小凈距隧道信息化施工技術概論

金建龍

中鐵十五局集團第二工程有限公司 上海 201713

隨著城市建設的加快，地下空間矛盾逐步暴露。怎樣合理利用地下空間成為城市建設的熱門話題。高速公路隧道信息化施工技術的應用能夠更好地滿足當前社會經濟發展過程中人們實際需要。

概況

田壟隧道全長2689m，出口端左右洞K25+145處洞身開挖面橫向最小凈間距9.09m，深度50m段均≤12m，為V級全風化凝灰巖，穩定性差、厚度大；按設計標準定義為小凈距隧道段落，為防止爆破震動時小凈距引起的圍巖變形、和結構破壞等危害，決定采用小凈距隧道施工技術。

1 小凈距隧道施工技術

1.1 物聯網技術的應用

物聯網在信息采集傳輸方面的應用改變了原來人工現場手動記錄模式，實現了信息采集的自動化，保證了數據的可靠性。結合相應的BIM模型獲取所需要的模型數據，系統能夠獲得及時可靠的隧道施工現場全方位數據，以達到隧道信息化施工安全管控的目的。全方位信息采集系統主要包括以下兩個方面[1]。

（1）人員設備定位。首先在施工人員的安全帽上安裝RFID射頻芯片通過固定位置讀頭讀取RFID芯片信息確定佩戴安全帽的人員位置，將讀頭信息通過無線傳輸逐級傳遞到中央監控室。控制室可通過芯片源獲取人員設備的經緯度坐標及高程信息，通過坐標自動轉換，就能在GIS+BIM模型中確定施工人員和設備所處的具體位置。不僅可以直觀顯示人員和設備在隧道的實時位置，通過點擊人員和設備圖標，可顯示人員設備詳細信息，當有突發狀況時可及時通知施工人員逃生方向或進行救援。

（2）視頻監控。視頻監控設備可以實時展示現場施工畫面，但傳統的視頻監控方案無法展示其所在隧道的位置信息，通過視頻監控設備與BIM 構件進行掛接，實現攝像頭位置在BIM模型中的準確定位，可以展示隧道中攝像頭的位置分布信息，并實時顯示施工現場視頻信號[2]。

1.2 小凈距隧道施工

（1）對于小凈距隧道一般采用側壁導坑法，導坑先行主洞跟進的原則施工，施工前2隧道應分為先掘進洞和后掘進洞，先掘進洞主洞應超前后掘進洞主洞開挖工作面不小于50m，洞口采用φ108*6mm大管棚預支護，后開挖可采用環形開挖預留核心土法，隨挖隨支，每次開挖進尺控制在2榀拱架間距，開挖后立即初噴3～5cm混凝土；錨桿安設作業在初噴后及時進行，鉆孔前應根據設計要求定出孔位，做出標記，孔位、孔深。鉆孔要圓直，孔口巖面應整平，并且巖面與鉆孔方向垂直。所有錨桿都必須安裝墊板，當錨桿不垂直巖面時，用墊板調整時，墊板密貼巖面。鋼筋網在巖面噴射一層混凝土后隨受噴面起伏鋪設，并在錨桿安裝后進行，網片搭接長度大于35d即大于22.5cm。鋼筋網與錨桿或其他固定裝置連接牢固，在噴射混凝土時不得晃動。鋼架亦在初噴混凝土后安裝；安裝時兩側拱腳必須放在牢固的基礎上，且腳底浮渣必須徹底清除干凈，拱腳標高不足時，不得用土石回填，應設置鋼板進行調整，必要時要用混凝土加固基底；拱腳高度應低于上半斷面地線15～20cm，當拱腳處圍巖承受力不夠時，向圍巖方向加大拱腳接觸面積。而后每榀拱架布設4根長4.0mΦ42*4mm鎖腳錨管，角度為向下45度左右，打設完畢后，與工字鋼連接牢固，方可進行噴砼支護。

（2）對于小凈距隧道后掘進洞開挖前同樣先做好超前支護措施，采用側壁導坑超短臺階法施工，各步開挖每一循環進尺后，應及時施作相應的支護措施，要注意后掘進洞側壁導坑宜超前先掘進洞主洞掌子面不小于5m；施工中仍以短開挖，強支護，及時封閉初期支護的原則進行；對后掘進洞的側壁導坑施工時采用人工開挖或微振爆破，必要時，導坑上半段面掌子面及時采取噴射混凝土進行封閉；拱部鋼架架立后，在中部核心土開挖之前，在外側拱腳處及時布設4根Φ22螺紋鋼筋早強砂漿鎖腳錨桿，長度3.5m,角度為向下45度左右，打設完畢后，再與工字鋼連接牢固。最后左、右兩隧道中巖墻側采取長4.5mΦ42*4mm注漿小導管取代長3.5mΦ25*5mm中空注漿錨桿，施工方法同超前小導管類似；徑向注漿小導管安設后，用塑膠泥封堵孔口，并噴射砼封閉工作面。

（3）在小凈距隧道施工當中，爆破施工是不可避免的，爆破所帶來的危害也需要提前進行預防。一般說來，在進行爆破時，由于隧道凈距很小，可能對中間巖體產生較大干擾，因此需要對中間巖體設置一定干擾措施，確保中間巖體穩定。一般通過預裂爆破、光面爆破等手段可以對爆破產生的擾動形成有效控制。根據GB6722—86 安全爆破規程中的相關規定，Ⅴ級圍巖在沒有相應支護措施時，其最大的臨界震動速率必須控制在15cm/s以內。而在有支護措施的情況下，最大臨界震動速率也不得超過20cm/s。例如，在對左洞進行爆破施工時，為了減少爆破對右洞產生的震動，以及減少對左洞初期支護和二次襯砌的影響，該工程采用了微震動光面爆破技術。為了進一步縮減爆破產生的震動，還采取了小進尺、多次爆破以及小藥卷等手段，將爆破震動危害切實控制在合理范圍內[3]。

2 結束語

本文主要闡述了洞口段V級圍巖的小凈距隧道初期支護施工方法，對小凈距隧道洞口的錯距開挖、后進洞的側壁導坑法開挖，以及拱架支護、錨桿打設、注漿（夾巖柱徑向注漿）、噴砼等一系列的要點闡述，確保不出現任何安全質量事故前提下，完成隧道小凈距洞身初期支護施作，為以后同類型、同條件的施工環境中作為參考依據。