浅谈小净距隧道的开挖

崔 健 （安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

1 小净距隧道设计规范要求最小净距

近年来国内比较多的出现了单线双洞连拱隧道。由于连拱隧道的工程造价、施工难度、施工周期均比双线双洞隧道大得多,为此,在工程实践中衍生出一种新的结构形式——小净距隧道。小净距隧道双洞的中夹岩柱宽度介于连拱隧道和双线隧道之间,一般小于1.5倍隧道开挖断面的宽度。小净距隧道设计规范要求最小净距见表1。

表1

2 不同围岩级别段的施工方法和工序

为确保开挖过程中围岩的稳定性,减少因隧道间距小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素的影响,满足小净距隧道中夹岩特有的加固要求,特对小净距隧道不同围岩类别段的施工工艺作如下要求。

2.1 Ⅲ级围岩段

采用台阶法开挖，施工工序按左洞先开挖制定,若右洞先开挖,则左、右洞施作顺序对调。在开挖过程中，根据超前地质预报及监控量测数据可及时调整开挖方法(台阶法调整为全断面法或全断面法调整为台阶法)，并根据相应的开挖方法，调整相应的支护参数。

2.1.1 先行洞施工顺序

①上台阶开挖;

②上台阶初期支护;

③下台阶开挖;

④下台阶初期支护;

⑤路面调平层；

⑥防水层及二次衬砌施工。

2.1.2 后行洞施工顺序

后行洞施工顺序与先行洞施工顺序相同。

2.1.3 Ⅲ级围岩段施工控制要点

①上台阶与下台阶掌子面的间距一般为3m～5m。

②在围岩状况较好且施工条件许可时，可将台阶法变更为全断面法，在保证安全的前提下，加快施工进度。

③为确保在爆破震动影响下的安全,二衬与两洞爆破掌子面的安全距离必须通过震动测试结果确定。从施工工序角度考虑,先行洞二衬与后行洞掌子面的距离应≥10m～15m，且先行洞掌子面与后行洞掌子面距离应≥30m。

④Ⅲ级围岩部分的中夹岩加固，施工中必须采取严格的措施控制后行洞靠中夹岩侧的爆破施工，注意控制爆破药量，尽量采用光面松动爆破。

2.1.4 施工进度计算

如采用台阶法施工，上台阶或下台阶每天可开挖及支护2个循环，每循环进尺2m，折算全断面进尺约为2m；如采用全断面法进行施工，可每天完成2个循环，每循环2m，折算全断面进尺约为4m。

2.2 Ⅳ级围岩段

先行洞采用台阶法、后行洞采用单侧壁导坑法，施工工序按先行洞制定,若右洞先开挖,则左、右洞施作顺序对调。在开挖过程中，根据超前地质预报及监控量测数据可及时调整开挖方法(台阶留核心土法调整为侧壁导坑法或侧壁导坑法调整为台阶留核心土法)，并根据相应的开挖方法，调整相应的支护参数。

2.2.1 施工顺序

Ⅳ级围岩段小净距隧道施工工序见图1，当围岩较长差时，可将各开挖步分为上下或上中下台阶法开挖，并及时防护。

图1 Ⅳ级围岩段小净距隧道施工工序

洞内侧壁导坑临时支护采用喷射C20混凝土，厚度20cm，挂钢筋网、I18型钢拱架支撑，其纵向间距同主洞钢支撑。钢筋网间距为20×20cm,φ25中空注浆锚杆L=3.5m，间距0.4×1.0m(环×纵)。中夹岩采用φ25胀壳式预应力锚杆加固。施工工序详述如下：

①超前锚杆，先行隧道上导坑开挖；

②先行隧道施作锁脚锚杆后架立钢支撑、拱部及中夹岩柱锚喷支护；

③先行隧道下部开挖；

④先行隧道施作边墙、中夹岩柱及钢支撑、锚喷支护；

⑤施工胀壳式预应力锚杆加固中夹岩柱；

⑥先行隧道灌注混凝土先行隧道铺设一向盲沟及防水板、整体浇注二衬混凝土；

⑦后行隧道开挖侧壁导坑；

⑧后行隧道侧壁导坑初期支护；

⑨施工胀壳式预应力锚杆加固中夹岩柱；

⑩后行隧道剩余部分开挖；

2.2.2 施工要点

①先行洞上台阶1与下台阶3掌子面的间距一般为3m～5m,下台阶3与外侧壁11掌子面间距一般为不小于50m。

②在围岩状况较好且施工条件许可时,可将后行洞的侧壁导坑法改为台阶留核心土法施工。

③由于侧壁临时支护仅为喷锚支护,因此,临时支护在外侧壁开挖时被拆除。

④为确保在爆破震动影响下的安全,二衬与两洞爆破掌子面的安全距离必须通过震动测试结果确定。从施工工序角度考虑,先行洞二衬与后行洞外侧壁8掌子面的距离应≥10m～15m；仰拱及仰拱填充距掌子面的距离控制在10m以内，二衬距掌子面的距离控制在30m以内。

⑤必须采取严格的措施控制后行洞靠中夹岩侧的爆破施工。为减少爆破震动对相邻隧道的影响,应将震动最大的爆破远离中夹岩进行。

2.2.3 施工进度计算

如采用侧壁导坑法施工，内侧壁或外侧壁每天可开挖及支护2个循环，每循环1榀钢架，折算全断面进尺约为0.8m。

如采用台阶留核心土法进行施工，上台阶或下台阶可完成2个循环，每循环2榀钢架，折算全断面进尺约为1.6m。

2.3 Ⅴ级围岩段

先行、后行洞均采用单侧壁导坑法，施工工序按先行洞制定,若右洞先开挖,则左、右洞施作顺序对调。在开挖过程中，根据超前地质预报及监控量测数据可及时调整开挖方法(侧壁导坑法调整为台阶留核心土法)，并根据相应的开挖方法，调整相应的支护参数。

2.3.1 施工顺序

Ⅴ级围岩段小净距隧道施工工序见图2，当围岩较长差时，可将各开挖步分为上下或上中下台阶法开挖，并及时防护。

图2 Ⅴ级围岩段小净距隧道施工工序

洞内侧壁导坑临时支护采用喷射C20混凝土，厚度20cm，挂钢筋网、I18型钢拱架支撑，其纵向间距同主洞钢支撑。钢筋网间距为2cm×20cm,φ25中空注浆锚杆L=3.5m，间距0.4m×1.0m(环×纵)。中夹岩采用φ25胀壳式预应力锚杆加固。施工工序详述如下：

①先行隧道中夹岩柱小导管注浆加固；

②先行隧道开挖侧壁导坑；

③先行隧道侧壁导坑初期支护；

④先行隧道剩余部分开挖；

⑤先行隧道剩余部分初期支护；

⑥先行隧道拆除侧壁临时支护；

⑦先行隧道灌注仰拱混凝土；

⑧先行隧道铺设一向盲沟及防水板，整体灌注二衬混凝土；

⑨后行隧道中夹岩柱小志管注浆加固；

⑩后行隧道开挖侧壁导坑；

2.3.2 施工要点

①2与4掌子面的间距一般为3m～5m,4与12掌子面间距一般为不小于50m。

②在围岩状况较好且施工条件许可时,可将侧壁导坑法改为台阶留核心土法施工。

③由于侧壁临时支护仅为喷锚支护,因此,临时支护在外侧壁开挖时拆除。

④为确保在爆破震动影响下的安全,二衬与两洞爆破掌子面的安全距离必须通过震动测试结果确定。从施工工序角度考虑,先行洞二衬与后行洞外侧壁8掌子面的距离应≥10m～15m；仰拱及仰拱填充距掌子面的距离控制在10m以内，二衬距掌子面的距离控制在20m以内。

⑤必须采取严格的措施控制后行洞靠中夹岩侧的爆破施工。为减少爆破震动对相邻隧道的影响,应将震动最大的爆破远离中夹岩进行。

2.3.3 施工进度计算

如采用侧壁导坑法施工，内侧壁或外侧壁每天可开挖及支护2个循环，每循环1榀钢架，折算全断面进尺约为0.8m。

如采用台阶留核心土法进行施工，上台阶或下台阶可完成3个循环，每循环1榀钢架，折算全断面进尺约为1.2m。

3 小净距隧道施工注意事项

①中夹岩柱的保护。

②及时进行洞顶、洞内监控量测及隧道超前地质预报，方便对掌子面前方围岩开挖方式及支护参数进行及时调整。

③左、右两洞掌子面距离控制。

④衬砌仰拱及时跟进。

小净距与普通隧道不同，在开挖方式上必须慎重，要严格控制循环进尺深度、爆破设计、优化工艺、工序等各方面综合考虑。