù)兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空”的要求比較合理。上臺(tái)階開(kāi)挖進(jìn)尺長(zhǎng)度只要確定好，下部斷面的標(biāo)準(zhǔn)與上臺(tái)階相同。

3 分部開(kāi)挖法各導(dǎo)洞間相對(duì)距離

各規(guī)范中，對(duì)于中隔壁法或交叉中隔壁法的施工規(guī)定：左右兩側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖工作面的縱向間距不宜小于15 m。對(duì)于雙側(cè)壁交叉法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工規(guī)定：左右導(dǎo)坑開(kāi)挖工作面拉開(kāi)距離不宜小于15 m，導(dǎo)坑與中間土體同時(shí)施工時(shí)，導(dǎo)坑應(yīng)超前30～50 m。

但是，規(guī)范僅規(guī)定了左右兩側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖工作面的最小縱向間距，對(duì)于左右導(dǎo)坑工作面間的最大距離未做詳細(xì)規(guī)定，對(duì)于二襯到仰拱、二襯到主洞下臺(tái)階的距離，也沒(méi)有詳細(xì)規(guī)定。

參照國(guó)內(nèi)一些文獻(xiàn)，結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為：中隔壁法或交叉中隔壁法、雙側(cè)壁交叉法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，左右兩側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖工作面的縱向間距不宜小于15 m， Ⅴ級(jí)圍巖段不宜大于35 m，Ⅳ級(jí)圍巖段不宜大于45 m；雙側(cè)壁交叉法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的導(dǎo)坑與中間土體同時(shí)施工時(shí)，導(dǎo)坑超前主洞30～50 m；二次襯砌距離下導(dǎo)坑開(kāi)挖面不大于25～35 m；二次襯砌工作面距離仰拱工作面一般為15～25 m，如圖3所示。

圖3 分步開(kāi)挖法各工作面相對(duì)距離關(guān)系

另外，各規(guī)范對(duì)于中隔壁法或交叉中隔壁法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工時(shí)，導(dǎo)洞上、下臺(tái)階掌子面間的距離均未做具體規(guī)定。結(jié)合國(guó)內(nèi)一些文獻(xiàn)和以往施工經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，導(dǎo)洞上、下臺(tái)階掌子面間距宜為5～10 m，仰拱和仰拱回填應(yīng)緊跟主洞下臺(tái)階初期支護(hù)。

4 連拱隧道左右洞錯(cuò)開(kāi)距離

《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F60—2009)中的8.2.3條規(guī)定：連拱隧道主洞開(kāi)挖時(shí)，左、右兩洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離宜大于30 m。《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70—2010)中的17.2.5條規(guī)定，連拱隧道的中導(dǎo)洞開(kāi)挖法，先貫通中導(dǎo)洞并澆注中墻混凝土，然后采用臺(tái)階法開(kāi)挖左右主洞，最后全斷面施作二次襯砌。施工時(shí)左右導(dǎo)洞錯(cuò)開(kāi)的距離不宜小于20 m。

筆者認(rèn)為，為了減少連拱隧道左、右洞兩掌子面開(kāi)挖施工的震動(dòng)干擾，同時(shí)統(tǒng)一各標(biāo)準(zhǔn)的要求，方便現(xiàn)場(chǎng)控制，施工時(shí)執(zhí)行《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F60—2009)中8.2.3條規(guī)定的“連拱隧道主洞開(kāi)挖時(shí)，左、右兩洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離宜大于30 m”比較合適。

5 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員來(lái)講，各類隧道設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范就是隧道工程現(xiàn)場(chǎng)施工控制的依據(jù)，在具體應(yīng)用過(guò)程中，技術(shù)人員有義務(wù)、有責(zé)任結(jié)合實(shí)際情況對(duì)規(guī)范存在的沖突之處以及規(guī)范未涉及的施工要求和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步思考并補(bǔ)充、完善，以便為以后的隧道施工指明方向，使工程技術(shù)人員有規(guī)可依，有理有據(jù)，統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。