淺析小凈距隧道施工技術(shù)

錢小安

1、工程概況

岑安嶺隧道位于高州市東岸鎮(zhèn)山甲村與上垌村一帶，設(shè)計為小凈距隧道，洞室凈空11.0×5.0m，隧道凈寬：0.75+0.75+2×3.75+1.0+1.0=11.0m；左線起訖樁號為：ZK55+893～ZK56+403，長510m；右線起訖樁號為：YK55+892～YK56+400，長508m。進口左右線間距16.59m，出口左右線間距10.52m。洞口設(shè)計標(biāo)高左線98.684m、右線98.702m；出口設(shè)計標(biāo)高左線101.413m、右線101.414m，隧道最大埋深約105.8m，屬中隧道。

隧道區(qū)地質(zhì)為白堊系含砂礫巖、寒武系加里東期混合巖、殘破積黏性土，局部見加里東期花崗巖侵入。隧道主要圍巖類型為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，參數(shù)見下表：

隧道參數(shù)表

2、初步施工方案

隧道機械化施工作業(yè)圖

岑安嶺隧道為小凈距隧道，為保證隧道結(jié)構(gòu)安全，隧道施工時應(yīng)嚴(yán)格遵循“少擾動、快加固、勤量測、早封閉”的原則，隧道出口段通過水平中空注漿錨桿加固中間巖柱，使其具有足夠的強度和穩(wěn)定性。施工中應(yīng)加強監(jiān)控量測，根據(jù)量測分析結(jié)果及時調(diào)整設(shè)計參數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計，信息化施工。

岑安嶺隧道為小凈距隧道，為保證隧道結(jié)構(gòu)安全，隧道施工時應(yīng)嚴(yán)格遵循“少擾動、快加固、勤量測、早封閉”的原則，Ⅴ圍巖采用CD法（單側(cè)壁導(dǎo)坑法）施工、Ⅳ上下臺階法（短臺階法）、Ⅲ全斷面法進行暗洞開挖。

岑安嶺隧道設(shè)計、施工均以新奧法為指導(dǎo)原則，采用復(fù)合襯砌，以錨桿、鋼筋網(wǎng)、濕噴混凝土、鋼拱架等為初期支護，并輔以長管棚、超前注漿小導(dǎo)管等支護措施，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，在監(jiān)控量測信息的指導(dǎo)下施作初期支護和二次模筑襯砌。

3、小凈距隧道施工

（1）隧道洞身開挖施工順序：測量畫開挖輪廓線→布炮眼→鉆炮眼→裝藥→爆破→通風(fēng)→灑水→出渣→監(jiān)控量測。

（2）隧道初期支護施工順序：通風(fēng)→清理巖面→處理欠挖→初噴砼→打結(jié)構(gòu)錨桿掛鋼筋網(wǎng)→安裝格柵鋼架→打超前錨桿并焊接→噴射砼到設(shè)計厚度→圍巖量測→反饋、修訂支護參數(shù)。

（3）隧道二次襯砌施工順序：監(jiān)控量測→確定施作二次襯砌→施工準(zhǔn)備→涂脫模劑→臺車就位→施作止水帶→預(yù)埋件安裝→灌注混凝土→脫模→臺車退出→養(yǎng)護。

3.1、臨時設(shè)施

隧道施工通風(fēng)采用軸流通風(fēng)機，通風(fēng)采用1100mm高強軟風(fēng)管。隧道兩端同時掘進，每個洞口均設(shè)置4臺20 m?電動空壓機組成的80 m?空壓站，送風(fēng)管路采用Φ120mm鋼管。隧道縱坡排水采用順坡排水，施工時采用抽水泵機械排水。施工時應(yīng)注意使排水溝通暢，避免使拱腳浸水。

隧道施工降塵采用水幕降塵和個人帶防塵口罩相結(jié)合的方式。水幕降塵，就是把水霧化成微細(xì)水滴并噴射到空氣中，使之與塵粒碰撞接觸，則塵料被水捕捉而附于水滴上，或者被濕潤的塵料互相碰撞而凝聚成大顆料，從而加快了其沉降速度。具體實施時，在距掌子面一定距離設(shè)置幾道水幕，水幕降塵器設(shè)置在邊拱上，放炮前10min打開水幕開關(guān)，放炮30min后關(guān)閉。

岑安嶺隧道埋深220m洞身部位附近地溫約31.9～32.9°，施工中采取水幕和局部高壓噴水相結(jié)合的措施進行降溫。

3.2、洞口段施工

施工本著“早進晚出”、“少開挖”的原則，按邊坡線對邊仰坡進行放樣。在進洞施工20天內(nèi)按設(shè)計圖紙組織完成洞口段明洞、暗洞施工，同時做好明、暗洞交接處的防水處理。按設(shè)計回填坡度至設(shè)計填土線，回填至拱頂后分層滿鋪填筑，頂層回填材料采用粘土以利于隔水，最后施作永久性仰坡防護工程及植草。

3.3、輔助工程施工

本標(biāo)段隧道采用的超前支護主要包括大管棚、超前導(dǎo)管、超前錨桿等。

1、大管棚施工

先按設(shè)計完成管棚導(dǎo)向墻，以固定管棚導(dǎo)向管。長管棚施工采用潛孔鉆機鉆進并頂進長管棚鋼管，注漿采用注漿機。管棚施工時，先打編號為單號的鋼管，注漿后再打編號為雙號的鋼管。注漿壓力初壓為0.5 ～1.0MPa，終壓為2.0 MPa，注漿順序自下而上，其注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：注漿壓力逐步升高達到設(shè)計終壓并保持終壓10min以上。

2、超前小導(dǎo)管

⑴本隧道超前小導(dǎo)管、鋼插管采用Ф42×4mm無縫鋼管，環(huán)形間距35cm，鋼管在洞外加工廠制作，前端做成尖錐形。

⑵小導(dǎo)管安裝：采用風(fēng)動鑿巖機鉆孔，然后將小導(dǎo)管插入孔內(nèi)，外露端與開挖面后方的鋼拱架焊接，與鋼拱架共同組成預(yù)支護體系。

⑶超前小導(dǎo)管注漿設(shè)備采用注漿泵注漿，漿液無水地段采用水泥漿，有水地段采用水泥、水玻璃雙液注漿。

3、超前錨桿

設(shè)置在隧道超前導(dǎo)坑Ⅳ級圍巖地段，采用3m長 的Φ22 超前錨桿形式。施工時應(yīng)根據(jù)巖體節(jié)理面產(chǎn)狀確定錨桿的最佳方向。

3.4、小凈距隧道洞身開挖

隧道洞身開挖（鉆爆法）施工順序為：測量畫開挖輪廓線→布炮眼→鉆炮眼→裝藥→爆破→通風(fēng)→排險→灑水→出渣→初期支護→監(jiān)控量測。

小凈距隧道鉆爆施工質(zhì)量直接關(guān)系到隧道施工的成敗，實際施工過程中嚴(yán)格監(jiān)測和控制鉆爆。對于小凈距隧道先掘進洞開挖的襯砌處震動速度控制在15cm/s內(nèi)，后掘進洞襯砌處震動速度控制在10cm/s內(nèi)。為避免爆破震動波的疊加，采用微差控制爆破，各段起爆時間根據(jù)震動測試確定，或以不大于200ms為宜。

對于小凈距隧道，單洞可按相應(yīng)圍巖開挖法施工，但先掘進洞應(yīng)超前后掘進洞開挖工作面不小于30m。施工方案如下：

⑴Ⅴ級圍巖段：根據(jù)巖性采用臺階法及側(cè)壁導(dǎo)坑、拱部留核心土弧形開挖，各部分施工開挖前應(yīng)做好超前支護措施。隧道施工先掘進洞模筑襯砌應(yīng)超前后掘進洞開挖工作面不小于50m。

Ⅴ級圍巖施工方案圖

⑵Ⅳ級圍巖區(qū)段：隧道施工先掘進洞模筑襯砌應(yīng)超前后掘進洞開挖工作面不小于40m。掘進洞采用臺階法施工。

Ⅳ級圍巖施工方案圖

⑶Ⅲ級圍巖區(qū)段：隧道施工先掘進洞模筑襯砌應(yīng)超前后掘進洞開挖工作面不小于30～35m。掘進洞宜采用全斷面法開挖：

Ⅲ級圍巖施工方案圖

隧道洞身開挖質(zhì)量直接關(guān)系到隧道施工的成敗，實際施工過程中嚴(yán)格監(jiān)測和控制鉆爆。對于Ⅴ級圍巖采用多臂鉆孔臺車開挖（進口端各布置一臺），必要時進行局部淺孔爆破，對于Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用鉆孔爆破開挖。

四臂鉆孔臺車施工示意圖 光面爆破效果示意圖

3.5、鉆爆設(shè)計與施工

本標(biāo)段結(jié)合本工程地質(zhì)條件及圍巖，在進洞開挖前，做好鉆爆設(shè)計，并根據(jù)實際圍巖情況進行調(diào)整。對本隧道比較堅硬圍巖開挖均采用光面爆破，軟弱圍巖地段采用預(yù)裂爆破。爆破器材選用硝銨炸藥或乳化炸藥，周邊眼采用小直徑藥卷間隔裝藥，掏槽采用拋擲爆破的綜合微震控制爆破技術(shù)，以盡可能減輕對圍巖和中間巖柱部分的擾動，維護圍巖自身穩(wěn)定性。起爆方式采用塑料導(dǎo)爆管毫秒微差有序起爆，并根據(jù)爆破效果及時調(diào)整各種爆破參數(shù)。

3.6、出渣施工

本標(biāo)段隧道全部采用側(cè)卸式裝載機裝渣，自卸車運輸，運往指定棄渣場。

3.7、初期支護施工

支護方式通常采用Ф25先錨后灌式中空注漿錨桿、Ф22砂漿錨桿、鋼筋網(wǎng)安設(shè)、拱架支護、噴射混凝土等。

初期支護噴射砼分初噴和復(fù)噴二次進行。初噴在開挖（或部分開挖）完成后立即進行，盡早封閉暴露巖面，復(fù)噴砼在錨桿、掛網(wǎng)和拱架安裝后進行，形成初期支護整體受力，抑制圍巖變形。噴射砼分段、分片由下而上順序進行，新噴射的砼按規(guī)定灑水養(yǎng)護。噴射混凝土施工工藝流程如圖所示：

3.8、二次襯砌施工

二次襯砌的施工時間根據(jù)量測資料反饋的信息決定，一般應(yīng)符合以下各項要求：⑴各項量測項目位移速度明顯減緩并已基本穩(wěn)定；⑵水平收斂速度小于0.2mm/d；⑶拱頂下沉速度小于0.1mm/d；⑷初期支護表面裂縫不再繼續(xù)發(fā)展。

1、防水板施工

防水板施工是隧道防水功能的重要措施，其工藝流程如下：

⑴施工程序：施工準(zhǔn)備→設(shè)盲溝、固定復(fù)合式防水板→焊接防水板搭接縫→質(zhì)量檢查→移動作業(yè)架→下一循環(huán)。

⑵固定防水板時，應(yīng)視噴錨支護面的平整度將防水板預(yù)留一定的松弛量。

⑶軟巖地段砼襯砌緊跟開挖面時，襯砌端部預(yù)留防水板接頭應(yīng)采取防護措施。

⑷明洞背部防水層的SBS型改性瀝青防水卷材，均選擇晴朗干燥天氣施工，防水層外部應(yīng)作2～3cm水泥砂漿保護再作填土。

2、二次襯砌

二次襯砌施工工序比較多，主要有邊墻基礎(chǔ)、限位臺施工、掛防水板、布鋼筋（如有）和澆筑二襯混凝土。

砼應(yīng)兩側(cè)對稱灌注，保證兩側(cè)灌注高差不超過1.0m。砼灌注過程中要注意振搗，防止過振或漏振現(xiàn)象出現(xiàn)，保證砼密實，表面光滑，無蜂窩麻面。封頂由封頂口倒退逐一泵送砼，施工時注意按設(shè)計要求每循環(huán)預(yù)埋注漿孔2個。砼灌注完成后，按規(guī)范進行養(yǎng)生，施工一定長度后進行拱頂注漿，以確保拱頂砼回填密實。

模板臺車立模定位過程為：臺車脫離模板，移至下一襯砌循環(huán)處；清理模板并涂脫模劑；測量放線，就位調(diào)整；擰緊轉(zhuǎn)角處的對接板螺栓，掛上臺車兩側(cè)的側(cè)向千斤頂，基腳貼模并支撐牢固；安裝堵頭板，砼輸送系統(tǒng)就位。

開挖與二襯的間距不大于100m，同時做好防護措施，避免開挖爆破對二襯造成影響。

二襯臺車圖 掛設(shè)防水板、鋼筋網(wǎng)圖

3.9、防排水及附屬工程施工

本標(biāo)段隧道采用了復(fù)合式襯砌，防排水設(shè)計采取了全斷面封閉結(jié)構(gòu)防水，包含襯砌背面排水層、路基排水工程、路緣排水工程等。

本標(biāo)段隧道洞內(nèi)溝槽主要有排水溝及電纜溝。其施工在二襯完成后分段安排進行，施工時注意各種預(yù)留、預(yù)埋件的埋設(shè)。排水溝、電纜溝蓋板在洞外集中預(yù)制。

本標(biāo)段隧道洞內(nèi)裝飾采用鑲貼瓷磚+噴涂防火涂料方案，防火涂料厚度按實驗確定，施工時噴涂均勻，涂料應(yīng)具有耐腐蝕、耐老化、可沖洗的性能，要求在長期潮濕條件下不脫落、不干裂、不起層，在常溫下不釋放有害氣體。

4、質(zhì)量保證措施

4.1、技術(shù)交底制度

技術(shù)交底的目的是使施工管理和作業(yè)人員掌握施工方案、工藝要求、工程內(nèi)容、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工程序、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工期要求、安全措施等，做到心中有數(shù)，施工有據(jù)。

項目部的技術(shù)部門根據(jù)設(shè)計文件、圖紙向施工管理人員進行工程內(nèi)容交底，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工期要求等內(nèi)容。施工節(jié)段由項目經(jīng)理部技術(shù)人員向作業(yè)層技術(shù)人員對分項、分部、單位工程進行工程結(jié)構(gòu)施工工藝標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)交底，現(xiàn)場技術(shù)交底由作業(yè)層技術(shù)人員向領(lǐng)工員、工班長進行技術(shù)交底。

施工技術(shù)交底，以書面交底為主，包括結(jié)構(gòu)圖、表和文字說明。交底資料必須詳細(xì)、直觀、符合施工規(guī)范和工藝細(xì)則要求，并經(jīng)第二人復(fù)核確認(rèn)無誤后，方可交付使用，交底資料應(yīng)妥善保存?zhèn)洳椤?/p>

4.2、監(jiān)控量測

1、地表沉降量測；2、周邊位移量測；.3、拱頂下沉量測；4、仰拱隆起量測。

4.3、現(xiàn)場保證措施

1、對于鋼筋等材料購買時，必須要有出廠合格證，進場后由試驗室進行抽驗，發(fā)出合格報告后方可使用。

2、鋼筋必須按照不同鋼種、等級、牌號、規(guī)格及生產(chǎn)廠家分批驗收，分別堆存，不得混雜，且應(yīng)設(shè)立識別標(biāo)志。鋼筋原材及已加工的半成品用方木墊起，上面用篷布覆蓋，防止鋼筋生銹。

3、鋼筋綁扎完畢后，應(yīng)按750mm間距梅花形布置保護層墊塊，墊塊應(yīng)具有足夠的強度和剛度，防止露筋。

4、鋼筋綁扎時應(yīng)注意綁扣方法，宜采用十c字或套扣綁扎，防止鋼筋骨架變形。

5、鋼筋網(wǎng)在施工現(xiàn)場預(yù)制點焊成網(wǎng)片，鋼筋使用前應(yīng)清除污銹。鋼筋網(wǎng)應(yīng)根據(jù)坡面實際地形起伏情況鋪設(shè)，并與錨桿點焊連接牢固，噴砼時不得晃動。鋼筋網(wǎng)與初噴砼面的間隙應(yīng)不小于3cm，鋼筋網(wǎng)保護層厚度不小于3cm，鋼筋網(wǎng)在初噴3-5cm砼后鋪設(shè)。

6、噴射混凝土表面平順，不能有裂縫及掉渣現(xiàn)象，鋼筋無外露。強度必須滿足設(shè)計強度要求，以實驗室提供的配合比嚴(yán)格控制拌合用料。

7、錨桿安裝必須和坡面垂直，完全發(fā)揮其防剪抗拉性能。錨桿安裝的允許偏差為孔距±15cm，孔深±5cm。

8、盲溝布置必須順直，以便排水通暢。

9、明洞回填土石應(yīng)兩側(cè)對稱分層夯實，每層厚度不大于0.3m，兩側(cè)回填土面的高差不得大于0.5m。回填土的壓實度滿足設(shè)計要求。

10、明洞頂黏土層封閉必須密實，壓實度必須合格。

5、結(jié)語

施工過程中，施工單位所面臨的情況因施工條件及擁有資源的不同，而采用的方法不同。技術(shù)人員的職責(zé)就是根據(jù)不同的施工條件，利用現(xiàn)有的資源，制定出滿足施工要求的方案，以達到更快、更省、更安全的目的。