高速公路小間距隧道施工技術(shù)之初探

【摘 要】 本文以某高速公路小間距隧道施工工程為例，對高速公路小間距隧道施工技術(shù)存在的難點、要點進行深入分析，并對高速公路小間距隧道施工技術(shù)、施工工序、施工質(zhì)量進行嚴密的控制，以保證高速公路的質(zhì)量和使用安全性。

【關(guān)鍵詞】 高速公路；小間距；隧道；施工技術(shù)

1.前言

在高速公路建設(shè)過程中，由于隧道地質(zhì)水文條件較為復雜，給高速公路隧道施工來了很大的難度。而隧道雙洞中心位置的巖柱寬度僅為分隔隧道與連拱隧道之間的狹小空間，比隧道開挖斷面寬度要小1.5倍，這就顯示出了小間距隧道在高速公路建設(shè)中的優(yōu)勢，縮短了隧道接線長度和施工工期，施工工序較為簡便，易于操作，施工成本相對較低，有利于高速公路隧道工程經(jīng)濟效益的提高，促進高速公路隧道施工的順利進行。

2.某高速公路隧道工程概況

2.1 高速公路隧道地理狀況

隧道位于我國湖北省某段高速公路路段，這條隧道左線的起止樁號為ZK57+565至ZK58+345，總長度為660米；右線的起止樁號為YK57+570～YK58+350，總長度為660米。其最大埋深值為150米；左線與右線間距為20米；進口寬度為19.5米；出口寬度為26米。

2.2 高速公路隧道水文地質(zhì)

隧道所處路段以低山地地形為主，巖層主要由破碎的積土層、熔結(jié)凝固灰?guī)r及風化層等組合而成，巖性相對單一，不存在斷裂地質(zhì)構(gòu)造和有害氣體等不良水文地質(zhì)現(xiàn)象，地塊相對穩(wěn)定。但是隧道局部存在地下水埋層較淺，地質(zhì)偏壓、波速異常等現(xiàn)象，地下水主要以巖層中的裂縫水和潛水為主，其余為承壓水，含水量較大。

2.3 高速公路隧道施工難點

該高速公路隧道入口出口路段地形走向為北高南低，坡率在50□至70□之間，其右線入口路段28米范圍內(nèi)埋深值僅為2米至12米左右，出口路段35米范圍內(nèi)埋深值僅為3米至13米左右，隧道洞口頂端覆蓋層以疏松的粘土、松軟巖層等為主。由上述情況可以得知隧道施工存在的難度：（1）隧道洞口路段具有明顯的埋深過淺，嚴重偏壓現(xiàn)象。（2）隧道局部路段存在斷層，斷裂寬度在0.5米至0.8米之間，可能會導致地質(zhì)構(gòu)造破碎現(xiàn)象的產(chǎn)生。（3）隧道左線和右線間距非常狹小，后挖掘施工成為影響隧道施工質(zhì)量的重要。（4）隧道變形、倒塌安全問題的控制難度較大。

3.高速公路小間距隧道施工技術(shù)

該高速公路小間距隧道施工按照“爆破性弱、支護強度大、封閉支護結(jié)構(gòu)、監(jiān)測嚴密等施工原則和隧道工程實際情況來合理安排隧道施工工序，以保證小間距隧道施工的順利進行，提高高速公路隧道施工質(zhì)量。

3.1 隧道洞口路段超前支護施工技術(shù)

為了防止隧道支護開挖可能產(chǎn)生的倒塌、變形問題，在隧道入口埋深較淺路段利用注漿管棚來實現(xiàn)超前支護加固效果。施工人員應根據(jù)隧道地段地質(zhì)水文條件來設(shè)計注漿管棚的埋深深度[1]。注漿管棚鋼材以熱軋型無縫鋼管為主，其環(huán)向間距應為45厘米，接頭長度為12厘米。當注漿管棚進入到風化巖層的時候，可以講注漿管棚的長度進行適當?shù)恼{(diào)整縮短。鋼管應安置于隧道襯砌拱起位置和平行路面中心位置，保證鋼管安置的準確性，其偏差不能超過20厘米，順著隧道縱向相同橫斷面里面接頭次數(shù)不能超過50%，相鄰鋼管的接頭次數(shù)必須錯開1米左右。為了提高鋼管強度和剛度，可在注漿結(jié)束后在管道內(nèi)部填充優(yōu)質(zhì)的水泥漿。為了確保支護鉆孔方向的準確性，可在洞口襯砌外部設(shè)置厚度為60厘米的混凝土鋼架套拱，其縱向長度應為2米。鉆孔方向要與鋼管設(shè)計標準方向偏差1°，以保證鉆孔順利下垂。用測量器對偏移角度進行測量，如果偏移角度超過規(guī)定值，要及時進行調(diào)整，以防止其對洞口支護開挖質(zhì)量的影響。

3.2 高速公路隧道洞身施工技術(shù)

按照該高速公路隧道工程實際情況，該隧道施工是由入口單向掘進的，掘進方向從左洞向右洞轉(zhuǎn)移。把隧道左洞開挖的斷層面超前隧道右洞20米以上，以降低隧道左右兩洞的相互干擾性。隧道鉆爆操作成敗對整個高速公路小間距隧道施工質(zhì)量將造成嚴重影響，所以，施工人員要對隧道鉆爆施工進行嚴密的監(jiān)察，控制好其施工質(zhì)量。針對先施工的隧道左洞，其襯砌位置的振動速度必須設(shè)置在15cm/s范圍內(nèi)，后施工隧道右洞襯砌位置的振動速度則設(shè)置在10cm/s范圍內(nèi)。最后，為了防止爆破產(chǎn)生的震動波對隧道施工造成影響，必須對爆破作業(yè)進行嚴密控制，測定爆破的時間[2]。

3.2.1 高速公路Ⅴ級圍巖中小間距路段的施工

在高速公路小間距隧道施工過程中，Ⅴ級圍巖路段開挖作業(yè)采用的都是人工開挖的方式，如果不能進行人工開挖，則必須實行必要的爆破措施。隧道右洞采取的爆破方式為預裂爆破，其爆破震動速度小于20m/s，循環(huán)進尺為0.5至0.6米之間。隧道左洞采取的是臺階留置核心土體開挖法，隧道右洞采取的是隔墻開挖法。當隧道小間距路段巖層下半部分斷面采取的是人工開挖，那么其再次襯砌與下半部分斷面的開挖面之間的距離不能超過15米；當下半部分斷面采取的爆破開發(fā)方式，那么其再次襯砌與下半部分斷面的開挖面之間的距離應控制在20至30米之間。Ⅴ級圍巖中小間距路段的施工工序（如下圖1、圖2所示）：（1）先對隧道左洞上半部分斷面進行施工，應用的是弧形導坑施工技術(shù)，左洞超前支護范圍為5至10米之間。（2）在隧道左洞拱部進行襯砌支護施工工作。（3）采取交錯開挖的方式，對隧道左洞下半部分斷面兩邊進行施工。（4）在隧道左洞兩邊進行襯砌支護施工工作。（5）對隧道左洞中的核心土體進行開挖，并做好左洞仰拱施工作業(yè)。（6）進行洞口仰拱襯砌、支護和回填工作。（7）在隧道右洞內(nèi)部下方實行導坑開挖法，當工程需要在爆破作用下才能進行時，應采取預裂爆破的方式，并做好超前支護施工工作。（8）在隧道右洞內(nèi)部上方實行導坑開挖法，以建立初期支護和側(cè)向初期支護。（9）在隧道右洞內(nèi)部側(cè)向?qū)嵭袑Э娱_挖措施，當需要爆破時，可采取預裂爆破方式，并做好超前支護工作。（10）在隧道右洞內(nèi)部下方建立初期支護和側(cè)向初期支護。（11）在隧道右洞外部側(cè)向?qū)嵭袑Э娱_挖工作。（12）在隧道右洞外部側(cè)向建立初期支護。（13）在隧道右洞外部側(cè)向下方實行導坑開挖作業(yè)。（14）在隧道右洞外部側(cè)向下方建立初期支護。（15）在隧道右洞進行仰拱再次襯砌和回填工作。

圖1 高速公路Ⅴ級圍巖中小間距路段的施工立體圖

圖2 高速公路Ⅴ級圍巖中小間距路段的施工平面圖

圖3 高速公路Ⅳ級圍巖中小間距路段的施工立體圖

3.2.2 高速公路Ⅳ級圍巖中小間距路段的施工

首先在Ⅳ級圍巖中小間距路段進行開挖工作，其每個循環(huán)進尺必須限制在0.5至0.6米范圍內(nèi)；隧道左洞和右洞開挖工作采取的是臺階留置核心土體開挖法，并將左洞和右洞間距控制在25米以上范圍內(nèi)。當隧道洞身下半部分斷面采取的人工開挖的方式，那么其再次襯砌與下半部分斷面之間的距離應小于15米。當隧道洞身下班部分斷面采取爆破開挖的方式，那么那么其再次襯砌與下半部分斷面之間的距離應在20至30米范圍內(nèi)，同時注意在再次襯砌之前，要鋪設(shè)好排水管和防水板[3]。Ⅳ級圍巖中小間距路段的施工工序（如圖3所示）：（1）采取弧形導坑開挖的方法對隧道左洞上班部分斷面進行施工，導洞超前應控制在5至10米范圍內(nèi)，并做好超前支護作業(yè)。（2）對隧道左洞拱起位置建立初期支護。（3）采取交錯開挖的方式對隧道左洞下半部分斷面兩邊進行施工。（4）在隧道左洞兩邊墻建立初期支護。（5）對隧道左洞中的核心土體進行開挖，并做好左洞仰拱施工作業(yè)。（6）在隧道左洞仰拱位置建立初期支護，并進行再次襯砌和回填工作。（7）采取弧形導坑開挖的方法對隧道右洞上班部分斷面進行施工，導洞超前應控制在5至10米范圍內(nèi)，并做好超前支護作業(yè)。（8）對隧道右洞拱起位置建立初期支護。（9）采取交錯開挖的方式對隧道右洞下半部分斷面兩邊進行施工。（10）在隧道右洞兩邊墻建立初期支護。（11）對隧道右洞中的核心土體進行開挖，并做好左洞仰拱施工作業(yè)。（12）在隧道右洞仰拱位置建立初期支護，并進行再次襯砌和回填工作。

3.3 高速公路小間距隧道施工的監(jiān)測

（1）明確監(jiān)測項目。依據(jù)該高速公路隧道工程實際情況，其需要監(jiān)測的項目包括：隧道洞口埋深較淺路段下沉情況、隧道洞室四周出現(xiàn)變形和位移現(xiàn)象監(jiān)測、隧道工程鋼結(jié)構(gòu)承載強、混凝土裂縫等。（2）處理好監(jiān)測數(shù)據(jù)。首先，做好監(jiān)測組織。監(jiān)測項目總管理者作為監(jiān)測組長，測量管理者作為監(jiān)測副組長，指揮監(jiān)測小組進行有效的監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制成為相應曲線，上交至工程總負責人處進行審核。其次，工程總負責人在審核監(jiān)測曲線后，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，并做出有效的調(diào)整措施。如果監(jiān)測曲線較為平緩，可以利用監(jiān)測數(shù)據(jù)處理或者數(shù)據(jù)回顧分析的方法來計算出隧道洞室發(fā)生位移的情況。如果監(jiān)測曲線呈現(xiàn)快速增長的情況，說明隧道圍巖及支護存在不穩(wěn)定的狀況，應立即停止施工，對不穩(wěn)定路段進行加固。再者，充分利用監(jiān)測數(shù)據(jù)來判斷隨動圍巖及支護的穩(wěn)定性，掌握其變化規(guī)律，獲取相關(guān)施工參數(shù)。

4.效果評估

該高速公路隧道工程根據(jù)自身實際情況，選擇了小間距隧道施工技術(shù)，并按照合理的施工工序進行施工和監(jiān)測，有效解決了該隧道間距過小、地形限制、洞口路段埋深過淺等施工難題，保證了隧道工程施工的順利進行。通過對該高速公路隧道施工技術(shù)進行分析，筆者總結(jié)出了小間距隧道施工的幾個要點：其一，當高速公路隧道施工受到地質(zhì)水文條件限制時，應采用小間距隧道施工技術(shù)。其二，必須注重施工工序的安排，控制好隧道雙洞開挖施工工作、支護間距及施工順序，以防止圍巖發(fā)生變形，提高隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其三，做好隧道爆破工作，選擇適宜的爆破方式，避免對隧道結(jié)構(gòu)造成破壞。其四，強化隧道監(jiān)測工作，依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取相關(guān)施工參數(shù)，以保證隧道施工質(zhì)量。

參考文獻

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[2] 萬海全.高速公路擴建工程小凈距隧道施工技術(shù)[J].湖南交通科技，2011，34（03）：56-57.

[3] 王軍.超小間距隧道的設(shè)計與施工技術(shù)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009，32（23）：78-80.