水平层状软岩大断面小净距隧道关键施工技术研究

王清泉 曹雷 王喜明 何珅鋆

摘要：结合工程实例，围绕水平层状软岩大断面小净距隧道关键施工技术展开探讨。首先，介绍了隧道的主要工程背景，然后分别介绍了隧道单侧壁导坑法施工和双侧壁导坑法施工的详细施工流程以及施工要求，并提出应急预案处置措施，结合隧道特点，提出了隧道施工过程中应具体监控量测的内容，最后从施工安全设计方面提出具体针对措施，可为同类型隧道项目提供借鉴。

关键词：层状软岩 小净距隧道 隧道施工 关键技术

中图分类号：U455.4;U451.2

Research on the Key Construction Technology of Large-Section and Small-Spacing Tunnels in Horizontal Layered Soft Rock

WANG Qingquan1  CAO Lei2  WANG Ximing1  HE Shenyun1

（1. The Fifth Construction Co.， Ltd.， of China Tiesiju Civil Engineering Group， Jiujiang， Jiangxi province， 332000 China;2.Guangxi Communications Design Group Co.， Ltd.， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530000 China）

Abstract：Combined with engineering examples， this paper discusses the key construction technology of large-section and small-spacing tunnels in horizontal layered soft rock. Firstly， it introduces the main engineering background of the tunnel. Then， it introduces the detailed process and requirements of the construction of the single-side guide pit method and the double-side guide pit method of the tunnel respectively， and puts forward the treatment measure of emergency plans. Combined with the characteristics of the tunnel， it puts forward the content that should be monitored and measured specifically in the process of tunnel construction. Finally， it puts forward specific targeted measures from the aspect of construction safety design， which can provide reference for similar tunnel projects.

Key Words：Layered soft rock; Small clear distance tunnel； Tunnel construction; Key technology

交通运输是国民经济发展的重要基础和支撑，是社会进步的重要保障和标志。我国沉积岩分布面积广泛，隧道建设不可避免地会遇到大量水平层状围岩。与其他地层相比，层状围岩层理特性明显，围岩破坏、变形发展不均衡，不同位置围岩稳定性存在明显差异[1]。大断面隧道的建设技术尚未完全成熟，水平层状围岩环境下大跨度隧道施工工法、支护、净距等关键参数缺少合理的设计方法[2]。公路隧道建设已逐步呈现施工地质条件复杂化、环境山岭化的趋势，在这种环境下，小净距隧道有着得天独厚的优势。但是，小净距隧道施工对围岩扰动较大，且工序复杂。因此，针对水平层状围岩大断面小净距隧道施工技术进行研究，保证隧道围岩的承载力和稳定性，具有一定的工程意义[3]。

1 工程概况

东风路（建设路—银岭路）为双向四车道大跨度小净距隧道，隧道长580 m， 净距为21 m，项目区下伏基岩为硅质岩局部夹白云岩，围岩类型主要为全-中风化硅质岩，围岩级别为Ⅳ、Ⅴ级。

2  施工控制技术

2.1  隧道施工

隧道为小净距隧道，Ⅳ级围岩段衬砌类型段隧道洞身采用单侧壁导坑开挖，Ⅴ级围岩段衬砌类型段隧道洞身采用双侧壁导坑开挖，开挖方式采用人工配合挖机开挖，局部强风化可采用悬臂掘进机开挖。

2.1.1施工前准备

（1）施工准备。

施工人员上岗前完成岗前教育、安全作业等培训，并考试合格后方可上岗；所有参与施工人员了解该工序的风险源及相关的防范、处置措施，熟知应急措施及流程。

（2）技术准备。

管理人员熟悉设计图纸，领会设计意图，明确验收标准，方案完成审批并交底；施工前完成对管理、技术、安质、作业人员的技术交底，所有参与施工人员熟悉工艺流程及操作要点；测量人员、仪器配置到位，测量数据计算并复核完成，控制桩交底完成；超前地质预报完成，并预报前方围岩状况；监控量测数据分析，围岩变形稳定，满足开挖要求。

2.1.2单侧壁导坑开挖

东风路隧道出口右洞Ⅳ级围岩衬砌类型段隧道围岩为以中风化硅质泥岩层为主，电阻率呈高阻特征，局部节理裂隙发育，岩体波速Vp=3900～4250 m/s，岩体较完整，局部较破碎。岩质较坚硬，一般无自稳能力，会发生掉块、小塌方，洞身会产生塑性蠕动和挤压性破坏；地下水的出水状态为潮湿或点滴状。

（1）测量放样。

由测量人员按预留变形量10 cm对开挖轮廓线进行放样，使用红喷漆画出开挖轮廓线。

（2）开挖。

①各部开挖顺序为：左导洞上台阶开挖→左导洞下台阶开挖（滞后上台阶不大于15 m）→右导洞上台阶开挖（滞后左导洞上台阶不小于15 m）→右导洞下台阶开挖（滞后上台阶不大于15 m）。

②左右导坑上台阶使用掘进机进行开挖，自上而下先环向开挖，开挖完后使用215挖掘机排险；严禁大开大挖或将掌子面掏底开挖；开挖轮廓线30 cm范围内将挖机斗换成鹰嘴钩开挖，严格控制超挖；拱脚部位预留20 cm人工修整开挖，确保拱脚不超挖。

③左右导坑下台阶使用掘进机进行开挖，自上而下先环向开挖，开挖完后使用215挖掘机排险；严禁大开大挖；开挖轮廓线30 cm范围内将挖机斗换成鹰嘴钩开挖，严格控制超挖；拱脚部位预留20 cm人工修整开挖，确保拱脚不超挖。

（3）清理开挖面危石及松散土体。

（4）出渣。

开挖找顶结束后方可出渣，弃渣存放在指定临时弃渣点，保持弃渣点整洁。

（5）开挖质量检查。

出完渣后由测量人员对开挖轮廓线进行复核，对个别欠挖部位采用风镐进行修整。

2.1.3双侧壁导坑开挖

围岩以强风化硅质泥岩层为主，局部侧为中风化硅质泥岩层，节理裂隙密集发育，岩体波速Vp=2200?270 m/s，岩体破碎，强风化层岩质软，呈散体结构，中风化层岩体破碎，拱顶及侧壁围岩无自稳能力。

（1）测量放样。

由测量人员按预留变形量20 cm对开挖轮廓线进行放样，使用红喷漆画出开挖轮廓线。

（2）开挖。

①各部开挖顺序为：左导洞上台阶开挖→左导洞下台阶开挖（滞后上台阶不大于15 m）→右导洞上台阶开挖（滞后左导洞上台阶不小于15 m）→右导洞下台阶开挖（滞后上台阶不大于15 m）→中导洞上台阶开挖（滞后右导洞上台阶不大于25 m）→中导洞中台阶开挖（滞后中导洞上台阶5～10 m）→中导洞下台阶开挖（滞后中导洞中台阶不大于5～10 m）。

②左右导坑上台阶使用215挖掘机进行开挖，自上而下先环向开挖；严禁大开大挖或将掌子面掏底开挖；开挖轮廓线30 cm范围内将挖机斗换成鹰嘴钩开挖，严格控制超挖；拱脚部位预留20 cm人工修整开挖，确保拱脚不超挖。

③左右导坑下台阶使用215挖掘机进行开挖，自上而下开挖；严禁大开大挖；开挖轮廓线30 cm范围内将挖机斗换成鹰嘴钩开挖，严格控制超挖；拱脚部位预留20 cm人工修整开挖，确保拱脚不超挖。

④中导坑使用60挖掘机进行开挖，自上而下开挖；严禁大开大挖；拱部开挖轮廓线30 cm范围内将挖机斗换成鹰嘴钩开挖，仰拱部位预留20 cm人工修整开挖，严格控制超挖。

（3）清理开挖面危石及松散土体。

（4）出渣。

开挖找顶结束后方可出渣，弃渣存放在指定临时弃渣点，保持弃渣点整洁。

（5）开挖质量检查。

出完渣后由测量人员对开挖轮廓线进行复核，对个别欠挖部位采用风镐进行修整。

2.1.4施工要求

（1）施工过程中要严格控制开挖进尺，上台阶每循环开挖进尺不大于1榀钢架距离，中、下台阶每循环开挖进尺不大于2榀钢架距离；下台阶左右侧开挖应错开3～5榀钢架距离，同一榀钢架两侧不得同时悬空。

（2）开挖方式采用机械配合人工开挖，人工机械无法开挖时可采用破碎锤或铣挖头开挖；拱脚预留20 cm人工处理，保证拱脚不超挖过大，拱脚超挖部分虚渣清理干净，采用30 cm×30 cm×5 cm混凝土预制块垫实。

（3）开挖完成后，项目管理人员及施工班组管理人员必须对开挖面进行排查，确保掌子面无危石，开挖面稳定无松散土体。

（4）洞口段软弱围岩开挖完成后开挖面应立即初喷4 cm厚C25喷射混凝土。

2.2 隧道监控量测

在隧道施工或运行过程中，为了更好地发挥围岩自承能力，需要对不同等级围岩及支护结构的变形进行实时监测，对隧道支护结构及围岩的稳定性进行全面分析，了解其实际情况，对当前隧道的稳定性进行综合分析，并以此为依据对施工安全进行实时优化[5]。

结合本隧道特点，洞身开挖实测项目如表1所示。

3  隧道施工安全设计

隧道施工必须遵守相应的施工规范，施工安全技术规程；隧道设计不仅考虑隧道结构的安全，还考虑隧道施工的可操作性和施工的安全，主要考虑以下几个方面。

（1）对隧道洞口临时边仰坡较高的洞口，均增加了喷、锚、网等临时支护措施，保证施工过程中边仰坡的稳定。

（2）对地质条件较差的地段，采用超前预加固、套拱等各种辅助工程措施，保证隧道施工时洞室的稳定。

（3）对隧道可能出现涌水、断层破碎带等不良地质的段落，采取TSP203等超前预报手段，加强事先预报，并提出相关处理措施。

（4）对其他各种不良地质地段，均采取相应的对策措施。

（5）施工中加强监控量测工作和掌子面围岩地质编录，及时了解围岩动态，并根据监测结果及时调整支护参数，做到结构的安全、经济、可靠[6]。

（6）针对不同的围岩级别分别采用弱爆破和光面爆破技术。

（7）针对隧道地质条件以及洞口交通情况，分别制订指导性的施工组织方案，并提出针对性施工措施。

5  结语

在进行水平层状围岩大断面小净距隧道施工时，一定要做好监控量测，在施工过程中应确保中夹岩墙、支护结构等的稳定性，及时做好通风、防排水措施。选取施工工艺与方法时应综合考虑工程所在地的地质情况和水文条件，选择最为合理的施工方案。

参考文献

• 熊自明， 卢浩， 王明洋， 等. 我国大型岩土工程施工安全风险管理研究进展[J]. 岩土力学， 2018， 39（10）：3703-3716. 
• 常昊，常祖峰，刘昌伟.金沙江断裂带活动与大型滑坡群的关系研究：以金沙江拿荣：绒学段为例[J].地震地质，2021，43（6）：1435-1458. 
• 宋洋， 常泳涛， 李永启，等. 小净距隧道洞口段围岩变形与坡体稳定性分析[J]. 辽宁工程技术大学学报（自然科学版）， 2020， 39（1）：24-33. 
• 张学军，胡军，张泽甫，等.深埋特长隧洞TBM施工超前地质预报关键技术研究[J].铁道勘察，2023，49（3）：48-55.
• 谭忠盛，吴金刚.我国隧道钻爆法施工技术回顾与展望[J].隧道建设（中英文），2023，43（6）：899-920. 
• 刘彬，崔贤，孙国辉，等.隧道安全信息预警系统研发与应用[J].工业建筑，2023，53（S2）：899-902.