劉 堅(jiān)

（山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司，山西 太原 030012）

1 情況綜述

《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確了小凈距隧道的概念: 小凈距隧道是指隧道間的中間巖柱厚度小于獨(dú)立雙洞最小凈距值的特殊隧道布置形式。隧道設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)小凈距隧道各類(lèi)圍巖級(jí)別的最小凈距做了明確規(guī)定，但在地形和公路線(xiàn)形的限制下，不同圍巖地質(zhì)條件、施工工序等的影響下，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要考慮不同的凈距，有時(shí)會(huì)小于規(guī)范中所限定的最小凈距[1]。

隨著我國(guó)西部地區(qū)隧道工程的大力發(fā)展，在山嶺隧道修建時(shí)，常常為了能夠滿(mǎn)足兩洞間最小凈距的要求，會(huì)出現(xiàn)隧道展線(xiàn)不靈活、占地面積大、高邊坡、工程造價(jià)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)增加、不利環(huán)境保護(hù)等各種各樣的問(wèn)題[2]。因此，連續(xù)中、短隧道在特殊地段的施工中，常采用小凈距隧道或連拱隧道型式。故小凈距分離式曲線(xiàn)隧道施工方案的研究具有重大的工程意義和推廣價(jià)值。

2 工程概況

臥龍溝2 號(hào)隧道為一座四車(chē)道高速公路小凈距分離式隧道，進(jìn)口左、右洞凈距為6.66 m，出口左、右洞凈距僅為4.78 m。隧道位于甘肅省臨夏縣境內(nèi)，地質(zhì)條件復(fù)雜。隧道右線(xiàn)起訖樁號(hào)為K9+257—K9+544，全長(zhǎng)287 m，左線(xiàn)起訖樁號(hào)為ZK9+398.06—ZK9+690.34，全長(zhǎng)292.28 m。隧道最大埋深約為43 m，其中隧道左線(xiàn)處于淺埋偏壓帶。整個(gè)2 號(hào)隧道覆蓋層圍巖裂隙及節(jié)理發(fā)育，巖體破碎，自穩(wěn)能力及支承能力差。隧道涌水補(bǔ)給為地表匯水，洞內(nèi)在雨季或春季可能存在淋雨?duì)畛鏊?。隧道進(jìn)出口洞門(mén)均采用端墻式，隧道明洞長(zhǎng)度/圍巖等級(jí)/長(zhǎng)度：右線(xiàn)明洞進(jìn)出口長(zhǎng)度各為5 m，圍巖Ⅴ級(jí)277 m；左線(xiàn)明洞進(jìn)口長(zhǎng)度 18 m，出口長(zhǎng)度 13 m，圍巖Ⅴ級(jí)261.28 m。隧道建筑限界左洞寬度為10.55 m，右洞寬度為10.25 m，高度為5.0 m。

臥龍溝2 號(hào)隧道右線(xiàn)平面線(xiàn)形為R=500 m，左線(xiàn)進(jìn)口平面線(xiàn)形為R=510 m，縱坡為單向坡，右線(xiàn)為2.929/287 m，左線(xiàn)為2.929／292.28 m。

3 小凈距分離式曲線(xiàn)隧道施工控制要點(diǎn)

小凈距隧道是有別于連拱隧道的一種特殊的隧道結(jié)構(gòu)形式，特別適合于中短隧道。對(duì)于小凈距隧道的兩隧道間距小的情況，會(huì)對(duì)中夾巖墻的受力、變形產(chǎn)生極為不利的影響，是設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)控測(cè)量的關(guān)鍵部位。

3.1 支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

小凈距隧道支護(hù)參數(shù)的總體設(shè)計(jì)原則是考慮圍巖受力情況，在分離式隧道傳統(tǒng)支護(hù)參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加強(qiáng)。

3.2 施工方法的研究

小凈距隧道施工方法研究的方向是在中夾巖柱范圍內(nèi)保證不出現(xiàn)塑性區(qū)過(guò)大或連通現(xiàn)象，加強(qiáng)中夾巖巖體的穩(wěn)定性。目前常用的施工方法有：?jiǎn)蝹?cè)壁導(dǎo)坑法、臺(tái)階法等。

3.3 小凈距隧道間的相互影響及中夾巖穩(wěn)定加固技術(shù)

小凈距隧道與分離式獨(dú)立隧道最大的區(qū)別在于間距較小的兩個(gè)隧洞在施工過(guò)程中的相互影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a）兩隧洞間凈距的大小以及隧道圍巖類(lèi)別；b）兩隧洞的相對(duì)位置；c）隧道施工選擇的開(kāi)挖方法及施工工序。在洞室的開(kāi)挖過(guò)程中，與洞室相鄰的巖體初始應(yīng)力會(huì)發(fā)生很大的變化，巖體與隧洞的距離不斷增大，巖體的應(yīng)力擾動(dòng)量會(huì)迅速衰減，增大到一定距離后，可忽略開(kāi)挖過(guò)程造成的影響，這就是隧道洞室開(kāi)挖的影響區(qū)域范圍。對(duì)于多個(gè)鄰近的洞室，如果各個(gè)洞室之間的影響范圍相互不重疊，每個(gè)洞室可視為不被相鄰洞室影響的獨(dú)立洞室，在進(jìn)行圍巖應(yīng)力分析時(shí)可不考慮洞室之間的相互影響；對(duì)于間距較小的小凈距隧道，兩個(gè)隧洞的影響范圍就會(huì)相互疊加，相鄰洞室之間也存在著相互作用，故小凈距隧道中夾巖的施工力學(xué)特征明顯區(qū)別于獨(dú)立單洞，準(zhǔn)確計(jì)算隧道間的相互影響至今還是一個(gè)難題。

3.4 爆破振動(dòng)對(duì)小凈距隧道的影響

在以往的施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息表明，中夾巖體是影響開(kāi)挖爆破施工的主要承載體，是小凈距隧道施工圍巖穩(wěn)定控制中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，在隧道施工中對(duì)爆破振動(dòng)影響的研究在不斷展開(kāi)，并取得了較為明顯的成果[3]。為了克服和降低爆破施工帶來(lái)的影響，目前現(xiàn)有加固技術(shù)主要為大噸位預(yù)應(yīng)力錨索、對(duì)拉錨桿、小導(dǎo)管注漿和水平貫通錨桿等方法。

4 小凈距分離式曲線(xiàn)隧道邊仰坡開(kāi)挖

臥龍溝2 號(hào)隧道邊仰坡刷坡時(shí)左右洞一起刷，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地質(zhì)情況的踏勘，邊仰坡圍巖為松散狀坡積體，穩(wěn)定性極差，刷坡時(shí)采取刷1 m 掛網(wǎng)錨噴1 m，然后再繼續(xù)下刷的方式進(jìn)行施工，由于邊仰坡圍巖薄弱，現(xiàn)場(chǎng)在刷坡同時(shí)施做截水天溝。

5 小凈距分離式曲線(xiàn)隧道大管棚施工

臥龍溝2 號(hào)隧道原設(shè)計(jì)大管棚為57 根30 m長(zhǎng)的Φ108 鋼管，打設(shè)范圍為180°，考慮到洞口段埋深小，且圍巖破碎，可能為松散坡積體，中夾巖的穩(wěn)定性差，受力后極易發(fā)生滑塌，為提高進(jìn)洞的安全性，在實(shí)際施工過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)大管棚進(jìn)行了調(diào)整，中夾巖兩側(cè)的大管棚直接落到底同時(shí)在中夾巖處每個(gè)洞增加 7 根 Φ108 鋼管，4 個(gè)洞共增加 28 根Φ108 鋼管。

6 小凈距分離式曲線(xiàn)隧道開(kāi)挖工法

6.1 開(kāi)挖工序

小凈距隧道采取CD 法開(kāi)挖時(shí)兩洞工序及分部開(kāi)挖工序要求為：先行洞襯砌施工領(lǐng)先于后行洞初期支護(hù)30～40 m；單洞分部開(kāi)挖時(shí)1 號(hào)上臺(tái)階領(lǐng)先于1 號(hào)下臺(tái)階5～10 m，1 號(hào)下臺(tái)階領(lǐng)先于2 號(hào)上臺(tái)階5～10 m，2 號(hào)上臺(tái)階領(lǐng)先于2 號(hào)下臺(tái)階5～10 m，形成4 步流水作業(yè)面。

6.2 開(kāi)挖支護(hù)方法

對(duì)于中夾巖厚度大于6 m 的段落，中夾巖采取D25 中空注漿錨桿注漿加固；對(duì)于中夾巖小于6 m的段落，采取D25 中空對(duì)拉錨桿注漿并施加50～80 kN 預(yù)應(yīng)力對(duì)中夾巖進(jìn)行加固。

6.2.1 6 m＜中夾巖≤12 m 開(kāi)挖支護(hù)工法

a）超前小導(dǎo)管與大管棚之間必須要搭接1 個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度，即在大管棚末端2.4 m 處開(kāi)始實(shí)施第一個(gè)循環(huán)的超前小導(dǎo)管，對(duì)前方開(kāi)挖線(xiàn)外巖體進(jìn)行預(yù)加固（見(jiàn)圖1）。

圖1 6 m＜中夾巖厚度≤12 m 小凈距隧道斷面圖（比例：1∶100）

b）CD 開(kāi)挖、支護(hù)工法及注意事項(xiàng)。

（a）以弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖1 號(hào)上臺(tái)階，初噴后立架，拱架上下端均打設(shè)鎖腳錨桿對(duì)拱架進(jìn)行支撐→打設(shè)D25 徑向注漿錨桿（注漿）→噴混凝土→開(kāi)挖1 號(hào)上臺(tái)階→初噴、施做臨時(shí)鋼支撐（16 工鋼）→臨時(shí)鋼支撐頂端與1 號(hào)上臺(tái)階鋼拱架采用連接板焊接，下端施做鎖腳錨桿→打設(shè)φ22 砂漿錨桿→噴混凝土。

（b）1 號(hào)上臺(tái)階掘進(jìn)5～10 m 后→以導(dǎo)坑法開(kāi)挖1 號(hào)下臺(tái)階初噴后立架，拱架下端打設(shè)鎖腳錨桿對(duì)拱架進(jìn)行支撐→打設(shè)D25 徑向注漿錨桿（注漿）→噴混凝土→拉渣回填。

（c）1 號(hào)下臺(tái)階導(dǎo)坑、1 號(hào)下臺(tái)階開(kāi)挖5～10 m后→開(kāi)挖2 號(hào)上臺(tái)階→初噴立架→拱架上端與1 號(hào)上臺(tái)階鋼拱架連接，拱架下端施做鎖腳錨桿→施做D25 徑向中空注漿錨桿（注漿）→噴混凝土→拆除臨時(shí)鋼支撐→2 號(hào)上臺(tái)階開(kāi)挖5～10 m 后→以導(dǎo)坑法開(kāi)挖2 號(hào)下臺(tái)階初噴后立架，拱架下端打設(shè)鎖腳錨桿對(duì)拱架進(jìn)行支撐→打設(shè)D25 徑向注漿錨桿（注漿）→噴混凝土→拉渣回填導(dǎo)坑。

（d）仰拱開(kāi)挖 由于該隧道埋深小，間距小，圍巖條件差，仰拱開(kāi)挖采取短開(kāi)挖及時(shí)封閉成環(huán)的原則，每次開(kāi)挖2 榀，封閉成環(huán)噴混凝土后再開(kāi)挖，封閉成環(huán)3 m 后立即進(jìn)行仰拱混凝土施工（見(jiàn)圖2）。

圖2 6 m＜中夾巖厚度≤12 m 小凈距隧道工序流程圖

6.2.2 中夾巖≤6 m 開(kāi)挖支護(hù)工法

中夾巖≤6 m 開(kāi)挖支護(hù)工法與中夾巖≥6 m 的開(kāi)挖支護(hù)工法基本一致，主要區(qū)別在于中夾巖厚度≤6 m 的段落每循環(huán)先行洞施做D25 中空對(duì)拉錨桿，先行洞在對(duì)拉錨桿注漿后進(jìn)行初次張拉，后洞開(kāi)挖暴露錨桿端部時(shí)，對(duì)錨桿進(jìn)行張拉錨固（50～80 kN）（見(jiàn)圖3）。

圖3 中夾巖厚度≤6 m 小凈距隧道斷面圖（比例：1∶100）

對(duì)拉錨桿施做工藝：D25 對(duì)拉錨桿采用風(fēng)鉆直接從左洞打入右洞→清孔→安裝錨桿（兩端以露出設(shè)計(jì)初支面20 cm 左右為宜）→安裝止?jié){塞→注漿（漿液溢出孔口）→頂緊止?jié){塞→安裝錨墊板及螺母→采用扭力扳手實(shí)施初應(yīng)力（以錨墊板與初支面密貼為止）→右洞開(kāi)挖（露出錨桿尾部）→安裝錨墊板及螺母→張拉采用扭力扳手張拉至設(shè)計(jì)值50～80 kN（見(jiàn)圖4）。

圖4 中夾巖厚度≤6 m 小凈距隧道工序流程圖

7 小凈距隧道施工要點(diǎn)總結(jié)

a）臥龍溝2 號(hào)隧道整體巖性為淺埋強(qiáng)破碎地帶，圍巖自穩(wěn)能力及支承能力很差，隧道富水條件好，先行洞受偏壓作用，后行洞受擾動(dòng)作用，小間距中夾巖受后洞開(kāi)挖圍巖應(yīng)力二次分布后的集中應(yīng)力作用，極易發(fā)生滑塌、大位移，甚至冒頂，隧道施工風(fēng)險(xiǎn)大。

b）隧道超前預(yù)支護(hù)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施做，注漿量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿效果而定，但保證對(duì)前方軟弱圍巖固結(jié)到位確保開(kāi)挖安全。

c）鋼拱架施做嚴(yán)格按設(shè)計(jì)間距控制，鎖腳錨桿打設(shè)長(zhǎng)度、角度及注漿滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，鎖腳錨桿的連接采用冷彎的U 型筋，保證U 型筋與鎖腳錨桿的焊接長(zhǎng)度及焊縫質(zhì)量，以約束拱架的位移。

d）開(kāi)挖斷面的預(yù)留量根據(jù)圍巖情況及初支監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析適當(dāng)調(diào)整，但保證不小于設(shè)計(jì)預(yù)留量。

e）徑向注漿錨桿的數(shù)量、長(zhǎng)度、注漿量嚴(yán)格按設(shè)計(jì)實(shí)施。

f）加大對(duì)隧道初支的監(jiān)控頻率，建立監(jiān)控預(yù)警機(jī)制，一旦監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)突變時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)立即做出應(yīng)急反應(yīng)，以確保人員、設(shè)備安全。