1、1小净距隧道施工技术探讨摘 要： 针对小净距隧道的特点，从施工角度探讨小净距隧道的超前支护、洞身开挖、中间岩柱加固、锚喷支护、监控量测等关键工序的施工方法和技术措施。 关键词：小净距隧道；中间岩柱；施工技术 京福高速公路金旗山隧道位于福建省三明市，采用并行双线小净距隧道形式，隧道双洞轴线间距为 17.519m，中间岩柱最小净宽为5.079m。隧道起讫桩号 K147+600K147+805，全长 205m。整座隧道的平面位于 R=2000m 的圆曲线和 R=10000m 的竖曲线上。隧道处于丘陵地区，路线横切一小山脊，地形波状起伏，呈驼峰型，植被发育，覆盖较薄，洞口位于小山谷旁。 隧道所处地区未
2、见地下水露头，地下水主要源于基岩裂隙水，赋存于基岩裂隙和破碎带中，受大气降水补给，水量不大，季节影响小。隧道穿过的岩性单一，为燕山早期侵入花岗岩，未见有断层，仅在进口处见有一隐伏辉绿岩脉，对隧道无影响。 隧道的围岩情况：类围岩 41m，类围岩 164m。支护与衬砌形式分三种：S12 型 33m（类围岩浅埋段） 、S3 型 18m（类围岩深埋段） 、S4 型 144m（类围岩深埋段） 、削竹式洞门结构 10m。 1.超前注浆小导管施工 1.1 设计参数 2隧道类围岩浅埋段开挖采用超前注浆小导管加固拱部围岩，小导管采用 505mm 热轧无缝钢管制作，单根长度 5m，环向间距 80cm，排间距 3m
3、。管壁每隔 1020cm 交错钻眼，眼孔直径 8mm。注浆浆液为水泥、水玻璃双液浆（水泥：水玻璃=1：0.5） 。沿隧道纵向开挖轮廓线向外以 20的外插角钻孔，将小导管打入地层。 1.2 小导管施工 小导管注浆前，对开挖面及 5m 内的坑道喷射厚为 510cm 的砼封闭岩面。注浆初始压力 0.5MPa，终压 1.5Mpa。注浆过程，在孔口处设置止浆阀。注浆结束至开挖前的时间间隔为 48h。 注浆作业应经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题及时处理。经常测试混合浆液的胶凝时间，发现问题立即调整。 注浆结束条件：单孔注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆10min 以上，浆液注入量已达到计算
4、值的 80%以上；全段注浆的所有注浆孔均已符合单孔结束条件。 2.洞身开挖 小净距隧道洞身开挖必须采用预裂爆破和光面爆破，对洞身开挖方法、工序及钻爆进行严格设计和控制。根据现场条件和施组安排，从出口端单向掘进，左洞先于右洞施工。 2.1 洞口开挖及加固 施工洞顶仰坡截水沟，建立洞口地表排水设施。挖至洞口石方段时，为了减少对洞口仰坡和路基边坡的扰动，必须用弱爆破或预裂爆破进行开挖。洞口仰坡采取锚杆、挂网、喷砼加固。 32.2 洞口类围岩浅埋段开挖工序 洞口类围岩浅埋段施工必须遵循“弱爆破、少扰动、短开挖、快支护”原则。左洞开挖断面超前右洞开挖断面控制在 3545m，左洞施工用上、下台阶法施工。开
5、挖前打入超前小导管注浆加固拱部围岩，洞身开挖每循环进尺为 1m，与 U 型钢拱架间距相同，开挖后及时施作初期支护。下台阶开挖落后于上台阶 810m，开挖后及时施作初期支护，对中间岩柱进行注浆支护，打入对拉锚杆。为减小由于大断面爆破震动对中间岩柱的不良影响，在右洞上台阶开挖之前先进行侧导洞开挖，超前加固中间岩柱。右洞的侧导洞必须在左洞开挖进尺大于 40m、并且注浆浆液固结后才能进行，采用短进尺、全断面一次开挖到位，紧跟开挖及时架设钢支撑，施作锚杆、钢筋网、喷砼等初期支护，进行双洞对拉锚杆连接、施加预应力加固中间岩柱。之后，再进行右洞上、下台阶开挖和支护，施工工序与左洞相同。洞口类围岩浅埋段施工工
6、序详见图 1。 开挖顺序说明： 左洞上台阶开挖（环形开挖留核心土法） ； 左洞拱部支护（锚喷、U 型钢架、超前） ； 左洞下台阶开挖（落后上台阶 810m） ；左洞侧墙及仰拱初期支护（锚喷、U 型拱架） ； 中间岩柱注浆加固；右洞侧壁导洞开挖； 右洞侧壁导洞支护（锚喷、U 型拱架） ；中间岩柱施加预应力锚杆加固； 右洞上台阶开挖；右洞拱部支护（锚喷、U 型钢架、超前） ；4右洞下台阶开挖（落后上台阶 810m） ； 右洞侧墙及仰拱初期支护（锚喷、U 型拱架） ； 左洞全断面衬砌（落后右洞开挖面 1520m） ；右洞全断面衬砌。 2.3 类围岩深埋段开挖工序 类围岩深埋段采取上、下台阶法开挖，下
7、台阶落后于上台阶810m，上、下台阶的初期支护施作必须紧跟着开挖。左洞开挖断面超前右洞开挖断面控制在 3040m，在打设系统锚杆时，对中间岩柱进行有压注浆，确保岩体密实。按设计要求，仅在岩石破碎带局部设置预应力对拉锚杆，对中间岩柱进行加固。类围岩深埋段施工工序详见图 2。 开挖顺序说明： 左洞上台阶开挖；左洞拱部锚喷初期支护； 左洞下台阶开挖（落后上台阶 810m） ；左洞侧墙锚喷初期支护； 右洞上台阶开挖；右洞拱部锚喷初期支护； 右洞下台阶开挖（落后上台阶 810m） ；右洞侧墙锚喷初期支护； 在岩石破碎带对中间岩柱进行注浆加固、预应力对拉锚杆加固；左洞全断面衬砌（落后右洞开挖面 1520m
8、） ； 右洞全断面衬砌。 52.4 类围岩开挖工序 类围岩左洞开挖断面超前右洞开挖断面应控制在 3035m，左洞采取全断面方法开挖，一次光面爆破成型。 右洞先在断面底部中心开挖宽 34m、高 34m 的超前导坑，超前长度为 510m，然后一次性采取光面爆破开挖剩余的断面。采取超前导坑开挖，既可加大初次爆破点至中间岩柱的距离，尽量减少爆破对中间岩柱的震动影响。 类围岩段仅在岩石破碎带局部设置预应力对拉锚杆，对中间岩柱进行加固。类围岩段施工工序详见图 3。 开挖顺序说明： 左洞全断面开挖；左洞锚喷初期支护； 右洞超前导坑开挖（落后左洞开挖面大于 30m） ；右洞全断面开挖（落后右洞超前导坑开挖面大
9、于 5m） ； 右洞锚喷初期支护；在岩石破碎带对中间岩柱进行预应力对拉锚杆加固； 左洞全断面衬砌（落后右洞开挖面 1520m） ； 右洞全断面衬砌（落后右洞开挖面大于 40m） 。 2.5 钻爆设计 为确保开挖第二座隧道时第一座隧道的安全性，应将第一座隧道衬砌处的震动速度控制在 15cm/s 以内，并以此作为第二座隧道各段爆破药量的计算依据。为避免爆破震动波的叠加，必须采用微差控制爆破，各段起爆时间应根据震动测试确定，或按经验值大于 200ms 为宜。 2.5.1 震动速度的计算 6根据震动速度的衰减规律，可采用下列公式对震动速度进行预估计算： 2.5.2 爆破时间间隔的计算 通过记录的爆破震
10、动持续时间，可按下式确定两段爆破的时间间隔：2.5.3 光面爆破 光面爆破要根据围岩特点合理选择周边眼间距（E） 、周边眼的最小抵抗线（V） 、相对距（E/V）和装药集中度（q）等，采用工程类比或根据爆破漏斗及成缝试验确定。 周边眼采用小直径药卷，并严格控制周边眼的装药量，并使药量沿炮眼全长合理分布，采用毫秒雷管微差顺序起炸，使周边炸破时产生临空面，同时周边眼同段雷管起炸时差尽可能小。 2.6 钻爆作业 钻爆作业采用汽车改装凿岩台车两部、20 台 YT28 型风动凿岩机，1台 10m3 和 2 台 20 m3 空压机等设备，按钻爆设计进行钻眼、装药、接线和引爆。 钻周边眼应选具有丰富经验的钻工
11、施钻，台车下面有专人指挥，确保周边眼的外插角准确（眼深 3m 以内的外插角16时，应使用速凝砂浆调平，同9时堵塞孔口，确保不对杆体产生弯曲力和锚杆欠浆。注浆 24 小时后，根据锚固材料的早强性及密实状态可对杆体施加不少于 1030KN/m 紧固张力。 4.2 22 砂浆锚杆施工 S4 支护及 S12 小导洞支护系统锚杆采用 22 普通砂浆锚杆。砂浆锚杆按设计要求截取杆体、整直、除锈和除油后，对杆体一端进行攻螺纹。砂浆锚杆的砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆在初凝前用完。注浆管应插入至距孔底 510cm 处，随水泥砂浆的注入，缓慢均匀拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短设
12、计长度的 95%，若孔口无砂浆流出，将杆体拔出，重新注浆。注浆孔口压力不得大于0.4MPa。 4.3 U 型钢拱架施工 25#U 型钢拱架用于 S12 类型主洞和侧壁导洞的加强支护。施工时按设计图放大样，根据工艺要求预留切割、刨边的加工余量，将 U 型钢冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。钢拱架由拱部、边墙各单元钢构件拼装而成，构件的连接是 U 型钢拱架加工制作的关键工艺，各单元通过U 型连接块及 U 型连接螺栓进行连接，应确保各类焊缝螺栓连接质量。 U 型钢拱架按设计位置安设，钢拱架平面垂直于隧道中线。为使准确定位，钢拱架架设前需预先打设定位系筋，系筋一端与钢拱架焊接在一起，另一端锚入岩层 0
13、.51m 并用砂浆锚固。当钢拱架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。如果钢拱架和初喷层之间有较大间隙，必须用垫块塞紧。 为保证上台阶 U 型钢拱架置于稳固的地基上，施工中在钢拱架基脚10部位预留 0.150.2m 原地基，待架立钢拱架时挖槽就位，并在临时垫块底部及时施作锁脚锚杆以增加基底承载力。 U 型钢拱架架立后尽快施喷钢纤维砼，并将钢拱架全部覆盖，使钢拱架与砼共同受力。喷射砼先从拱脚或墙脚向上喷射，以防止上部喷射虚掩拱脚（墙脚）而不密实，造成拱脚（墙脚）失稳。 4.4 喷射砼施工 喷射砼必须紧跟开挖面在新鲜基岩上施工。为了保证喷射砼的速凝，在拌和物中加入速凝剂，提高施工效率和安全性，当砼从喷枪
14、里喷射到粗糙的岩石表面时，先填裂隙、裂缝和发育的节理面，将松散的岩体粘结在一起或是局部支护住破碎的岩体，从而避免岩石裸露面进一步损坏。在喷射砼之前，用水或高压风管将岩壁面的粉尘和杂物冲洗干净。喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不超过 6m。初喷厚度不小于 46cm，复喷时如果初喷表面已蒙上粉尘，受喷面必须用高压水清洗干净。岩面有较大凹陷时，结合初喷予以找平。喷射砼终凝 2 小时后，应喷水养护 7 天以上。 4.5 钢筋网喷射砼 在岩面喷射一层砼后进行钢筋网的铺设，固定在系统锚杆上。钢筋网应随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于 3cm。 4.6 钢纤维喷射砼 钢纤维的掺入不需改变传统喷射砼配合比设计，普通喷射砼的配料、拌和、供料和喷射方法适用于湿拌钢纤维喷射砼。钢纤维与其它骨料一
