淺談小凈距隧道的開挖

崔 健 （安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

1 小凈距隧道設(shè)計規(guī)范要求最小凈距

近年來國內(nèi)比較多的出現(xiàn)了單線雙洞連拱隧道。由于連拱隧道的工程造價、施工難度、施工周期均比雙線雙洞隧道大得多,為此,在工程實踐中衍生出一種新的結(jié)構(gòu)形式——小凈距隧道。小凈距隧道雙洞的中夾巖柱寬度介于連拱隧道和雙線隧道之間,一般小于1.5倍隧道開挖斷面的寬度。小凈距隧道設(shè)計規(guī)范要求最小凈距見表1。

表1

2 不同圍巖級別段的施工方法和工序

為確保開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性,減少因隧道間距小引起的圍巖變形、爆破震動等不利因素的影響,滿足小凈距隧道中夾巖特有的加固要求,特對小凈距隧道不同圍巖類別段的施工工藝作如下要求。

2.1 Ⅲ級圍巖段

采用臺階法開挖，施工工序按左洞先開挖制定,若右洞先開挖,則左、右洞施作順序?qū)φ{(diào)。在開挖過程中，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測數(shù)據(jù)可及時調(diào)整開挖方法(臺階法調(diào)整為全斷面法或全斷面法調(diào)整為臺階法)，并根據(jù)相應(yīng)的開挖方法，調(diào)整相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)。

2.1.1 先行洞施工順序

①上臺階開挖;

②上臺階初期支護(hù);

③下臺階開挖;

④下臺階初期支護(hù);

⑤路面調(diào)平層；

⑥防水層及二次襯砌施工。

2.1.2 后行洞施工順序

后行洞施工順序與先行洞施工順序相同。

2.1.3 Ⅲ級圍巖段施工控制要點

①上臺階與下臺階掌子面的間距一般為3m～5m。

②在圍巖狀況較好且施工條件許可時，可將臺階法變更為全斷面法，在保證安全的前提下，加快施工進(jìn)度。

③為確保在爆破震動影響下的安全,二襯與兩洞爆破掌子面的安全距離必須通過震動測試結(jié)果確定。從施工工序角度考慮,先行洞二襯與后行洞掌子面的距離應(yīng)≥10m～15m，且先行洞掌子面與后行洞掌子面距離應(yīng)≥30m。

④Ⅲ級圍巖部分的中夾巖加固，施工中必須采取嚴(yán)格的措施控制后行洞靠中夾巖側(cè)的爆破施工，注意控制爆破藥量，盡量采用光面松動爆破。

2.1.4 施工進(jìn)度計算

如采用臺階法施工，上臺階或下臺階每天可開挖及支護(hù)2個循環(huán)，每循環(huán)進(jìn)尺2m，折算全斷面進(jìn)尺約為2m；如采用全斷面法進(jìn)行施工，可每天完成2個循環(huán)，每循環(huán)2m，折算全斷面進(jìn)尺約為4m。

2.2 Ⅳ級圍巖段

先行洞采用臺階法、后行洞采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法，施工工序按先行洞制定,若右洞先開挖,則左、右洞施作順序?qū)φ{(diào)。在開挖過程中，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測數(shù)據(jù)可及時調(diào)整開挖方法(臺階留核心土法調(diào)整為側(cè)壁導(dǎo)坑法或側(cè)壁導(dǎo)坑法調(diào)整為臺階留核心土法)，并根據(jù)相應(yīng)的開挖方法，調(diào)整相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)。

2.2.1 施工順序

Ⅳ級圍巖段小凈距隧道施工工序見圖1，當(dāng)圍巖較長差時，可將各開挖步分為上下或上中下臺階法開挖，并及時防護(hù)。

圖1 Ⅳ級圍巖段小凈距隧道施工工序

洞內(nèi)側(cè)壁導(dǎo)坑臨時支護(hù)采用噴射C20混凝土，厚度20cm，掛鋼筋網(wǎng)、I18型鋼拱架支撐，其縱向間距同主洞鋼支撐。鋼筋網(wǎng)間距為20×20cm,φ25中空注漿錨桿L=3.5m，間距0.4×1.0m(環(huán)×縱)。中夾巖采用φ25脹殼式預(yù)應(yīng)力錨桿加固。施工工序詳述如下：

①超前錨桿，先行隧道上導(dǎo)坑開挖；

②先行隧道施作鎖腳錨桿后架立鋼支撐、拱部及中夾巖柱錨噴支護(hù)；

③先行隧道下部開挖；

④先行隧道施作邊墻、中夾巖柱及鋼支撐、錨噴支護(hù)；

⑤施工脹殼式預(yù)應(yīng)力錨桿加固中夾巖柱；

⑥先行隧道灌注混凝土先行隧道鋪設(shè)一向盲溝及防水板、整體澆注二襯混凝土；

⑦后行隧道開挖側(cè)壁導(dǎo)坑；

⑧后行隧道側(cè)壁導(dǎo)坑初期支護(hù)；

⑨施工脹殼式預(yù)應(yīng)力錨桿加固中夾巖柱；

⑩后行隧道剩余部分開挖；

2.2.2 施工要點

①先行洞上臺階1與下臺階3掌子面的間距一般為3m～5m,下臺階3與外側(cè)壁11掌子面間距一般為不小于50m。

②在圍巖狀況較好且施工條件許可時,可將后行洞的側(cè)壁導(dǎo)坑法改為臺階留核心土法施工。

③由于側(cè)壁臨時支護(hù)僅為噴錨支護(hù),因此,臨時支護(hù)在外側(cè)壁開挖時被拆除。

④為確保在爆破震動影響下的安全,二襯與兩洞爆破掌子面的安全距離必須通過震動測試結(jié)果確定。從施工工序角度考慮,先行洞二襯與后行洞外側(cè)壁8掌子面的距離應(yīng)≥10m～15m；仰拱及仰拱填充距掌子面的距離控制在10m以內(nèi)，二襯距掌子面的距離控制在30m以內(nèi)。

⑤必須采取嚴(yán)格的措施控制后行洞靠中夾巖側(cè)的爆破施工。為減少爆破震動對相鄰隧道的影響,應(yīng)將震動最大的爆破遠(yuǎn)離中夾巖進(jìn)行。

2.2.3 施工進(jìn)度計算

如采用側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁每天可開挖及支護(hù)2個循環(huán)，每循環(huán)1榀鋼架，折算全斷面進(jìn)尺約為0.8m。

如采用臺階留核心土法進(jìn)行施工，上臺階或下臺階可完成2個循環(huán)，每循環(huán)2榀鋼架，折算全斷面進(jìn)尺約為1.6m。

2.3 Ⅴ級圍巖段

先行、后行洞均采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法，施工工序按先行洞制定,若右洞先開挖,則左、右洞施作順序?qū)φ{(diào)。在開挖過程中，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測數(shù)據(jù)可及時調(diào)整開挖方法(側(cè)壁導(dǎo)坑法調(diào)整為臺階留核心土法)，并根據(jù)相應(yīng)的開挖方法，調(diào)整相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)。

2.3.1 施工順序

Ⅴ級圍巖段小凈距隧道施工工序見圖2，當(dāng)圍巖較長差時，可將各開挖步分為上下或上中下臺階法開挖，并及時防護(hù)。

圖2 Ⅴ級圍巖段小凈距隧道施工工序

洞內(nèi)側(cè)壁導(dǎo)坑臨時支護(hù)采用噴射C20混凝土，厚度20cm，掛鋼筋網(wǎng)、I18型鋼拱架支撐，其縱向間距同主洞鋼支撐。鋼筋網(wǎng)間距為2cm×20cm,φ25中空注漿錨桿L=3.5m，間距0.4m×1.0m(環(huán)×縱)。中夾巖采用φ25脹殼式預(yù)應(yīng)力錨桿加固。施工工序詳述如下：

①先行隧道中夾巖柱小導(dǎo)管注漿加固；

②先行隧道開挖側(cè)壁導(dǎo)坑；

③先行隧道側(cè)壁導(dǎo)坑初期支護(hù)；

④先行隧道剩余部分開挖；

⑤先行隧道剩余部分初期支護(hù)；

⑥先行隧道拆除側(cè)壁臨時支護(hù)；

⑦先行隧道灌注仰拱混凝土；

⑧先行隧道鋪設(shè)一向盲溝及防水板，整體灌注二襯混凝土；

⑨后行隧道中夾巖柱小志管注漿加固；

⑩后行隧道開挖側(cè)壁導(dǎo)坑；

2.3.2 施工要點

①2與4掌子面的間距一般為3m～5m,4與12掌子面間距一般為不小于50m。

②在圍巖狀況較好且施工條件許可時,可將側(cè)壁導(dǎo)坑法改為臺階留核心土法施工。

③由于側(cè)壁臨時支護(hù)僅為噴錨支護(hù),因此,臨時支護(hù)在外側(cè)壁開挖時拆除。

④為確保在爆破震動影響下的安全,二襯與兩洞爆破掌子面的安全距離必須通過震動測試結(jié)果確定。從施工工序角度考慮,先行洞二襯與后行洞外側(cè)壁8掌子面的距離應(yīng)≥10m～15m；仰拱及仰拱填充距掌子面的距離控制在10m以內(nèi)，二襯距掌子面的距離控制在20m以內(nèi)。

⑤必須采取嚴(yán)格的措施控制后行洞靠中夾巖側(cè)的爆破施工。為減少爆破震動對相鄰隧道的影響,應(yīng)將震動最大的爆破遠(yuǎn)離中夾巖進(jìn)行。

2.3.3 施工進(jìn)度計算

如采用側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁每天可開挖及支護(hù)2個循環(huán)，每循環(huán)1榀鋼架，折算全斷面進(jìn)尺約為0.8m。

如采用臺階留核心土法進(jìn)行施工，上臺階或下臺階可完成3個循環(huán)，每循環(huán)1榀鋼架，折算全斷面進(jìn)尺約為1.2m。

3 小凈距隧道施工注意事項

①中夾巖柱的保護(hù)。

②及時進(jìn)行洞頂、洞內(nèi)監(jiān)控量測及隧道超前地質(zhì)預(yù)報，方便對掌子面前方圍巖開挖方式及支護(hù)參數(shù)進(jìn)行及時調(diào)整。

③左、右兩洞掌子面距離控制。

④襯砌仰拱及時跟進(jìn)。

小凈距與普通隧道不同，在開挖方式上必須慎重，要嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺深度、爆破設(shè)計、優(yōu)化工藝、工序等各方面綜合考慮。