摘要：渝涪二线新鱼嘴一号隧道全长560m，隧道进口段91m范围与既有鱼嘴一号隧道最小线间距15m，新旧衬砌背中夹岩柱厚度只有8m，采用对新建隧道拱部超前小导管注浆，中夹岩柱采用在既有隧道内小导管注浆加固措施。中夹岩柱技术采用在既有隧道内小导管注浆法，提高了中夹岩柱的自稳能力及抗塑性变形能力，在既有线运营繁忙的情况下，实现了对中夹岩柱的快速加固。
关键词：小间距隧道；夹岩柱加固；研究
一、前言
渝涪铁路增建二线新鱼嘴一号隧道位于重庆市江北区鱼嘴镇，该隧道穿越小丘，地形起伏不大，最大埋深46m。隧道进口ZDK41+405～ZDK41+496段91m，根据新旧衬砌背中夹岩柱厚度只有8m的实际情况，需提高中夹岩柱的自稳能力及抗塑性变形能力。
从目前隧道施工来看，既有线小间距隧道在施工中，中夹岩柱加固技术是解决隧道施工问题的重要技术，在实际应用中能够有效避免质量通病的发生，对提高隧道施工质量和满足隧道施工需要具有重要作用。因此，我们应当立足隧道实际，认真研究紧邻既有线小间距隧道中夹岩柱加固技术。
二、小间距隧道岩柱加固的难点
新建隧道施工时，既有隧道附近围岩被挖空，失去了原有的支护平衡，围岩将产生复杂的应力重分布，受力特征表现为，既有隧道周围围岩松弛或者松弛范围扩大，使支护结构荷载增加。变形表现为新建隧道开挖施工时，既有隧道支护结构及周边围岩向临空面拉伸，如图1所示，如果新旧隧道之间的岩柱厚度不足，而隧道开挖时，轮廓线周围围岩塑性区过大，甚至贯穿岩柱，那么将导致结构的塑性破坏。另外，新旧隧道之间的岩柱在新隧道开挖以后，将承受巨大的竖向压力，为无侧向约束的受压状态，当岩柱宽度较窄的时候，那么它可视为细长构件的无侧限受压，当存在偏压时，很容易失稳破坏。
图1 围岩变形趋势图
因此小净距隧道施工的关键是加固中夹岩柱，事关隧道施工的成败。由于该类型隧道围岩自稳性及支护结构的受力较一般隧道复杂，必须采取有效加固措施，确保中夹岩柱的稳定。
从图1中可以看出，由于新建隧道的开挖，既有隧道的围岩除松动圈扩大，上覆盖荷载增大外，还有向新建隧道中心变形的趋势，已经处于偏压受力状态，因此为确保既有隧道的结构安全，必须采取相应的保护措施。
三、新建隧道对既有隧道影响分析
相邻隧道施工中的风险，是指对既有隧道结构产生的不利影响，风险大小主要取决于以下3个方面：有关相邻隧道间围岩稳定的邻近度、既有隧道衬砌结构现状健全度以及施工爆破的强度。
根据实际情况，相临隧道邻近度由选线确定，无法改变。可以实施的加固措施为既有隧道的加强和爆破方案的控制。
1、新建隧道开挖对既有隧道影响
相关研究认为，小净距隧道的开挖往往会引起既有隧道周围围岩的松弛，塑性圈扩大。此外新建隧道自身的开挖也会在开挖面的周围一定范围内形成一个松动圈。新建隧道对既有隧道的影响最严重的位置往往位于新建隧道和既有隧道的拱脚，有的甚至延伸到中墙位置。其次是在拱顶处，形成了拱形的应力集中区。因此要确保小净距隧道的安全，就应该对拱部、拱脚及两隧道之间的岩柱的进行加强。
2、新建隧道爆破对既有隧道影响
隧道爆破振动与天然地震对既有隧道的影响非常相似，作用过程也包括几个主要过程，但就各自的特点而言，仍有很大的差异。爆破振动波以高频波为主，而地震波主要是低频。在作用时间上，爆破振动波作用时间远比地震波短。
一般认为，在一次微差爆破振动的过程中，只要最大一段的爆破振速超标，那么整个过程对结构就可能造成破坏，因此必须保证爆破时每段的药量在控制范围之内。
四、小间距隧道控制及加固措施
小间距隧道加固措施主要的思路是在独立双洞的基础上，对其进行必要的加固。小间距隧道的施工关键技术在于提前对拱顶和两洞中间的岩柱进行加固。拱顶预加固措施较多，包括超前锚杆、超前小导管、超前管棚等方法，而现有小净距岩柱加固技术主要为大吨位预应力锚索、对拉锚杆、小导管注浆和水平贯通锚杆等方法。选定一项加固技术后，其设计参数如何考虑；为保持中夹岩稳定，同时施作两种或两种以上加固方法是否可行等问题在小净距隧道的研究中尚未见相关论述，有待于进一步的研究。
在常用的加固方法中，注浆加固是比较合理的。其原因主要在于：注浆加固与预应力锚索相比，其工艺相对较为简单。首先，注浆锚杆钻孔可以在夜间车流较少的时候，进行施做，而注浆工作可以在白天正常行车的情况下完成。其次，注浆锚杆与其它方法相比，可以先于掌子面开挖之前进行施做，可以起到对既有隧道围岩预先加固的作用，而对于预应力锚杆，则需要在新隧道掌子面开挖后才能施做，此时围岩可能已经产生一定的松动，无法起到预先加固定的作用。第三，从受力上来看，由于围岩条件复杂，变化频繁，预应力锚杆或对拉锚杆的预张拉值很难确定，预张拉值过大则可能局部应力过大，造成围岩的破坏。而注浆法是通过浆液的渗透加强破碎岩石之间的连接，从而发挥岩体的自承能力，不易产生应力集中的现象。
但注浆加固岩体也有其自身的缺点，最主要的就是注浆效果，很大程度上取决与岩体的裂隙发育程度和连通性。另外，与对拉锚杆相比较，其质量较难控制和检验。一般来说，注浆加固使用于裂隙较发育，两岩石块体较小的岩体。而预应力锚杆则适用于块体较大的岩体。
五、中间岩柱加固施工
1、小导管注浆加固施工工艺流程
根据现场作业线长、作业面小、施工时间短，各施工工况之间平行作业等特点，制定了“既有隧道小导管注浆施工工艺流程图”见图2：
图2 既有隧道小导管注浆施工工艺流程图
2、隧道衬砌背后钻孔压浆施工
（1）钻眼前，首先用红油漆按设计间距标出小导管孔眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼，确保小导管准确施工。
（2）注浆管的加工制作
小导管用外径Φ42mm的钢管制成，前端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内，长度为1.5m。
（3）小导管埋设
用YT-28风钻开孔，开孔直径为42～60mm，并用吹管将砂石吹出。用带冲击的YT-28风
钻将小导管顶入孔中。用塑胶泥（强度等级42.5的水泥）封堵孔口，对工作面上的裂缝同时进行封堵，安装时导管外露15cm，以安装注浆管路。
（4）浆液的配置
注浆材料采用水泥浆，水灰比（重量比）为1：0.5。经过注浆试验，确定注浆压力0.4～0.5MPa。为了保证浆液胶凝时间为5～10min，通过掺加水泥用量1.5%的高效减水剂来控制初凝时间。
（5）注浆
注浆自拱脚向拱顶一次压注，多水地段，先两头后中间。注浆采用间歇注浆，浆液从裂缝中流出较多时停止注浆，在10min后浆液基本凝固后再保持压力注浆5min以上。注浆过程中采用彩条篷布将压浆区域轨道进行覆盖保护，防止浆液 污染道床及轨道。
（6）注浆结束和封口
注浆压力达到0.4～0.5MPa后稳定5～10min，注浆孔不进浆或进浆很少，即可结束注浆。停泵后立即封闭孔口阀门，拆卸和清洗管路，待浆液凝固后割除外露注浆管，用M15砂浆封堵孔口，保证封口后结构不渗、不漏。
六、结论
通过本文的分析可知，紧邻既有线小间距隧道中夹岩柱加固技术对隧道施工有着重要的影响。只有认真总结该技术的特点和内涵，并在隧道施工中有效的应用，才能保证隧道施工取得积极效果，最终达到提高隧道施工质量和预防隧道施工质量通病的目的。
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论文作者:刘秀利
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/30
标签：隧道论文; 围岩论文; 注浆论文; 导管论文; 间距论文; 浆液论文; 塑性论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;