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1、超小净距并行隧道施工工法(TGJGP03 - 04-38)中铁一局集团有限公司一、前言中铁一局三公司承建的宁波招宝山公路隧道为超小净距（3.44.2m）并行隧道，采用两相邻隧道同工序相隔一定距离平行施工；中岩墙采用水平全长注浆锚杆预加固；上半 断面采用光爆技术控制对地面建筑的震动， 下半断面采用控制爆破技术尽量不破坏中夹岩 墙围岩；开挖后立即进行喷锚，格栅支护、二次衬砌，二次衬砌采用先仰拱后墙拱二次模 筑混凝土技术，取得了成功。本工法是在 19951998年宁波招宝山隧道施工过程中形成 的。二、工法特点1.采用新奥法和控制爆破技术，以合理的开挖顺序及开挖方法、初期支护紧跟、对 中夹岩墙加固处理
2、，确保了隧道围岩和施工结构稳定，施工安全可靠。2,采用监控量测信息技术指导施工，使施工处于受控状态。3 .采用中央岩墙法施工，具有一定的社会经济效益。4 .可有效地控制地面沉降，对周围环境影响小。三、适用范围适用于田级以上围岩、两并行隧道之间距离不小于3.4m （单线铁品&隧道为0.6B,双线铁路隧道为0.4B,三车道公路隧道为0.3B）的超小净距隧道。四、工艺原理及关键技术超小净距隧道施工以新奥法的基本原理为依据，以“短开挖、快封闭、强支护、勤量 测”为指导。两隧道根据地质情况分先后施工，先施工围岩较好的一侧，掘进一定距离后 再施工另一侧隧道。两者按同工序保持一定距离平行施工，将开挖面合理划
3、分单元，自上 而下实施有序分部开挖，喷、锚、网、钢格栅联合初期支护，随挖随护，紧跟工作面。先 开挖的一侧隧道边墙开挖后即对两隧道中夹岩墙用水平全长注浆锚杆作预加固。初期支 护、中夹岩墙与围岩共同组成承荷体系，协同变形一承荷，充分发挥围岩自身承载能力。 建立监控量测体系，实施信息化管理，保证施工过程处于受控状态；根据时间一空间效应 原则及量测信息实施混凝土衬砌。关键技术：横向分部、纵向分序开挖技术，控制爆破技术，中夹岩墙稳定及信息化施 工技术。五、工艺流程（见图1）六、施工要点（一）施工准备1 .敷设风、水、电管线，修建施工便道，布置施丁现场，做好机具没备、人员配置、材料准备2 .根据地质勘探资
4、料和施工设计，详细分析了解工程地质和水文地质情况，认真编 制施工组织设计，制定施工监测计划。（二）并行隧道开挖施工顺序（见图 2）先分部开挖围岩较好一侧的先行隧道，滞后一定距离分部开挖另一侧隧道，以保证中 夹岩墙稳定，开挖分三部分进行，即上半断面开挖一定距离后，中槽跟进，两侧墙滞后开 挖。先行隧道开挖、初期支护及仰拱每个工序均要先于后行隧道一定距离，先行隧道上半 断面开挖后立即进行初期支 护，后行隧道上半断面滞后 先行隧道约50mtfE离平行推 进。图1超小净距并行隧道施工工艺流程在先行隧道下半部完成 之前开挖后行隧道上半断 面，有可能引起隧道拱脚部 位岩体较大破坏，对开挖两 个隧道相邻侧边墙
5、不利，因 此，需采用穿通中岩墙的预 应力砂浆锚杆加固隧道相邻 侧墙拱脚以上岩体，确保围 岩稳定；同时强调，必须在 先行隧道边墙开挖、预加固 两隧道间岩墙、完成仰拱之 后一段时问、隧道变形基本 停止后，才能开挖后行隧道 的边墙部分。后行隧道初期 支护及仰拱完成后，进行先行和后行隧道内层 模筑混凝土衬砌施工。（三）控制爆破在上半断面开挖中主要解决爆破振动刘 周围环境的影响；在下半断面的开挖中主要考 虑确保中岩墙围岩的稳定和完整，以及控制后 行隧道对先行隧道边墙初期支护的影响。控制 爆破振动主要采用控制装药量和分段微差爆 破技术来实现。1 .超小净距隧道控制爆破开挖技术要点 （1）为保证中岩墙的稳定
6、与安全，采用 中槽先进，两侧预留光爆层的作业方法。后行朦道先行健道图2超小净距并行隧道分部开挖（单位：m）（2）中槽靠中岩墙一侧采用防振带（预裂带)降低爆破对中岩墙和先行隧道边墙初期支护的振动影响。(3)顶留光爆层主爆孔的爆破应尽量为光爆孔创造临空面，这样有利于保证光爆效 果和控制围岩的爆松厚度。(4)平行隧道十一隧道开挖爆破时在另一隧道边墙初期支护上引起的振动速度控制 在1.5cm/s以下。(5)采用微差爆破技术时，考虑到爆破震动波形叠加作用的影响，时差可采用100ms2 .上半断面开挖控制爆破采用微振动爆破进行施工，控制掏槽眼一次起爆药量来降低振动强度， 应用光爆技术 提高爆破开挖质量，使
7、上半断面的周边轮廓基本规整， 减小中槽爆破对上半断面的靠近及 对中岩墙底脚部位围岩的扰动。施工中应加强爆破振动监测，依据监测结果及时调整爆破 参数。一般单位耗药量校 q=0.60.9kg/m 3控制。3 .下半断面开挖控制爆破(1)先行隧道下半断面控制爆破首先必须严格控制其对中岩墙的破坏范围和影响深度；其次要考虑其对后行隧道上半 断面围岩及初期支护的影响程度， 确保后行隧道上半断面的安全； 再次通过先行隧道的开 挖，在进入中岩墙侧开挖以前，找出能确保中岩墙稳定及安全的爆破方法和爆破参数。一 般单位耗药量按q=0.40.5kg/m 3控制。爆破开挖时中槽先进，两侧预留光爆层，为确保中岩墙安全，抵
8、消中槽开后岩石应力 释放对中岩墙稳定的不利影响，靠近中岩墙侧预留光爆层的厚度应大于外侧的厚度。兀挖必须在外侧光爆层取得较好的爆破效果后开始。中槽开挖按常规爆破设计，设计中宜采用偏上的掏槽方法，兼顾掏槽和创造临空面的 作用。(2)后行隧道下半断面控制爆破后行隧道下半断面岩石爆破必须保证隧道中岩墙受到的影响控制在尽量小的范围内，其单侧围岩的最大破坏范围不得大于1口先行隧道边墙尤其是内边墙的岩石和初期支护不能因爆破而受到损伤。(3)控制爆破原则采用光面爆破技术控制超挖，保证边墙平整及对围岩的影响深度；采用微差爆破技术 控制振动的量值大小，以控制爆破对先行隧道边墙的影响；采用预裂爆破技术降低爆破振 动
9、对围岩的影响。(4)爆破开挖方法采用中槽先进、两侧预留光爆层的爆破方法。在中岩墙侧布设防振带，即布一列孔先爆形成一破碎带在中岩墙和中槽主爆破区之间 起降振作用，该列孔应用较小的药量最先起爆。中岩墙侧预留光爆层的厚度取 4m左右，一方面有足够的厚度保证中岩墙围岩在中槽 爆破后不至于因围岩暴露时间过长、 岩体卸荷及应力释放使中岩墙岩体受损， 另一方面又 能创造较好的临空面减少爆破振动影响并保证光面爆破的效果。施工中，外侧预留光爆层与中槽爆破之间的距离，一般不超过2日同时采用挖后速扩等措施来控制岩体变形，中岩墙侧围岩爆破后暴露时间控制在 24h以内。4.光面爆破施工（1）钻孔 隧道边墙光爆孔应有一定
10、外插角，该外插角控制在5。以内，光爆后稍加清理后再钻凿下一循环的光爆孔，再进行初期支护。（2）装药 光面爆破采用弱装药，用小药卷和增大径向不耦合系数的方法改善光爆 效果，药卷捆绑在导爆索上，用竹片固定使光爆药卷正确定位于光爆孔内，同时将竹片靠 近要保护的围岩一侧以改善光爆效果，由于预留光爆层一般有斜度，故底部不必加药。（3）软弱地层爆破参数的调整措施适当增加主爆孔的装药量或减小主爆孔的最小抵抗线值，保证光爆层前的岩层有较大的抛出；光爆孔使用高段别微差雷管，拉大主 爆孔与光爆孔的起爆时差；降低光爆孔的线装药密度，直至光爆孔内仅用双股导爆索。（四）出渣运输采用挖掘机装渣，自卸汽车运输。（五）初期支
11、护初期支护采用喷锚构筑法，由拱架+全长注浆系统锚杆+钢筋网+喷射混凝土构成的初 期支护为主要受力结构。为保证中岩墙的稳定及安全，在中岩墙处设单向全长砂浆粘结加 固锚杆，锚杆用22钢筋，呈梅花形布置。1 .初期支护施工程序为：测量定位一钻孔一锚杆支护一喷混凝土一安设拱架一挂设 钢筋网一喷混凝土。2 .通过对地质及支护状态、隧道周边位移、拱顶下沉、地表沉陷、拱架应力、锚杆 拉拔力等的监控量测，判断支护是否稳定与可靠，必要时调整支护参数。3 .开挖断面达到要求尺寸及时出渣后，立即喷射混凝土45cmi打设锚杆，按设计要求安装拱架、挂钢筋网、分层喷射混凝土直到设计厚度。喷射时先喷拱架与岩面之间的 间隙，
12、再喷拱架周围，最后喷拱架之间，使拱架与开挖轮廓之间所有间隙充填密实。4 .系统锚杆拱部用锚固剂锚固，两侧边墙及中夹岩墙锚杆采用注浆机先注浆后打入 杆体再焊接孔口端部垫板、封闭孔口的方法施工。（六）中岩墙预应力锚杆施工为保证中夹岩墙的稳定及安全，在中夹岩墙起拱线以上设后张预应力锚杆，锚杆用 22 钢筋按设计预应力锚固。具体做法是：在后行 隧道上半断面按设计位置钻孔打穿岩体，凿除 杆体两端混凝土弧线部分，使垫板与混凝土面 密贴，张拉端设在后行隧道内，锚固端设在先 行隧道内，由后行隧道上半断面送入杆体，将 锚固端的垫板与杆体焊接，并用喷射混凝土封 闭孔口，用注浆机沿杆体向孔内注浆，注浆后 用锚杆拉拔
13、器立即张拉至设计预加拉力，用扭矩扳手锁定双螺母，用喷射混凝土封闭孔口 预应力锚杆安装如图3所示。（七）防水层及模筑混凝土施工1 .防水层设在喷射混凝土层与模筑衬砌混凝土之间，材料一般由土工无纺布及PE防 水板组成，由于模筑混凝土是先墙后拱法施工，防水层的铺设顺序由墙到拱环向铺设，搭 接缝设在起拱线以上1.5m处。施做防水层时先在初期支护表面抹砂浆找平，再铺设一层 土工布和PE防水板。防水板布设在围岩与衬砌之间，防止地下水从拱墙渗漏出；在防水 层与围岩之间加一层土工布，起缓冲保护作用，防止由于围岩的凸凹不平，锚杆、钢筋等 带有尖角的利器凿穿防水板而影响防水效果，同时土工布有良好的透水性，还可对地
14、下水起疏导作用。2 .防水层铺设完成以后，绑扎钢筋，立模浇灌二次衬砌混凝土。二次衬砌施工应尽 量采用整体式模板台车施工，以提高工效和质量。七、监控量测超小净距并行隧道施工时，为验证设计的正确性和施工方法的合理性， 在施工中需进 行岩体位移、围岩压力和层间接触应力、喷射混凝土应变等量测，了解隧道开挖及支护过 程中岩体松动情况、围岩压力变化规律利支护结构的稳定性等。 主要施工监测项目见表1。表1监控量测项目序号量测项目量测仪器和工具测点布置量测频率1围岩及支护状态地质描述及拱架支护 状态观察每,开挖一开挖后立即进行2地表沉降水准仪和水平尺每1020m一个断面，每断 面711个测点H2B时12次/d
15、H5B时1次/周3拱顶卜沉水准仪、钢尺等每510m一个断面，每断面13个测点4周边净空收敛位移收敛仪每510m一个断面，每断面35个点5声波测试岩石声波检测仪选择有代表性的断面在拱脚 位置布测点爆破后进行6掌子面前方地质预报陆地声纳在上半断面进行测试每一循环均需进行7岩体垂直位移岩石地面挠度仪每1015m 一个断面，每断 卸布直35个测点H2B时12次/dH5B时1次/周8岩体水平位移单点位移计选择有代表性断面，每个断 面3组，每组4个测点9压力钢弦式压力传感器选择有代表性断面布置测点10混凝土应变钢弦式混凝土应变计选择有代表性断面布置测点注：l.H为井挖面距量测断的距离；B为隧道开挖宽度;2.地质描述包括工程地质和水文地质。量测的目的在于：判断地面变形及隧道内变形对周围环境、 隧道施工安全的影响程 度；判断中岩墙的受力变形是否影响中岩墙的稳定。以此优化设计，指导施工，确保施 工安全可靠顺利。八、机具设备施工机具应根据地质、隧道断面及长度配备。单
