小间距隧道的施工方法1

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1、小间距隧道的施工方法小间距隧道的施工方法任正刚任正刚中铁十六局集团 四公司摘要摘要 随着高速公路工程技术的不断向前发展，小间距隧道在高速公路中的运用越来越普遍，但是在国内其施工技术还处在初期阶段，有许多施工技术需要进一步总结经验及完善。本文通过对泰井高速公路西峰隧道的施工技术总结，介绍一套小间距隧道的施工方法，为小间距隧道施工提供参考。 关键词关键词 小间距隧道；施工方法1.1.工程概况工程概况 泰井高速公路西峰隧道是一座上下行分离的 4 车道小间距隧道。隧道两洞室净间距 5.4 米。单 洞净宽 8.5 米，净高 5 米，洞顶覆盖层厚度 77.4 米,双洞全长 360 延米。 隧道采用复合式衬

2、砌，由长管棚及小导管进行超前支护，初期支护采用挂网、喷锚及工字钢架 联合加固。隧道衬砌为 C25 钢筋混凝土结构，两洞室之间的中隔岩柱采用 25 精轧螺纹钢作为水 平拉杆进行预应力加固。 2 2工程地质工程地质 洞身围岩主要为强风化变余砂岩、弱风化变余砂岩、板岩、炭质页岩夹石煤。洞口构造节理裂 隙发育，水文地质复杂，岩体松散，第四系为碎石土，下部为全风化变余砂岩。 3 3问题提出问题提出 3.13.1 由于西峰隧道两洞间距仅 5.4 米，如何保证隧道两洞开挖不相互影响是问题之一； 3.23.2 由于西峰隧道围岩全部为、类，岩体较为破碎，如何保证施工过程中中间岩柱的稳定是问 题之二； 3.33.

3、3 由于西峰隧道上部山体覆盖层厚，中间岩柱承受压力大，保证中间岩柱永久稳定是问题之三。 4 4方案确定方案确定 针对以上问题，我们通过仔细的研究认为，小间距隧道施工主要存在的困难在于洞身开挖会影 响中间岩柱的稳定，并且单靠中间岩柱的强度，难以承受巨大的山体压力。为了避免开挖使围岩受 到破坏，就必须在开挖前对 围岩预支护，开挖完之后对 围岩强支护，而且要保证开 挖对围岩的扰动降低到最小 的程度。因此确定西峰隧道 施工主要采用以下的施工方 案：洞身开挖之前，首先对 破碎的围岩进行超前预加固： 隧道洞口采用长管棚预注浆 加固；类围岩采用纵向小 导管注浆加固；类围岩采 用超前锚杆进行预加固；中 间岩柱

4、采用斜向小导管注浆 加固。为了防止两洞开挖相 互影响，采取了右洞先行进 洞左洞跟进的施工方案。为洞轴线 路基 中线上下台阶分界线侧导洞洞轴线施工顺序说明： 右洞上台阶开挖（环行开挖留核心土法）； 右洞拱部支护：锚喷支护、拱架支护、超前支护； 右洞下台阶开挖（落后上台阶8-10米）； 右洞侧墙及仰拱初期支护：锚喷支护、拱架支护； 中间岩柱进行加固：注浆加固； 左洞导洞开挖； 左洞导洞支护：锚喷支护、拱架支护；中间岩柱进行加固：预应力锚杆加固； 左洞上台阶开挖； 左洞拱部支护：锚喷支护、拱架支护、超前支护； 左洞下台阶开挖（落后上台阶8-10米）； 左洞侧墙及仰拱初期支护：锚喷支护、拱架支护； 右

5、洞全断面衬砌（落后左洞开挖面15-20米）； 左洞全断面衬砌。预应力锚杆小间距隧道施工顺序图了防止开挖对围岩影响，洞身采用分步开挖，实施微震光面爆破。洞身开挖完毕，及时对围岩进行 初期支护，同时利用水平拉杆对隧道中间岩柱进行永久加固。围岩稳定后，进行隧道的模筑衬砌， 形成隧道的永久封闭。 5 5施工方法施工方法 5.15.1类围岩施工类围岩施工 类围岩正洞采用环形切槽法开挖，围岩破碎时上断面保留核心土，开挖循环进尺 1.0m，留 核心土 35m。其施工工序为：超前小导管进行预注浆右洞上断面切槽开挖右洞上断面初期支 护右洞下断面开挖右洞下断面初期支护中间岩柱预注浆加固左侧导洞开挖及支护中隔墙 预

6、应力锚杆施工左洞扩挖左洞初期支护仰拱施工衬砌施工。右洞进洞 50m 以后进行左洞 开挖。上下部均采用机械配合人工开挖，局部采用弱爆破施工，以保证围岩稳定。上下台阶 810m，在正洞掘进 20m 以后，施作仰拱，再进行正洞防水层和衬砌施工。 5.25.2 类围岩开挖及支护类围岩开挖及支护 类围岩采用上下台阶法施工，台阶长度 810m,开挖循环进尺 1.5m。其施工工序为：超前锚 杆施工右洞上断面开挖右洞拱部初期支护右洞下断面开挖右洞边墙初期支护中间岩柱预 注浆加固左洞上断面开挖左洞拱部初期支护左洞下断面开挖左洞边墙初期支护中隔墙预 应力锚杆施工仰拱施工衬砌施工。左右洞开挖工作面相错 50 米。

7、6 6工艺介绍工艺介绍 6.16.1 超前支护超前支护 由于本隧道围岩地质较差，特别是洞口段覆盖土层，局部有断层及裂隙存在。为了保证隧道能 够安全进洞，在隧道开挖之前，首先对围岩进行了长管棚超前加固。长管棚采用 89mm 无缝钢花 管，节长 6 米，环向间距 0.5 米，外插角 1，管棚全长 16 米。管内采用水泥-水玻璃双液注浆。 在隧道的类围岩地段采用小导管双液注浆进行超前支护，小导管为 43mm 无缝钢花管，管 节长度 3.5 米，环向间距 0.5 米，纵向搭接长度 1 米，管内采用水泥-水玻璃双液注浆。 类围岩地段采用了超前锚杆对围岩进行超前支护，超前锚杆为 22mm 螺纹钢，环向间距

8、 0.5 米，纵向搭接长度 1 米。 在超前支护中关键要控制管棚位置及注浆质量。管棚施工采用测量仪器精确测定孔位及方向， 潜孔钻机钻孔及顶管，双液注浆泵注浆。水泥浆水灰比 1：1，水泥浆与水玻璃体积比为 1：0.5。 注浆初压 0.5-1.0Mpa,终压 2Mpa。 6.26.2 钻爆开挖钻爆开挖 由于两隧道间距小，洞身采用钻爆开挖必定会对中间岩柱稳定产生很大的破环作用。为了使爆 破对围岩的扰动降低到最小的程度，在西峰隧道开挖过程中采用了微震爆破来控制爆破产生的振速， 从而降低爆破对围岩的干扰。 微震爆破主要采取以下技术措施： 6.2.1 缩短洞身开挖循环进尺，从而减少每循环开挖的炸药总用量；

9、类围岩的开挖进尺控制在 0.51.0m 以内，类围岩的开挖进尺控制在 1.01.5m 以内。 6.2.2 炮眼采用线性布置，光面微差面爆破。即增加毫秒雷管的起爆段数，减少振动波叠加，控制 振速。 6.2.3 在局部破碎地段，采用分部爆破的方式。即在开挖面分部装药，各部间采用高段级毫秒雷管 串接，防止各部同时起爆。本隧道在围岩破碎地段采用了环向切槽法及小导洞分部开挖的方式，在 围岩较好地段采用了台阶法开挖方式。 6.36.3 中间岩柱加固中间岩柱加固 西峰隧道左右两洞室净间距仅有 5.4 米，围岩为、类，较为破碎。为了保证中间岩柱的坚 固及永久稳定，采用了超前导管注浆及水平拉杆加固等措施。 6.

10、3.1 超前导管注浆在右洞先行进洞之后，为了保证中间岩柱坚固，首先在中隔墙 部位打设小导管进行预注浆，小导管采用 50*5mm 钢管，长度 7.6m。为了防止水平拉杆对岩柱的应力受到影响，小导管沿中隔墙 面 45角打入，钢管间距 150cm。浆液为水泥-水玻璃双液注浆。 6.3.2 水平拉杆加固 待中隔墙加固稳定后，进行隧道的左导洞开挖，同时进行中隔 墙水平预应力拉杆的施工。水平预应力拉杆为 25 精轧螺纹钢， 钢筋抗拉力为 1000Mpa,拉杆长度比中间岩柱孔道长 5cm,两端采用 螺纹结构。 首先由测量人员在中隔墙上确定水平拉杆的位置，采用风枪钻 眼。为了保证拉杆垫板部位围岩的强度，在进行

11、锚杆端部垫层施工 前，应当将对应位置的岩石面凿成竖直面，然后喷射 40 号混凝土 进行加强。并在喷射混凝土中预埋 PVC 注浆管，保证 PVC 管与拉杆 注浆孔连通。 钻孔结束，喷射混凝土达到强度后，在孔道中安设水平拉杆，拉杆两端为螺纹结构，中间岩柱 锚固时，一端采用锚垫板固定，另一端进 行张拉。张拉设备为液压泵配合 YC60A 型 千斤顶。当张拉到钢筋抗拉设计强度 60%时， 进行拉杆初步锁定，当岩体变形稳定，锚 杆应力增幅小于 15%时，采用拧紧螺母进行 拉杆最终锁定；如果杆体应力增幅超过 15时，应拧松螺母释放应力，使杆体应 力不超过抗拉应力的 75，确保岩柱稳定； 为了防止锚杆张拉产生

12、应力集中现象，锚 杆固定端和张拉端沿纵向间隔一排布置， 在同一截面上先进行 1、3、5 锚杆张拉， 后进行 2、4、6 锚杆张拉。 当拉杆应力稳定后，利用注浆机通过预 埋的注浆孔对拉杆孔道进行注浆处理，最后将锚杆端部用 C20 混凝土喷平。 6.46.4 监控量测监控量测 本隧道按新奥法原理设计，隧道的开挖及支护 全部在监控量测的指导下进行施工。由于隧道为小 间距，洞身的开挖对围岩扰动非常大，所以必须加 强对围岩的监控量测。在本隧道施工过程中，主要 进行地表下沉、拱顶下沉、周边收敛、爆破振动、 及洞内围岩观测等项目监控量测，及时反馈量测信 息，保证了隧道的施工安全。 7 7施工总结施工总结 西

13、峰隧道作为泰井高速公路上的一条小间距隧 道，虽然存在地质条件差，施工工艺复杂，施工难 度大的情况，但通过精心组织，科学施工，最终取得了胜利贯通。技术上归纳起来主要在以下几个 方面： 7.17.1 要确定合理的施工方案。如右洞先行进洞，左洞进行扩挖，中隔墙进行加固等方案，大大降低 了开挖对围岩的扰动，对围岩受力薄弱环节进行了加强。N1路基中线预应力锚杆图 4.5- 11监控量测点布置示意图水平收敛拱顶下沉 锚杆轴力监控量测点布置示意图中 间 岩 柱中间岩柱注浆小导管平面布置示意图隧道轴向布置50*5注浆小导管水平向前斜45度布置50*5注浆小导管7.27.2 要做好充分的施工准备。在围岩地质条件

14、差的情况下，不急于进洞，而是充分做好围岩的超前 支护工作，保证了进洞后的施工安全。 7.37.3 严格控制关键工序。小间距隧道的关键工序为控制超前支护的质量；爆破开挖的振速；中间岩 柱加固的措施等。只有关键工序严格控制，才能保证隧道施工的质量及安全。 7.47.4 加强围岩的监控量测。监控量测在小间距隧道中起着至关重要的作用，只有通过监控量测反馈 的信息，才能确定隧道施工方案的可行性，从而更好的指导隧道的施工。 通过对以上西峰隧道的施工总结，为我们以后进行小间距隧道施工积累了宝贵的施工经验，我 们将在以后的小间距隧道施工过程中，进一步优化施工方案，改善施工工艺，让小间距隧道的施工 技术逐步走向成熟。 收稿时间收稿时间 二五年二月 作者简介作者简介 任正刚，中铁十六局集团四公司工程师。1996 年毕业于辽宁工程技术大学，先后在云南广大铁路、宜昌云集隧道、泰井高速公路等项目中担任技术工作。