大跨径小净距隧道施工工艺研究

池州市公路管理服务中心，安徽 池州 247100

1 工程案例

G318池州至殷汇段改建工程位于安徽省池州市南部，路线整体呈东北至西南走向，全线路基采用双向四车道一级公路改建工程标准建设，隧道共2座，其中洪村隧道左洞长180m、右洞长158m，莲花山隧道左洞长556m，右洞长536m。由于隧道改扩建难度大、投资高，为提高隧道通行能力，降低全寿命周期成本，因此项目两隧道按远期双向六车道大跨径标准设计，设计速度80km/h。隧道建筑限界净宽14m，其中，行车道净宽为0.5m+2×3.75m+3.75m+0.75m，净高5m，检修道净宽2×0.75m，净高2.5m。围岩等级为Ⅳ、Ⅴ级，其中，洪村隧道为小净距隧道，间距为17m，衬砌采用三心圆内轮廓。隧道两端洞口均设置明洞，洞内采用复合式衬砌，即以中空注浆锚杆、喷射混凝土、钢筋网片、钢拱架等为初期支护。二次支护采用钢筋混凝土或模筑混凝土，并在二次支护前安设PVC防水板+无纺土工布。

2 施工工艺

2.1 隧道开挖

隧道明洞段采用明挖法施工，在开挖前应确保洞口边坡稳定的条件下，然后就地模筑全断面整体式钢筋混凝土。暗洞均采用新奥法施工，洞口段采用超前注浆大管棚作为预支护，加固地层确保安全进洞，初期支护采用锚喷支护为主，辅以钢拱架；洞身段采用以注浆小导管为超前支护，初期支护以锚网喷支护为主，辅以钢拱架，仰拱和二衬混凝土应按照隧道规范要求及时完成。

隧道开挖方式应根据围岩等级、支护类型、断面形式以及开挖后的应力分布特征等具体情况综合确定。Ⅴ级围岩段采用CRD法施工时，每循环进尺为1榀钢拱架间距，支护距掌子面距离不大于0.5m，初期支护完成后方可进行下一分部开挖，左右两侧导洞开挖工作面纵向间距不小于15m，中隔壁及临时支撑应在浇筑二次衬砌时逐段拆除。Ⅳ级围岩段采用CD法施工，每循环进尺为1.0～2.0m，支护距掌子面距离不大于1.0m，初期支护完成后方可进行下一分部开挖，左右两侧导洞掌子面错开距离不小于15m，中隔壁应在浇筑二次衬砌时逐段拆除。

洪村隧道全线左右洞净距较小，施工时采用左右洞错开施工工序法施工，对隧道内侧中间岩柱采用加长系统锚杆进行加固，先行洞开挖后应及时施做二次衬砌，后行洞上半断面开挖掌子面应落后先行洞开挖掌子面不小于2倍隧道开挖宽度，并加强中夹岩处监控量测，以保证结构稳定及施工安全。

2.2 爆破作业

为了充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏程度，隧道爆破采用单向掘进方式。洞口部分采用毫秒延时爆破，隧道洞内采用微差爆破技术控制爆破振动，采用光面爆破技术控制隧道的形状减少超欠挖，并根据围岩情况及时修正爆破参数，以期取得最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，达到减少超挖，杜绝欠挖的效果。

炸药选用低密度低爆速、低猛度的炸药，采用φ32mm的2号岩石乳化炸药。雷管选用1～17段（奇数段）非电毫秒雷管起爆，采用微差爆破。周边眼也可以采用外径不大于6.2mm导爆索起爆，以减小起爆时差。

2.3 洞口不良地质浅埋段

由于项目隧道洞口段围岩稳定性差、埋深浅，个别洞口存在冲积淤土以及山体冲沟，隧道开挖易发生淋雨状出水、掉块、坍塌、冒顶等现象，因此在进洞之前应先做好隧道洞口边仰坡的防护和加固，确保尽量少对围岩造成扰动，做到“管超前、强支撑”以确保隧道进洞施工安全。同时，对冲沟及浅埋段落采用φ50mm×5mm小导管进行地表环向注浆加固，导管长4.5m，环向间距为1m，纵向间距为0.55m。对冲积淤土段落由原设计暗洞改为明洞施工，明洞二衬施工完成后再回填恢复原地貌，仰拱以下不良地质翻挖并采用风化石分层填筑，在不增加造价的同时确保质量。

2.4 超欠挖

（1）超挖：在隧道段掘进中，超挖程度为0～80cm不等，需根据超挖程度不同，采取对应处理措施。当隧道超挖超过10cm以上，首先对其部位初喷素混凝土，然后根据其超挖程度确定是否要加设额外钢架或者钢筋网片。对超挖部位超过30cm以上的，先按照围岩初期支护加工钢架并架立，再对超挖部位加设异形钢架，附加钢筋网片。采用砂浆锚杆（长度可取系统锚杆设计长度的1/2）将异形钢架锚固在超挖部位，同时将其两端焊接到主钢架上，立即喷射纤维混凝土形成稳固的整体，防止处理部位无受力点。隧道超挖为10～30cm的，可对其挂网喷浆，锚杆头做“L”形弯头，以便与钢架或钢筋网片连接。隧道超挖小于10cm的，可初喷后，按照未超挖处理，隧道整体支护后，喷射纤维混凝土。隧道超挖必须及时处理，防止初期支护背后出现空洞，影响施工安全及质量。

（2）欠挖：对于大面积、严重欠挖（欠30cm以上）的部位，可对其施作小炮眼，弱爆破处理，以减少对其他合格成型部位的扰动；对于小面积、轻微超挖（欠30cm以下）的部位，可对欠挖部位根据围岩情况做处理。一般来说，当围岩较软（Ⅴ级围岩）时，可采用挖掘机直接抠除；当围岩较硬（Ⅳ级围岩）时，可采取人工钻孔以形成“支离破碎”情况，机械辅助排除。

2.5 支护施工

（2）超前支护。Ⅴa型复合式衬砌、Ⅴ小净距型复合式衬砌超前小导管宜采用φ50mm×5mm的热轧无缝钢管，小导管施工与钢拱架配套，每隔5榀一环；Ⅳ型复合式衬砌超前小导管宜采用φ42mm×4mm的热轧无缝钢管,每隔3榀一环。小导管上仰角均为10°～15°，设置于衬砌拱部120°范围，钢管尾端须焊接于钢拱腹部，以增强共同支护作用。

（2）初期支护。喷锚作业紧跟开挖工作面进行。先将围岩面初喷砼4～6cm厚，布置锚杆孔位，而后钻孔安装锚杆，钢筋网片先绑扎成片再运至洞内安装，在锚杆尾部固定牢固。锚杆、钢筋网、钢架安装后复喷砼，喷射混凝土厚度应符合设计及规范要求。

2.6 防排水施工

隧道二次衬砌主要防排水措施如下：在初期支护与二次衬砌之间安设PVC防水板（1.2mmPVC防水板+350g/m2无纺土工布）防水，采用无钉铺设工艺。在施工过程中，应防止防水板破损，尤其是钢筋焊接时应采取有效措施防止电焊火花烧伤防水板。在洞内边墙脚处设置纵向排水管，采用φ160mmPVC波纹管，沿隧道两侧全隧道贯通。隧道每10m布设环向半圆排水管，沿隧道拱背环向布设将水排入纵向PVC波纹管，然后通过PVC塑料排水管将水导入隧道底部侧式排水沟，通过侧式水沟引水至洞外排水沟。在此过程中，一旦发现隧道局部渗水严重地方，就应加密增设环向排水管。

2.7 二衬施工

隧道二村施工前，应根据围岩和初期支护监控量测数据确定。当各测试项目所显示的位移率明显减缓并已基本稳定，已产生的各项位移量达预计位移量80%～90%，周边位移速率小于0.2mm/d，拱顶下沉速率小于0.15mm/d，就说明围岩基本稳定，可以进行二次衬砌的施工。二次衬砌施工应使用模板台车，台车应在模板厂加工到场后进行拼装，混凝土采用输送泵从台车预留孔处入模，主要采用二衬台车上安装的附着式振捣器，辅以人工插入式振捣器振捣。

3 控制要点

（1）隧道二次衬砌的施工时间应根据围岩监测情况灵活调整，围岩变形较大就要尽快施作衬砌；围岩完整性较好时，为了避免爆破震动的影响，可在开挖及支护施作完成一段时间后再做衬砌。

（2）隧道围岩、初期支护、二次衬砌的变形和应力量测监控特别重要，应加强超前地质预报及监控量测频率，且量测结果应及时反馈给施工人员，作为指导修正设计参数和变更施工方法的依据。

（3）隧道先行洞围岩在施工时产生变形，在后行洞施工时会再次出现松弛变形。针对围岩变形的影响，要考虑尽快加强支护，加大衬砌结构的刚性。如采用钢筋混凝土结构，就要控制水平位移值。

（4）隧道后行洞围岩在先行洞造成的临空面会产生较大变形。针对隧道围岩变形的影响，要考虑尽快加固地层，分割开挖面，尽早闭合断面，加强支护，有效强化结构基础等措施加固开挖面，改良前方地层。

4 结束语

当前我国已经进入城镇化建设的关键阶段，区域经济的发展离不开公共交通基础设施的支持，而隧道施工工艺是提升整个工程项目建设水平的核心要素。这就需要建设单位在管理项目时，做好质量管控工作，最大限度地延长隧道的使用寿命，为区域经济的建设与发展提供良好的交通环境。在隧道施工工艺方面，建设单位需要在技术上不断突破，使措施更加成熟、更加有效。