高速公路扩建工程小净距隧道施工技术

万海全

(江苏东南交通工程咨询监理有限公司，江苏南京 210018)

1 工程概况

1.1 工程简介

国家高速公路网沈海线福建省福厦漳高速公路扩建工程由原来的双向四车道扩建为双向八车道。泉厦高速公路泉州段属于本次扩建工程中的一段，本路段所属A5合同段苏厝隧道需在原两隧道之间新建一两车道隧道，在原左洞的左侧新建一两车道隧道，形成了四洞的小径距隧道(见图1)。四个洞均位于直线段上，新右洞长度为356.58 m;新左洞长度为312.54 m。建筑界限:新建:1 m(左侧检修道宽)+0.75 m(左侧宽度)+2 ×3.75 m(行车宽度)+1.25 m(右侧检修道宽)+1 m(右侧向宽度)，净高5 m，苏厝隧道进口洞门采用仰斜式洞门，出口采用端墙式洞门。

图1 泉厦扩建苏厝隧道新旧各隧道关系图(单位:cm)

1.2 地形地貌

苏厝隧道属于构造剥蚀微丘陵地区，山包呈浑圆状，最大高程为105 m，山坡坡度一般为22°，植被发育，进出口现有洞口边坡稳定。

1.3 地质构造特征及地震

苏厝隧道地区地质构造不发育，地震基本烈度为VI度。场区地下水主要有两种类型:一是残坡积土、砂土状强风化孔隙潜水，接受大气降水补给水量随季节变化，在隧道进口段，水位线多位于洞顶之上，对隧道施工不利，必要时采用井点降水法排除地下水对施工的干扰。二是基岩风化层裂隙水，赋存于基岩连通裂隙中，在节理裂隙密集带，地形上为冲沟凹地，是地表水、地下水汇集、排泄、下渗的通道。这些地段开挖应特别注意排水和降低水位。

1.4 工程特点

本扩建项目的建设目标是“边施工、边通车、两不误、两安全”，也就是要求在施工期间确保现有高速公路行车安全、畅通。因此，新建隧道在施工过程中需要保证原隧道正常运营，这就需要制订相应的交通组织保障方案。

隧道开挖中，爆破围岩可能对临近小净距隧道产生影响，施工难度大，施工力学形态极为复杂，因此隧道的爆破开挖控制极为重要，也是本隧道工程施工的重点和难点。

2 隧道施工技术

苏厝隧道新增两洞小净距隧道，结构按新奥法原理进行设计，采用复合衬砌，以锚杆、湿喷(钢筋挂网)混凝土、钢支撑等为初期支护措施。隧道工程水文地质条件复杂，施工场地狭窄，围岩破碎，地下水发育，对此，施工中应予高度重视，加强管理。

2.1 开挖施工方法

小净距隧道开挖方法的选择，应以减少对中夹岩的扰动，控制中夹岩的围岩变形，有利于保证开挖过程中围岩的稳定性为原则，合理安排施工方法及施工工序。

苏厝隧道左右线采取从出口单口施工。根据苏厝隧道洞身所处围岩地质情况，拟定洞身钻爆掘进开挖施工总体方案为:Ⅴ级围岩地段采用单侧壁导坑法施工，即在超前大管棚或超前小导管(根据设计要求)超前预支护下，按单侧壁导坑法进行开挖支护，中空式系统锚杆、钢架、钢筋网、C25喷射混凝土构成初期支护。Ⅳ级围岩地段采用上下导坑法开挖，超前支护采用Φ50超前小导管、Φ22超前锚杆，Φ22系统锚杆、钢格栅、钢筋网、喷混凝土作为初期支护;III、Ⅱ级围岩采用上下导坑法开挖，安装Φ22系统锚杆、挂钢筋网、喷射混凝土作为初期支护。

钻爆主要采用风动凿岩机进行钻眼，毫秒差导爆管雷管微差爆破，采用光面爆破技术。洞内出碴采用侧卸式装碴机装碴，12～17.5 t自卸车运碴。初期支护中中空注浆锚杆采用专用钻机钻孔安装锚杆，人工配合机械安装钢拱架或钢筋格栅，人工安装钢筋网，湿喷混凝土采用TK-961湿喷机配机械手作业;衬砌作业采用全断面液压整体式钢模衬砌台车、泵送灌注二次衬砌混凝土。混凝土全部采用自动计量拌合站生产，输送罐车运输。

由于新建左左隧道与原有左隧道中隔带最小只有5.18 m，开挖爆破控制是关键，根据设计图纸要求和现场实际情况，开挖爆破严格采用“短进尺、弱爆破、强支护”的原则。Ⅴ、Ⅳ级围岩可采取单侧壁导坑法进行开挖，Ⅲ级围岩采用上下导坑法进行开挖。在确保安全的前提下，可根据现场实际地质情况调整施工方案和爆破参数，提高隧道的开挖掘进速度。洞口段Ⅴ级浅埋段采取超前大管棚进行超前支护，并按设计进行中夹岩超前小导管注浆和超前预应力锚杆加固，待超前支护发挥作用后再进行开挖。每部分开挖后及时施工工字钢支撑、中空锚杆、钢筋网、喷射C25早强混凝土进行支护。隧道爆破参数和形式须制定详细的隧道爆破专项方案。

2.2 小净距隧道中夹岩加固方法

Ⅴ级围岩单侧中夹岩加固采用Φ50导管(L=700 cm或 600 cm)，环向间距 50 cm，纵向间距80 cm，梅花型布置。

Ⅴ级围岩双侧中夹岩加固采用Φ50导管(L=700 cm)环向间距50 cm，纵向间距80 cm，梅花形布置。

Ⅳ级围岩单侧中夹岩加固，采用Ф25胀壳式预应力锚杆(L=500 cm)，间距80 cm×80 cm，梅花形布置。

2.3 新建右线进出口明洞偏压预防措施

隧道右线出口明洞开挖时，原有隧道会产生偏压，但考虑原有隧道顶部回填高度不大(2 m左右)，故可采取明洞开挖一段(每段按5 m考虑)对原有右洞暴露边坡采取小导管防护一段，避免大面积开挖造成偏压，对原有隧道造成不良影响。隧道顺利进洞后尽快施做明洞衬砌和洞门，并进行洞顶回填土施工，使山体压力达到平衡。

2.4 新建左线原有塌方段施工方案

隧道洞身开挖接近原有塌方段时应加强超前地质预报，采用超前钻孔并辅以TSP203、地质雷达、红外线探水仪等物探手段进行超前地质预报，探明前方地下水的含量、压力、分布等，提前发现涌水、涌泥、塌方的可能性及征兆，针对不同的情况采用相应的技术措施。

对原塌方段，采用对拱部和中夹岩进行超前小导管预注浆，加固原松散体，单侧壁导坑法缩短开挖进尺，加强初期支护措施，必要时可采用加密安设工字钢架来进行加强支护。同时，二次衬砌要及时跟进，仰拱提前完成及早形成封闭环，确保隧道结构物及施工人员的安全。

加强围岩监控量测频率，随时注意围岩动态。严格按设计规定进行锚喷支护，控制围岩的变形量，防止坍塌。派专人负责，加强安全警戒措施，防止突发事件发生。

2.5 交通安全组织

隧道开挖爆破时，按照交通施工应急预案的规定，配合交警、路政部门提前对该段线路进行交通管制，在确定所有车辆通过所施工隧道后，方可进行隧道爆破。爆破结束后，专职安全员对原有隧道和新建隧道进行现场隐患排查，确认原有隧道衬砌断面无异常和新建隧道开挖围岩正常后，发出解除交通管制信号，从而确保原有隧道衬砌无异常，保证交通畅通、安全。

为了确保施工期间交通的正常运营和交通安全，在进行隧道口边坡开挖时，尽量不采取爆破开挖，若要爆破就必须采取临时防护措施，防止落石和碎石飞溅。隧道洞门石方爆破开挖尽可能采用小剂量爆破，并安装防碎石飞溅的防护网。土方开挖按设计要求从上到下，逐级开挖，开挖前在该级边坡平台处设置防护设施。

2.6 隧道监控量测

小净距隧道监控量测除了按一般隧道施工所需要的监控量测外，还要加强新建洞室在开挖过程中对已建洞室的的影响的监测。苏厝隧道为四洞小净距隧道，隧道开挖中，爆破围岩可能对邻近小净距隧道产生影响，为及时掌握围岩的稳定性和永久(临时)支护的力学状态，特别是新建洞室和已建洞室的相互影响，隧道施工过程中须加强监控量测，并坚持量测信息指导施工，要及时反馈量测信息，须根据量测反馈信息及时调整施工组织，保证安全。

小净距隧道监控量测应根据不同围岩级别制定量测计划。应将中间岩柱稳定、浅埋段地表沉降和爆破震动对相邻洞室的影响作为监控量测的重要内容。施工中所得到的现场量测资料对施工方法及工序及时进行调整，以确保工程安全、经济、合理。

3 施工注意事项

为确保小净距隧道施工的安全，施工应注意以下事项:

1)必须采取措施对钻爆施工进行严格的监测和控制。为避免爆破震动波的叠加，必须采取微差控制爆破，后行隧道爆破震动速度应控制在15 cm/s以内。针对本隧道的设计要求和实际情况，制定的爆破震速基准为:相邻隧道的爆破震速不大于10 cm/s。

2)中间岩柱的稳定与加固是整个小净距隧道施工的关键。Ⅵ～Ⅳ级围岩段可采用超前小导管预注浆、水平贯通预应力锚杆、钢支撑等预加固措施。

3)隧道开挖必须及时采取措施防止塌方(尤其是中夹岩处塌方)的发生，在发生塌方后，处治措施必须考虑相邻隧道的安全。

4)特殊地质段隧道的施工，应采用辅助方法施工，特别要保护好围岩，要以保护中夹岩体的稳定完整为前提，并将“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”作为指导的原则。

5)承包人应通过监控量测，随时掌握围岩和支护的变形情况，科学修正支护参数，及时修订施工方案，保证施工安全。

4 结语

泉厦高速公路是福建省第一条高速公路，也是第一条扩建成八车道的高速公路，于2010年9月2日建成通车。泉厦高速公路是福建省的主干线之一，车流量非常大，由四车道扩建成八车道，要做到施工运营两不误，其难度可想而知。扩建工程泉州段A5合同段苏厝隧道扩建两座小净距隧道在施工中克服了较为复杂的地质条件、新旧隧道中间岩柱薄以及交通组织困难，在参建各级单位的团结协作下，精心组织，科学安排，最后克服了种种困难，隧道顺利贯通。

［1］JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范［S］.

［2］关宝树.隧道工程施工要点集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［3］吴焕通，崔永军.隧道施工及组织管理指南［M］.北京:人民交通出版社，2005.