吳發(fā)展

(中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201)

大斷面隧道施工采用分部開挖方法將大的斷面化成小斷面施工，使小斷面施工開挖輪廓盡可能快地形成封閉式承載結構，方法主要有三臺階七步開挖法、交叉中隔壁法(CRD法)、中隔壁法(CD法)、雙側壁導洞法等[1]，如西塬大斷面隧道Ⅴ級黃土地段采用分部開挖法[2]。小間距并行隧道施工順序應合理。李友強等[3]介紹地鐵區(qū)間超小凈距三洞并行隧道施工技術，先開挖左右兩條隧道至一定位置后，再開挖中間的隧道，并行隧道群“群洞效應”非常明顯，為減小并行隧道間的相互影響，后施工的隧道進度滯后于先施工的隧道15 m～50 m。馬軍秋[4]結合隧道設計規(guī)范，考慮三線并行小凈距大斷面隧道開挖順序?qū)鷰r壓力的相互作用，研究隧道施工技術和力學特性，重視后行隧道開挖對先行隧道的應力影響，提出三線并行隧道圍巖壓力與荷載的分析模式。五線平行小間距淺埋特大斷面隧道洞群施工技術是分階段依次啟動挖掘5條隧道[5]，盡可能縮小了5條隧道之間的間距和掩埋深度，確保了施工過程的安全，有效降低了山體坡面沉降和隧道塌方風險。七線并行小間距淺埋大斷面隧道群尚不多見，以西南山體數(shù)據(jù)中心隧道群實例介紹七線并行小間距淺埋大斷面隧道群施工技術。

1 工程概況

七線并行小間距淺埋特大斷面隧道群為在西南山體中橫向布置5條平行的主隧道B1～B5，隧道線間距46 m，B1隧道長232.5 m，洞身開挖尺寸為16.7 m(寬)×12.7 m(高)，斷面積227 m2；B2～B5隧道長276.4 m，洞身開挖尺寸為19.5 m(寬)×13.4 m(高)，斷面積262 m2，隧道斷面規(guī)模大于225 m2為特大斷面[6]。另有油庫洞和B6洞。為滿足主體隧道通風要求，總計設置11處排風矩形豎井，豎井深度24 m～49 m，內(nèi)凈空尺寸寬度為4.4 m。5條主隧道拱頂埋深0～63m，暗挖法施工，隧道縱向為1.0%～2.1%的單坡。隧道巖體為強風化層，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，結構面結合性差。B1～B5這5條并行隧道斷面大且淺埋，為了防止隧道開挖中的塌方和仰坡變形，采用輔助措施有超前大管棚和超前預注漿、超前小導管措施。

2 施工順序

七線平行隧道施工方案為在隧道軸線方向間隔一定距離錯開步距同步推進(見圖1)：當B2隧道縱深施工到Z1時，B1隧道開始施工，B1隧道縱深施工至Z3時，油庫隧道開始施工；當B4隧道縱深施工到Z2時，B5隧道開始施工，B5隧道縱深施工至Z5時，B6隧道開始施工；當B2、B4隧道縱深均施工到Z1、Z2時，B3隧道開始施工；最后油庫、B1～B6七條并行隧道在軸線方向間隔一定距離同步施工，達到“平面多工序”的施工效果，同步推進。

圖1 7條平行隧道施工順序示意

3 分部開挖

特大斷面隧道開挖將橫斷面劃分為6個部分導坑，沿隧道中線將左右兩側各劃分為3個部分導坑，依次進行開挖和安裝支護(見圖2)：當左側1步導坑施工5 m時，開始施工2步導坑；當2步導坑施工3 m時，開始施工3步導坑；左側1步、2步、3步導坑超前右側平行施工，當1步導坑施工50 m時，開始施工4步導坑；當4步導坑施工5 m時，開始施工5步導坑；當5步導坑施工3 m時，開始施工6步導坑；最后隧道橫斷面6個部分在依次錯開距離情況下進入同時施工狀態(tài)，達到“立體多層次”的施工效果。

圖2 分部開挖示意

4 小間距隧道群施工

本工程為7條平行小間距隧道，且隧道之間設置通風豎井，施工干擾大，隧道斷面較大，且爆破頻繁，對山體圍巖擾動大，小間距鉆爆施工工序直接關系到隧道施工的成敗，因此必須對小間距隧道施工進行嚴格的監(jiān)測和控制，開挖必須采用控制爆破，有效的控制爆破震動對先行隧道結構的影響[7]，施工中嚴格控制總藥量及單段最大爆破藥量，為避免爆破震動的疊加，必須采取空間錯位，跳一隔一爆破施工，相鄰隧道掌子面錯開50 m以上，先行隧道初期支護穩(wěn)定性受爆破振動影響隨著二者距離的增大呈非線性方式減小[8]，爆破設計與施工嚴禁相鄰隧道同時進行爆破開挖作業(yè)。對豎井位置超小間距段必須采用微差控制爆破，各段起爆時間根據(jù)震動測試試驗確定。后行洞爆破施工中必須加強對先行洞襯砌結構的震動速度進行監(jiān)控，要求與后行洞爆源中心同一樁號處先行洞中巖墻側的襯砌結構震動速度控制在10 cm/s以內(nèi)，當隧道凈間距小于10 m，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場實際情況，調(diào)整開挖方法，必要時采取非爆破施工。

5 隧道輔助措施

7條并行隧道的洞口為了防止隧道開挖塌方和仰坡變形，采用超前大管棚、超前小導管和超前預注漿措施。

5.1 超前大管棚

結合地形、地質(zhì)情況，隧道洞口設置Φ108×6 mm熱軋無縫鋼管的大管棚，管棚長度28 m～34 m，鋼管環(huán)向間距40 cm，每節(jié)鋼管兩端均預加工成外絲扣，鋼管接頭用長15 cm的絲扣直接對口連接，相鄰鋼管接頭數(shù)至少須錯開1.0 m，鋼管偏離設計位置的施工誤差不大于20 cm。為保證鉆孔方向，在明洞襯砌外設90 cm厚C30混凝土套拱，套拱縱向長2.0 m，套拱內(nèi)設置Φ127×4 mm孔口管。為增強鋼管的剛度，注漿完成后管內(nèi)以M30號水泥砂漿填充。

5.2 超前小導管

超前小導管設置在隧道洞內(nèi)無管棚支護的圍巖地段，拱部120°范圍采用Φ42×4 mm的熱軋無縫鋼管作小導管超前預支護加固，環(huán)向間距0.4 m，外插角10°～15°左右，每排小導管縱向搭接1.0 m。超前小導管鋼管前端呈尖錐狀，尾端支撐于鋼架外側，尾部焊上Φ6 mm的加勁箍，管壁四周鉆6 mm壓漿孔，每打完一排鋼管后開始注P.O 42.5水泥漿，注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa。

5.3 超前預注漿

初期支護施工時在拱墻范圍預埋Φ42注漿鋼花管，在初期支護完成3 m～5 m后及時壓注水泥漿，以確保初期支護后密實。注漿參數(shù)：鋼管長為初期支護厚度加0.5 m，壁厚4 mm，注漿管間距1.5 m×2.0 m(環(huán)×縱)，梅花形布置，注漿水灰比0.5∶1～1∶1，壓力0.5 MPa～1.0 MPa。施工過程中出露的地下水，及時進行注漿封堵，以確保初支表面干燥、無滲漏水，達到施作防水層及二次襯砌自防水混凝土澆筑的無水條件。

6 豎井施工

豎井井口設置鋼筋混凝土鎖口，鎖口圈梁施作，開挖至圈梁底部設計高程時，視圈梁基底地質(zhì)情況采用注漿加固的處理措施，鎖口圈梁為C30現(xiàn)澆混凝土。

豎井采用倒掛井壁法施作，豎井連接通道采用臺階法施作，施工時應嚴格按照“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”執(zhí)行，豎井開挖后及時支護。為確保施工安全，豎井施工到連接通道拱部時，及時施工拱部處腰梁，待腰梁混凝土達到設計強度后，分段分層開挖連接通道拱部并及時完成初期支護確保初期鋼架與豎井腰梁底部預埋鋼板連接牢固。豎井地面以下3m巖層較破碎，采用人工開挖，其余采用控制爆破開挖。

豎井襯砌采用滑模整體施工技術[9]，滑模系統(tǒng)由模板、液壓操作、提升系統(tǒng)組成。滑模平臺上設置防水板作業(yè)臺架，以滿足防水層施工，分段鋪設結構防水層與鋼筋制作綁扎，按30 cm分層澆筑結構混凝土，每層不間斷循環(huán)施工，井壁四周采取對稱同步澆筑，以防止混凝土偏壓產(chǎn)生的模板變形、移位。為提高混凝土的自密性，提高混凝土防水質(zhì)量，混凝土采用“雙摻技術”，在混凝土中加入優(yōu)質(zhì)粉煤灰及 DMA 抗裂防水劑等抗裂外加劑。Φ20鋼管+噴霧嘴組成的混凝土養(yǎng)護噴淋系統(tǒng)沿滑模四周布設，確保混凝土表面在養(yǎng)護期內(nèi)濕潤?；Ｕw施工技術在豎井的應用，避免了組合模板所產(chǎn)生的施工縫，減少了因施工縫產(chǎn)生的滲水薄弱點，減小因分次組裝模板產(chǎn)生錯臺，提高了混凝土的外觀質(zhì)量。

7 結論

七線平行隧道群“群洞效應”非常明顯，相鄰隧道的施工時影響大，確定的施工方案要在技術上安全可靠，并行隧道采用不同的開挖順序，后行隧道施工盡量減小對先行施工隧道的擾動，有效控制地表沉降和結構變形。

分階段錯開步距依次啟動挖掘7條平行隧道，在同一隧道施工時分步挖掘、同時安裝支護，節(jié)省了工期；盡可能地縮小7條隧道之間的間距和掩埋深度，節(jié)省了空間。隧道群施工達到“平面多工序、立體多層次”的施工效果，確保施工過程的安全、快捷、經(jīng)濟。

七線平行隧道群施工干擾大，隧道斷面較大，且爆破頻繁，對山體圍巖擾動大，開挖必須采用控制爆破，有效控制爆破震動對先行隧道結構的影響。

滑模整體施工技術在隧道群豎井的應用，提高了混凝土的外觀質(zhì)量；混凝土養(yǎng)護噴淋系統(tǒng)使混凝土表面在養(yǎng)護期內(nèi)濕潤，保證了混凝土強度。