摘要：目的探討如何開展小凈距隧道圍巖工程的夾巖加固施工技術(shù)。方法結(jié)合王家?guī)r小凈距隧道工程實(shí)例，重點(diǎn)分析了基于留核心土法以及超前小導(dǎo)管技術(shù)的圍巖加固技術(shù)。結(jié)果經(jīng)本工程的加固技術(shù)施工后，圍巖物理力學(xué)參數(shù)得到顯著改善，完成了加固目標(biāo)。結(jié)論對(duì)于小凈距隧道圍巖工程可采取留核心土法以及超前小導(dǎo)管施工技術(shù)等進(jìn)行圍巖加固，能夠有效提高加固效果，值得推廣。

關(guān)鍵詞：小凈距隧道，圍巖，夾巖加固，施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9545（2023）02-0060-（04）

DOI：10.19717/j.cnki.jjun.2023.02.013

小凈距隧道是一種比較特殊形式的隧道結(jié)構(gòu)，因其不會(huì)受到地質(zhì)、施工線路等因素影響，施工比較便利，造價(jià)少，在當(dāng)前公路工程施工建設(shè)中應(yīng)用廣泛。畢志剛等人提到[1]，此種技術(shù)的優(yōu)勢明顯，值得引入到我國隧道工程施工中，有利于促進(jìn)我國公路行業(yè)的更好發(fā)展。但此類技術(shù)在地質(zhì)較為軟弱的圍巖部分容易導(dǎo)致其變形，對(duì)此本工程在小凈距隧道施工中加入了留核心土法以及超前小導(dǎo)管施工技術(shù)，旨在起到有效的加固效果，提高小凈距隧道施工的穩(wěn)定性。

1工程概況

該工程為四川省萬源市巴通至萬源高速公路X標(biāo)段。該路段起點(diǎn)為長石鄉(xiāng)龍王溝村，終點(diǎn)為萬源市官渡鎮(zhèn)。左段起點(diǎn)zk220+965.53，終點(diǎn)k232+432，全長11.466km。右段起于k221+147.03，止于k232+432，全長11.285km。終點(diǎn)和達(dá)陜高速公路T形段充分連接。

隧道區(qū)位于四川盆地東北緣與陜西南部和湖北西部山區(qū)之間的過渡地帶，場地最高點(diǎn)為隧道以北1公里的天子墳，海拔1365m，最低點(diǎn)為隧道出口后河河床，海拔680m，兩者之間高度差為700m，是一個(gè)中山構(gòu)造、山脊、臺(tái)地峽谷侵蝕溶蝕地貌。區(qū)內(nèi)自然坡腳為30°左右，局部地形為60°左右。地形特征為陡坡山脈與山間狹長深切“V”形沖溝的連接。后河是該地區(qū)最低的侵蝕基準(zhǔn)面。水流方向幾乎平行于隧道軸線，巖層走向與隧道走向呈大角度相交。

隧道所在地氣候濕潤，雨量充足，地表出露的中三疊統(tǒng)雷口坡組（T21）可溶灰?guī)r和泥灰?guī)r起到了溶蝕的效果。巖溶孔隙、溶蝕裂隙較發(fā)育，場地巖溶發(fā)育強(qiáng)度屬弱巖溶發(fā)育。巖溶的發(fā)育使得其巖體完整性受到影響，導(dǎo)致隧道圍巖強(qiáng)度不斷降低，給隧道開挖施工開展增添難度。隧道穿越侏羅系中千佛巖組（j2q）、下白田壩組（j1b）、三疊系上須家河組（t3xj）和雷口坡組（T21）。巖性主要為砂巖、泥巖、頁巖、泥灰?guī)r和白云石。由于含水介質(zhì)和持水空間的不同，洞內(nèi)地下水可分為第四系松散土層孔隙水、基巖裂隙潛水和碳酸鹽巖溶解水。

2王家?guī)r小凈距隧道圍巖中夾巖加固施工技術(shù)

為了保證施工中圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少由于隧道間凈距小而導(dǎo)致的圍巖變形、爆破等問題，更好地滿足小凈距隧道中夾巖加固施工要求，需要確定好施工要求和工序。例如，對(duì)于王家?guī)r隧道出口的Ⅴ級(jí)圍巖，采用留核心土法施工。前隧道與后隧道面的錯(cuò)距不得小于30m；初期支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)，封閉落底，確保圍巖、中巖壁及支護(hù)處于良好的應(yīng)力狀態(tài)；后隧道初期支護(hù)（底部成環(huán)）應(yīng)在第一隧道二次襯砌前15m；為減少后洞開挖爆破對(duì)第一洞二次襯砌的影響，第一洞二次襯砌應(yīng)在后洞洞面后大于30m，并滿足圍巖穩(wěn)定條件。

2.1主洞留核心土法施工

這種方式適合應(yīng)用在Ⅳ類圍巖比較差的路段以及Ⅴ類圍巖襯砌施工。在施工之前，需要開展超前支護(hù)施工，上臺(tái)階每周期Ⅳ類圍巖開挖進(jìn)尺不得超過2榀鋼架距離，上臺(tái)階每周期Ⅴ類圍巖開挖進(jìn)尺不得超過1榀鋼架距離；下臺(tái)階每循環(huán)進(jìn)尺不得超過2榀鋼架的距離。在隧道開挖后期，應(yīng)該及時(shí)做好初期支護(hù)，封閉成環(huán)[2]。封閉位置與隧道表面之間的距離應(yīng)小于15m。核心土和下臺(tái)階應(yīng)在上臺(tái)階支護(hù)完成且噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后進(jìn)行施工，具體留核心土法施工詳見圖1。

對(duì)于仰拱距掌子面距離，通常情況下，Ⅴ級(jí)圍巖應(yīng)該小于25m，如果洞口及地質(zhì)條件比較差時(shí)，可以適當(dāng)?shù)臏p少仰拱封閉距離。對(duì)于二次襯砌距掌子面距離，可以結(jié)合測量結(jié)果進(jìn)行確定，其中，Ⅴ級(jí)圍巖應(yīng)該小于70m，洞口及淺埋段距離應(yīng)小于40m，如果地質(zhì)條件很差時(shí)，需要二襯及時(shí)跟進(jìn)。

在施工中，需要做好測量與監(jiān)管工作，在拱頂下沉、水平收斂速率達(dá)5mm/d，或者位移累計(jì)超過100mm的情況下，需要及時(shí)停止施工，分析問題產(chǎn)生原因，采取對(duì)應(yīng)措施進(jìn)行處理，結(jié)合測量結(jié)果引導(dǎo)隧道施工工作的順利進(jìn)行。如果圍堰等級(jí)不滿足施工要求，需要對(duì)施工方案進(jìn)行修改[3]。小凈距隧道Ⅴ級(jí)圍巖施工工序縱斷面見圖2。

圖2中，1——先掘進(jìn)洞（后掘進(jìn)洞）側(cè)壁導(dǎo)坑上半斷面開挖及初期支護(hù)；2——先掘進(jìn)洞（后掘進(jìn)洞）側(cè)壁導(dǎo)坑下半斷面開挖及初期支護(hù)；3——拱部核心土弧形開挖及拱部初期支護(hù)；4——中部核心土開挖；5——下部核心土開挖及仰拱初期支護(hù)；Ⅵ——仰拱模筑鋼筋砼施作；Ⅶ——拱墻模筑鋼筋砼施作。

2.2中夾巖加固方法及工藝

對(duì)于小凈距段，需要添加φ42mm小導(dǎo)管，對(duì)V級(jí)圍巖進(jìn)行加固處理。小導(dǎo)管外徑φ42mm熱軋無縫鋼管，壁厚5mm，長5.0m，前端加工成尖錐，管壁呈梅花形，間距15cm，設(shè)有φ8mm灌漿孔。小導(dǎo)管環(huán)向間距為70cm，水平插入角45°，縱向間距1.0m（詳見圖3）。側(cè)拱初期支護(hù)施工結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行小導(dǎo)管灌漿。鉆孔采用鑿巖臺(tái)車或氣動(dòng)鑿巖機(jī)，灌漿采用灌漿泵。灌漿材料為水泥漿，其配合比按照試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行確定。灌漿參數(shù)如下：水泥漿水灰比（質(zhì)量比）為0.5∶1，灌漿壓力P=0.5～1.0MPa[4]。灌漿前，孔口應(yīng)配備能承受規(guī)定最大灌漿壓力和水壓的止?jié){塞。

小凈距隧道巖質(zhì)夾層注漿加固施工時(shí)，隧道開挖支護(hù)后，在巖質(zhì)夾層上設(shè)有注漿孔，利用小導(dǎo)管注入水泥漿，以便在后一隧道到達(dá)前加固巖柱；后洞開挖支護(hù)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行檢測，決定是否采用補(bǔ)充注漿加固以提高巖柱穩(wěn)定性。

2.3初期支護(hù)

2.3.1藥卷錨桿施工①施工準(zhǔn)備。在施工前，需要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容，做好錨桿桿體、錨墊板加工處理工作，并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測，保證錨桿質(zhì)量。每段工程取具有代表性的路段開展錨桿抗拔試驗(yàn)，錨桿抗拔力不得小于70kN/根，在滿足施工要求以后，才能開展施工。

②鉆孔。在測量放樣過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容確定錨桿位置，利用風(fēng)動(dòng)鉆巖機(jī)鉆孔。實(shí)際錨桿放樣時(shí)，允許偏差控制在±5cm之內(nèi)[5]。

③清孔。采用高壓風(fēng)清孔，禁止使用高壓水洗孔，防止造成塌孔。在完成清孔工作以后，需要對(duì)孔徑、深度等進(jìn)行檢查。

④注入藥卷。提前把藥卷兩端設(shè)有排氣孔，放入到清水中浸泡，直到不會(huì)出現(xiàn)冒泡的狀況。在注入過程中，需要把浸泡好的藥卷利用錨桿傳遞到眼底，直到堵塞孔口。

⑤插桿。確定好錨桿位置，完成安裝后，不可隨意觸碰，在3d之內(nèi)不可掛重物。

⑥安裝墊板。只有當(dāng)螺栓孔中的藥卷滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%的要求后，才能開展墊板安裝工作。在安裝墊板過程中，應(yīng)該確保墊板和錨桿軸線處于垂直狀態(tài)，嚴(yán)禁不合理的安裝方式。若錨桿孔的軸線和孔口平面不處于垂直狀態(tài)時(shí)，要想保證墊板可以對(duì)巖面充分結(jié)合，一般會(huì)采用兩種方式進(jìn)行處理，一個(gè)是在螺帽下方安裝一塊墊板，另一個(gè)在墊板后利用砂漿找平[6]。

2.3.2鋼筋網(wǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求加工鋼筋網(wǎng)，在加工棚中使用φ8/φ6.5的鋼筋制作鋼筋網(wǎng)片，長度為20cm×20cm/25cm×25cm，鋪設(shè)并懸掛在隧道中。初噴混凝土厚度為2cm，在其上方安裝一個(gè)鋼筋網(wǎng)，并用系統(tǒng)錨桿固定，鋼筋網(wǎng)與噴涂表面之間的距離控制在3cm，保護(hù)層不得低于2cm，搭接長度為1～2格。噴射過程中，適當(dāng)縮小噴頭與噴面之間的距離，調(diào)整噴角，保證鋼筋網(wǎng)背面混凝土夯實(shí)。

2.3.3型鋼鋼架制作與安裝型鋼采用彎軌機(jī)冷彎，在加工場加工，現(xiàn)場組裝。型鋼加工成型后，應(yīng)詳細(xì)標(biāo)識(shí)，分類堆放，防銹后方可使用。鋼架采用人工安裝運(yùn)輸至現(xiàn)場，新安裝的鋼架和先前安裝的鋼架通過縱向連接桿焊接連接，使其形成一個(gè)整體。鋼架安裝施工工藝流程見圖4。

2.3.4小導(dǎo)管小導(dǎo)管在現(xiàn)場加工，噴射混凝土封閉巖面，設(shè)置自制臺(tái)車，利用YT28鑿巖機(jī)成孔，孔徑70mm，將小導(dǎo)管導(dǎo)入到巖層中。根據(jù)圍巖等級(jí)，采用雙層或單層d=42mm小導(dǎo)管。在管壁周圍，以梅花形鉆取d=8mm的灌漿孔，間距為15cm，鉆孔角度、深度、密度、泥漿比均要符合設(shè)計(jì)要求，灌漿壓力符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。靠近開挖面的鋼架作為超前小導(dǎo)管的支點(diǎn)，小導(dǎo)管尾部與鋼架焊接，鋼管打入后進(jìn)行灌漿，形成管柵支護(hù)環(huán)。水泥漿水灰比調(diào)整在0.6～0.8之間，水泥漿由稀變稠，先注漿，然后逐步增稠至0.8[7]。當(dāng)位于土層中時(shí)，小導(dǎo)管應(yīng)以不低于2MPa的壓力灌入水泥漿，其他部分應(yīng)以0.5～1MPa的壓力灌入水泥砂漿。

2.3.5噴射混凝土在混凝土噴射之前，需要根據(jù)施工要求做好開挖斷面驗(yàn)收工作，采取濕噴工藝，選擇的施工設(shè)備為濕噴混凝土機(jī)械手及普通濕噴機(jī)。在選擇普通硅酸鹽水泥時(shí)，其細(xì)度模數(shù)不得小于3.0的中粗砂，粒徑5～10mm連續(xù)級(jí)配碎石，化驗(yàn)通過以后拌和用水。噴射混凝土需要根據(jù)設(shè)計(jì)配比進(jìn)行攪拌，配合比和攪拌均勻情況需要進(jìn)行全面檢查，檢查次數(shù)不得低于兩次。在噴射混凝土之前，需要對(duì)隧道斷面情況進(jìn)行檢查，清理欠挖部分及所有開裂、破碎的巖石，清除浮石和墻角虛碴，利用高壓水槍進(jìn)行清洗。在噴射混凝土施工過程中，一般按照先墻后拱、自下而上的要求實(shí)施，每次施工長度不得大于6m，噴嘴應(yīng)反復(fù)螺旋運(yùn)動(dòng)，螺旋直徑為20cm，保證混凝土噴射質(zhì)量。

2.4二次襯砌

洞身初期支護(hù)施工結(jié)束后，當(dāng)圍巖收斂比較穩(wěn)定的情況下，安排人員進(jìn)行洞身二次襯砌。先完成仰拱、填筑、鋪底、短邊墻襯砌混凝土施工，再進(jìn)行拱墻二次襯砌混凝土施工。拱墻采用整體式液壓模板臺(tái)車，將混凝土從入口攪拌站運(yùn)輸至工作面。在襯砌混凝土澆筑前，做好隧道中線和水平測量，檢查開挖斷面，完成放線定位、支模、混凝土制備和運(yùn)輸?shù)葴?zhǔn)備工作。襯砌背后注漿施工工藝流程見圖5。

結(jié)合隧道中線和水平測量結(jié)果，對(duì)斷面情況進(jìn)行檢查，確定滿足施工要求，認(rèn)真記錄。墻腳地基需要挖設(shè)到標(biāo)高位置，在混凝土灌注之前需要將雜物進(jìn)行清理，排出多余的積水，找平支撐面。結(jié)合隧道中線和標(biāo)高情況，確定襯砌立模位置，并進(jìn)行放線定位。

在采用拼裝式拱架模板過程中，在立模之前，需要在洞外樣臺(tái)完成模板的試拼工作，對(duì)其尺寸和形狀進(jìn)行檢查，對(duì)于不滿足要求的位置進(jìn)行調(diào)整。在準(zhǔn)備好配件以后，需要在模板表面涂抹一層防銹劑，洞內(nèi)重復(fù)施工過程中應(yīng)該全面檢查，拱架模板尺寸需要根據(jù)尺寸要求進(jìn)行放樣處理。利用整體移動(dòng)模板臺(tái)車，在洞外完成拼裝，并對(duì)各個(gè)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，保證進(jìn)洞以后正常應(yīng)用，每次脫模以后及時(shí)檢查。結(jié)合放線位置，安裝拱架模板[8]。

2.5混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)與拆模

上述工序完成后，由監(jiān)理工程師進(jìn)行全面檢查，檢查通過以后才能開展混凝土澆筑。在混凝土澆筑過程中，保證充分振搗，讓襯砌展現(xiàn)出一定的抗?jié)B性能，將施工縫科學(xué)處理。在模筑過程中，采用對(duì)稱灌注，兩側(cè)同時(shí)施工，防止未凝混凝土給拱架模板產(chǎn)生一定影響。在完成混凝土澆筑以后，及時(shí)拆模，并對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，根據(jù)混凝土表面濕潤度，適當(dāng)灑水，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于7d。

3施工效果

經(jīng)該工程的留核心土法以及超前小導(dǎo)管施工技術(shù)進(jìn)行加固后，圍巖物理力學(xué)參數(shù)得到顯著改善，其中圍巖夾巖密度達(dá)到2300kg/n=m³，楊氏模量為13Gpa，泊松比為0.3，黏聚力為1.5Mpa，孔隙比為0.18，有效完成了加固目標(biāo)，加固效果顯著。

4結(jié)語

綜上，在王家?guī)r小凈距隧道圍巖中夾巖加固施工過程中，圍巖容易出現(xiàn)形變等問題，對(duì)該工程采用留核心土法以及超前小導(dǎo)管施工技術(shù)進(jìn)行加固，加固結(jié)果顯示圍巖夾巖的其物理力學(xué)性質(zhì)得到顯著改善，有效實(shí)現(xiàn)了加固目標(biāo)，保證王家?guī)r小凈距隧道圍巖中夾巖加固施工工作有序進(jìn)行，提高了施工質(zhì)量和安全，值得推廣。

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（責(zé)任編輯羅江龍）