浅埋、偏压小净距隧道洞口穿越堆积体施工技术探讨

许适

摘 要：通过隧道施工实践经验，分析浅埋、偏压小净距偏压隧道穿越松散堆积体的施工技术及施工工艺，主要分析如何采取有效措施确保隧道进洞施工安全，提出类似隧道的关键工序、施工方法、施工技术难点和重点等关键技术，对相关类似地质条件的隧道等工程项目的应用推广提供参考经验和理论依据。

关键词：隧道工程；小净距；浅埋、偏压、堆积体

随着高速公路发展迅速，逐渐向高海拔、高严寒地区拓展空间，而隧道工程是高原地区常见的工程建设项目之一。就高海拔、严寒地区隧道选址而言，高速公路选线时上、下行隧道往往受地形限制，使得两相邻隧道的最小净距不能满足设计规范的要求，而中夹岩柱宽度介于连拱隧道和双线隧道之间的小净距隧道因隧址要求及造价因素成为设计及施工的良好选择。

曲奥隧道是在建临合高速公路的一座小净距隧道，双洞中轴线间距为20.3m，隧道净空为10.25*5m，中间岩柱净宽为8～12m，洞内单向纵坡，进出口均采用端墙式洞门，属于典型的双线、双洞、小净距隧道。地质勘察资料表明，隧址区属峡谷山地地貌单元，洞口段为崩坡积碎石土，体积较大，基岩为三叠系板岩夹砂岩，局部为砂岩、板岩互层，节理、板理发育为切层剪节理，其将板岩、砂岩切割成大小不等菱形块，造成围岩破碎，洞线走向与岩层走向小角度相交，不利于围岩稳定。本文将以该隧道成功施工经验为例，介绍浅埋、偏压小净距隧道洞口段穿越松散堆积体的施工过程，全面分析其施工工艺流程，提出其关键工序、施工方法、技术难点和重点。

1.洞口段半明半暗偏压段套拱施工

洞口开挖遵循“早进洞”原则，减少洞口仰坡扰动，维持仰拱边坡稳定，及时以上至下施作防护，严禁高边坡暴露，提早施作排水系统，保持边坡稳定。

曲奥隧道洞口段施工采用偏压挡墙加套拱预支护的支护方式，隧道进洞前先清除浅埋段地表植被及地表土。对浅埋段部分地表土体进行清除的顺序为隧道浅埋段与暗洞交界处向洞口端逐段清除，清除后及时进行坡面喷锚防护；然后施作偏压挡墙，偏压挡墙与套拱同步施工，分两步，先施工基础、墙身、耳墙，然后施工套拱，一次分段施工至洞口端墙式洞门处，套拱一端与山体基岩采用R27自进式中空注浆锚杆连接，另一端坐落在偏压挡墙耳墙的根部位置。

偏压挡墙及套拱施作完后毕后，立即对偏压挡墙外侧采取回填土并压实的方式，来稳定挡墙内外侧压力，防止山体偏压严重造成已施工的偏压挡墙倾覆或者开裂，产生巨大安全隐患。

超前大管棚支护需跟进施工，导向墙采用100cm厚C25砼，预埋Ф127mm壁厚4mm导向管，管棚采用Ф108mm壁厚6mm热轧无缝钢管分段制作为套管施工，机械连接方式，套在锚固钻机钻杆上随偏心钻头与冲击器的顶入同时顶入管棚套管。管棚注浆采用分段注浆方式，长管棚钢管环向间隔一根注浆，浆液采用水灰比1：1水泥浆。

具体施工过程：根据松散堆积体的地质情况和40m长管棚的技术要求，管棚钻进采取套管跟进施工技术，选用性能优良的锚固钻机配合专用偏心钻头成孔工艺，套管与钻头通过管靴连接，施工超前管棚至设计深度后，稍微回转钻机，使偏心钻头偏心处回位，缓慢退出钻杆及冲击器，管棚逐根施工完毕。管棚注浆设备采用双液浆机，在孔口处设置止浆阀。注浆压力为0.5-1.0MPa，终压力为2.0MPa。从两边向中间注浆，当每孔压力逐步升高到设计终压并继续注浆15min 以上，浆液注入量已达到计算值的80%以上，或全段所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注情况时，可以结束注浆。

2.洞身开挖及施工顺序

2.1小净距隧道V级围岩施工开挖顺序

通过现场调查及地勘设计说明，曲奥隧道存在偏压且围岩破碎，隧道右线靠山体外侧，埋深较浅，地质较差，施工考虑优先开挖隧道右洞，及时施工初期支护，仰拱及二衬闭合成环后再开挖隧道左洞施工。

小净距隧道V级围岩地质较差，洞身开挖施工必须在超前支护（设计采用Ф42mm壁厚4mm的热轧无缝钢管加工而成的超前小导管做超前支护）施工完毕后，才能进行洞身开挖施工。

洞身开挖施工过程中，应严格按照“短进尺、少扰动、强支护、快加固、早成环、勤测量”的原则，根据隧道围岩情况，上台阶采用环形开挖预留弧形核心土。开挖上台阶优先选用人工配合机械开挖，局部配合小药卷爆破的方式进行开挖，不能进行人工开挖的地段采取光面微震爆破的方式进行短距离开挖，一次开挖距离不得超过1榀钢拱架构件的设计距离，左右幅禁止同时进行爆破作业，并且爆破开挖时钻进的掏槽眼应远离中加岩墙外150倍药包半径。采用微震爆破，控制先行洞爆破时最大临界震动速度v≤5cm/s，且施工过程中减少对两洞之间的中加岩柱的扰动。

小净距隧道V级围岩先行洞与后行洞掌子面距离应控制在20m-60m，禁止<20m。预留弧形核心土的长度不小于3m，一般控制在3～5m，上台阶至下台阶工作面距离5～10m。上台阶及时施工初期支护相关的支护构件及加固措施和中加岩加固锚杆，确保施工安全。

2.2小净距隧道Ⅳ级围岩施工开挖顺序

曲奥隧道Ⅳ围岩采取上下台阶法开挖，但是后行洞XSIV围岩上台阶开挖依然采取环向预留核心土的方式循环掘进，下台阶落后于上台阶5～10m，上下台阶的初期支护施作必须紧跟开挖。右洞开挖断面超前左洞开挖断面控制在30～70m。下台阶的开挖优先开挖临近中加岩柱的一侧，然后进行下台阶初期支护，及时补打中加岩加强锚杆，确保中加岩柱的稳定。

3.确保小净距隧道中加岩柱的稳定

洞口施工时，两隧道中间岩柱坡口处原地面土体必须保留，以支档坡面，保持自然坡的稳定。

3.1中加岩柱注浆小导管

洞内施工过程中，采取中加岩柱注浆小导管进行预加固，小导管采用外径42mm，壁厚4mm，长5～6m的热轧无缝钢管加工而成，小导管15cm间隔梅花形布设8mm的注浆孔，并预留50cm的止浆段，小导管环向间距35～40cm，纵向间距150cm，外插角45°左右倾斜向隧道开挖方向，尾端支撑于钢架之上，注浆浆液扩散半径一般按75～100cm控制。

3.2中加岩柱锚杆支护

洞身开挖后，中加岩柱地段增设中加岩加强锚杆，加强锚杆采用R25自进式中空注浆锚杆，锚杆长度4.5m，间距0.75m*1m，每环6根，自起拱线开始向上梅花形布设，锚杆垂直于岩面。锚杆注浆浆液水灰比0.43～0.5，强度不小于M20。

4.初期支护

根据新奥法施工的核心内容要求，小净距隧道初期支护采取架立I20型钢，锚、网、喷联合支护的方式。初喷紧跟开挖面并封闭开挖面，避免围岩长时间暴露风化，防止围岩短期内松弛出现塌方危险。喷射砼分层复喷至设计厚度厚度，且喷射混凝土强度必须达到8.0MPa以上才能进行掌子面的开挖施工。上下台阶初期支护应及时与初支仰拱、二衬仰拱闭合成环，确保施工安全。

5.结束语

曲奥隧道施工过程中避免了地表注浆，减少防护工程数量，同时确保了隧道施工过程中的施工安全和结构安全。总结有下面几点体会：

（1）浅埋、偏压小净距隧道施工的核心是如何确保偏压段内外压力平衡，施工需围绕抗偏压的核心来确定施工方案；

（2）对于隧道穿越堆积体而言，隧道施工应注意环保，尽可能“零扰动”进洞施工，避免“大开挖”施工，半明半暗抗压设计理念便是为了确保隧道洞口围岩稳定；

（3）小净距隧道中加岩厚度较薄，承受应力较为集中，施工过程应优先加固中加岩，减少对中加岩的扰动，特别是控制爆破震动影响，围岩的稳定性是小净距隧道控制施工的核心要素；

（4）小净距隧道施工要特别重视施工工序的衔接，关注隧道周边围岩的稳定性，揣摩设计理念，合理的制定专项施工方案，确保隧道施工安全及结构安全。