中铁十五局集团第二工程有限公司 454003
摘要：随着我国国民经济的持续快速增长，交通运输尤其是公路为了满足乘客的安全、舒适、快速、方便的乘车需求，在山地和丘陵地区的交通线路中，大量采用造价较低、施工简单的小净距隧道。本文介绍了软弱围岩小净距公路隧道施工难点，并以实际工程为例探讨了CD法在小净距公路隧道贯通施工中的应用。
关键词：软弱围岩；小净距；贯通；CD
一、软弱围岩小净距公路隧道技术
小净距隧道施工难度、工期和造价略高于分离式隧道，一般低于连拱隧道。在地形条件受制约时，小净距隧道是一种较好的隧道结构形式。小净距隧道在软弱围岩地质层中施工的难点、重点是合理选取开挖顺序、控制爆破作业，确保隧道开挖过程围岩的稳定，减小两隧道之间由于净距较小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素。对于低类别围岩、软弱、破碎围岩来说，重在确定合理的开挖顺序，减少对围岩的扰动；对于高类别围岩、坚硬、完整围岩，重在控制爆破振动对围岩稳定性的影响。
为确保开挖过程中围岩的稳定性，减小因隧道间距小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素，满足小净距隧道中央岩特有的加固要求，一般情况下，I、II类围岩采用正向单侧壁导坑法的开挖方法，Ⅲ类围岩采用反向单侧壁导坑的开挖方法，IV、V、VI类围岩采用超前导坑预留光面层的开挖方法。）对于I、II类围岩，宜采用正向单侧壁导坑法，该法有利于及早对中夹岩柱进行加固，及早对中夹岩柱进行监控量测，为开挖后存在的风险提供超前预报，以便及时处理。当遇隧道断面较大、围岩条件较差、隧道浅埋、地下水丰富时，围岩难以自稳，应对围岩进行超前预加固、地表加固或对单侧侧壁的上、下台阶进—步采用分步开挖。当围岩状况较好，掌子面稳定性好，为发挥大型设备的优势，加快施工进度，也可以将单侧侧壁的上、下台阶合为一步开挖或采用上下台阶与正向单侧壁导坑组合法，但应控制开挖进尺。除此之外施工过程中，应加强防排水措施，并且在后行洞施作过程中尽快使初期支护落地封闭，仰拱及仰拱回填及时跟进，确保及早封闭成环。小净距隧道施工工序控制很重要，通过正确安排双洞的开挖、支护的间隔和顺序，可以有效控制两隧道之间由于净距较小引起的围岩变形，保证隧道结构。
二、软弱围岩小净距公路隧道贯通施工技术应用
（一）工程概况
某隧道为三车道小净距公路隧道，该隧道围岩类别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类三种，其中，Ⅱ类围岩段主要分布为砂土状强风化岩，局部见节理发育带，呈角砾碎石状松散结构，围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，浅埋时易出现地表沉降甚至冒顶。
（二）施工技术
1、开挖技术
贯通段剩余30m时，进出口两侧同时采用四台阶CD法，两侧对称开挖，以保证贯通时临时中隔壁顺接。先开挖隧道一侧，施做径向锚杆、超前注浆小导管、锁脚锚管，以及临时中隔壁，然后施做另一侧。鉴于隧道围岩较差，将整个断面分为四台阶、8块，先进行右侧1、2、3部开挖、支护，再进行左侧4、5、6部开挖、支护（隧道另一侧先开挖左侧），为保证拱架落脚处牢固、稳定，打设锁脚锚管，并将型钢拱架根部加工为扩大拱脚的形式，这样能有效的限制拱顶沉降变形。待上部三台阶完成后，拆除临时中隔壁，分左、右幅进行仰拱部位的开挖、支护。具体施工步骤如图1所示。
贯通段剩余15m时，单向施工，并施做I部临时横撑，封闭I部初支，并抵御侧压引起的收敛。1部（最先贯通的部位）增设I20型钢拱架临时横撑，喷混20cm，使1部初支拱架封闭成环，拱脚增设锁脚锚管，并完成注浆，如图2所示。
贯通段采用超前小导管，在贯通体上方形成空间交叉的棚架作用，对贯通后围岩起支撑作用，本段型钢拱架上台阶拱脚，进行扩大拱脚处理，在型钢侧面焊接垫板，增加拱架接地面积，减小拱架沉降变形。对于贯通体，打设超前探孔，确定贯通体实际厚度，及围岩情况，根据贯通体实际体量及围岩情况，进行专项爆破设计，采用弱爆破技术进行爆破。
2、中岩柱加固
小净距隧道围岩的受力、变形特征与隧道断面型式、断面尺寸、围岩类别、隧道埋深、中夹岩柱体厚度、开挖方式、支护型式和参数选取等众多因素有关。其中，小净距隧道与普通分离式隧道的主要区别是，前者中夹岩柱体的厚度较薄，因施工过程中的多次扰动而成为受力薄弱环节。当围岩类别较低，岩柱较薄时，其中夹岩柱体将形成贯通的塑性区，严重影响围岩的稳定性。针对本隧道施工中左右洞室相互影响较大，尤其是出口端中夹岩柱较薄，且为V级围岩。预应力对拉锚杆主要用于测设线距离W=6.5 m～9.5 m范围内Ⅳ级围岩地段，对拉锚杆采用φ25中空注浆锚。先行洞开挖后进行对拉锚杆钻孑L、杆体安装、锚固端固定及注浆加固，后行洞开挖露出锚杆端部，再对锚杆施加预应力。施加预应力要求不小于100 kN，锚杆杆体拉断荷载不小于180 kN，延伸率不小于6％；注浆压力1 MPa～2 MPa，施工期间加强对中间岩柱的稳定性监测，确保施工安全。
3、超前小导管注浆
超前小导管采用φ42无缝钢管，长度和环向间距必须满足设计要求。其施工方法为：小导管制作：管壁每隔10cm～20cm交错钻眼，眼孔间距为φ6～8mm。钻孔及插管：注浆管采用风枪钻孔插打或风枪顶入两种方式进行，土质松软时采用风枪直接将钢管顶入；土质较硬时采用风枪钻孔插管，即沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10°～30°的外插角钻孔，将小导管打入地层。堵塞而影响注浆效果，注浆前采用高压风清洗注浆管。注浆：在小导管前安设分浆器，一次可注入3～5根小导管，注浆压力由小到大，从开始0Mpa升到终止压力1.5Mpa，稳压3min，流量计显示注浆量较小时，即可结束注浆。必要时可在孔口处设置止浆塞，止浆塞应能承受规定的最大注浆力或水压；注浆时由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，如有窜浆或跑浆时，采用间隔注浆，最后全部完成注浆。
4、初期支护
格栅钢架采用自制模型进行加工成形，加工后进行试拼。沿隧洞周边轮廓误差±3cm，各单元用螺栓连接的螺栓孔中心间距公差不超过±0.5mm。钢架平放时，平面翘曲小于±2cm。
（三）监控量测
该隧道施工监控量测的项目有：工程地质及现状观测，周边收敛位移量测，拱顶下沉量测，地表下沉量测，钢支撑、锚杆应力及喷层表面应力量测，二次衬砌内应力、表面应力及裂缝观测。通过量测数据的分析处理，可以判断围岩和支护系统是否稳定，掌握围岩稳定性变化规律，提出改进支护、衬砌设计的参数和施工方法，确定二次衬砌和仰拱的施作时间。施工过程中根据监控量测数据及时调整施工方案，如岭上隧道进口断面ZK101+320自2013年12月13日至2014年1月24日，通过净空收敛观测，发现水平收敛速率超出限定值，最大收敛速率为4.23mm／d，并且收敛速率有进一步增大的迹象，水平收敛累计值已达到21.42mm；进口断面ZKIO1+360自2014年1月7日至1月12日，通过净空收敛观测，发现水平收敛速率超出限定值，最大收敛速率为29.09mm／d，水平收敛累计值已达到58.85mm。对此采取及时跟进二衬，有效阻止了变形的继续发展。
参考文献：
[1]樊宇，叶春琳.软弱围岩小净距公路隧道贯通段施工技术研究[J].公路，2013年7期.
[2]李福勇，赵钰.软弱围岩小净距三车道公路隧道施工技术[J].山西建筑，2009年27期.
论文作者:周志强
论文发表刊物:《基层建设》2015年9期
论文发表时间:2016/9/12
标签：围岩论文; 隧道论文; 注浆论文; 导坑论文; 导管论文; 侧壁论文; 超前论文; 《基层建设》2015年9期论文;