淺析小凈距隧道施工技術

錢小安

1、工程概況

岑安嶺隧道位于高州市東岸鎮山甲村與上垌村一帶，設計為小凈距隧道，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。洞口設計標高左線98.684m、右線98.702m；出口設計標高左線101.413m、右線101.414m，隧道最大埋深約105.8m，屬中隧道。

隧道區地質為白堊系含砂礫巖、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，參數見下表：

隧道參數表

2、初步施工方案

隧道機械化施工作業圖

岑安嶺隧道為小凈距隧道，為保證隧道結構安全，隧道施工時應嚴格遵循“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定性。施工中應加強監控量測，根據量測分析結果及時調整設計參數，實現動態設計，信息化施工。

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

岑安嶺隧道設計、施工均以新奧法為指導原則，采用復合襯砌，以錨桿、鋼筋網、濕噴混凝土、鋼拱架等為初期支護，并輔以長管棚、超前注漿小導管等支護措施，充分發揮圍巖的自承能力，在監控量測信息的指導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→灑水→出渣→監控量測。

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

（3）隧道二次襯砌施工順序：監控量測→確定施作二次襯砌→施工準備→涂脫模劑→臺車就位→施作止水帶→預埋件安裝→灌注混凝土→脫模→臺車退出→養護。

3.1、臨時設施

隧道施工通風采用軸流通風機，通風采用1100mm高強軟風管。隧道兩端同時掘進，每個洞口均設置4臺20 m?電動空壓機組成的80 m?空壓站，送風管路采用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合的方式。水幕降塵，就是把水霧化成微細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置幾道水幕，水幕降塵器設置在邊拱上，放炮前10min打開水幕開關，放炮30min后關閉。

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天內按設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。按設計回填坡度至設計填土線，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

本標段隧道采用的超前支護主要包括大管棚、超前導管、超前錨桿等。

1、大管棚施工

先按設計完成管棚導向墻，以固定管棚導向管。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，其注漿結束標準為：注漿壓力逐步升高達到設計終壓并保持終壓10min以上。

2、超前小導管

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

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

⑶超前小導管注漿設備采用注漿泵注漿，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

設置在隧道超前導坑Ⅳ級圍巖地段，采用3m長 的Φ22 超前錨桿形式。施工時應根據巖體節理面產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→排險→灑水→出渣→初期支護→監控量測。

小凈距隧道鉆爆施工質量直接關系到隧道施工的成敗，實際施工過程中嚴格監測和控制鉆爆。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，后掘進洞襯砌處震動速度控制在10cm/s內。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，單洞可按相應圍巖開挖法施工，但先掘進洞應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：根據巖性采用臺階法及側壁導坑、拱部留核心土弧形開挖，各部分施工開挖前應做好超前支護措施。隧道施工先掘進洞模筑襯砌應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級圍巖區段：隧道施工先掘進洞模筑襯砌應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級圍巖區段：隧道施工先掘進洞模筑襯砌應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

隧道洞身開挖質量直接關系到隧道施工的成敗，實際施工過程中嚴格監測和控制鉆爆。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、鉆爆設計與施工

本標段結合本工程地質條件及圍巖，在進洞開挖前，做好鉆爆設計，并根據實際圍巖情況進行調整。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，以盡可能減輕對圍巖和中間巖柱部分的擾動，維護圍巖自身穩定性。起爆方式采用塑料導爆管毫秒微差有序起爆，并根據爆破效果及時調整各種爆破參數。

3.6、出渣施工

本標段隧道全部采用側卸式裝載機裝渣，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、鋼筋網安設、拱架支護、噴射混凝土等。

初期支護噴射砼分初噴和復噴二次進行。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，復噴砼在錨桿、掛網和拱架安裝后進行，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，新噴射的砼按規定灑水養護。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量測資料反饋的信息決定，一般應符合以下各項要求：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發展。

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：施工準備→設盲溝、固定復合式防水板→焊接防水板搭接縫→質量檢查→移動作業架→下一循環。

⑵固定防水板時，應視噴錨支護面的平整度將防水板預留一定的松弛量。

⑶軟巖地段砼襯砌緊跟開挖面時，襯砌端部預留防水板接頭應采取防護措施。

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、限位臺施工、掛防水板、布鋼筋（如有）和澆筑二襯混凝土。

砼應兩側對稱灌注，保證兩側灌注高差不超過1.0m。砼灌注過程中要注意振搗，防止過振或漏振現象出現，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，施工時注意按設計要求每循環預埋注漿孔2個。砼灌注完成后，按規范進行養生，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，移至下一襯砌循環處；清理模板并涂脫模劑；測量放線，就位調整；擰緊轉角處的對接板螺栓，掛上臺車兩側的側向千斤頂，基腳貼模并支撐牢固；安裝堵頭板，砼輸送系統就位。

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 掛設防水板、鋼筋網圖

3.9、防排水及附屬工程施工

本標段隧道采用了復合式襯砌，防排水設計采取了全斷面封閉結構防水，包含襯砌背面排水層、路基排水工程、路緣排水工程等。

本標段隧道洞內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，施工時注意各種預留、預埋件的埋設。排水溝、電纜溝蓋板在洞外集中預制。

本標段隧道洞內裝飾采用鑲貼瓷磚+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、質量保證措施

4.1、技術交底制度

技術交底的目的是使施工管理和作業人員掌握施工方案、工藝要求、工程內容、技術標準、施工程序、質量標準、工期要求、安全措施等，做到心中有數，施工有據。

項目部的技術部門根據設計文件、圖紙向施工管理人員進行工程內容交底，技術標準、工期要求等內容。施工節段由項目經理部技術人員向作業層技術人員對分項、分部、單位工程進行工程結構施工工藝標準、技術標準交底，現場技術交底由作業層技術人員向領工員、工班長進行技術交底。

施工技術交底，以書面交底為主，包括結構圖、表和文字說明。交底資料必須詳細、直觀、符合施工規范和工藝細則要求，并經第二人復核確認無誤后，方可交付使用，交底資料應妥善保存備查。

4.2、監控量測

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、規格及生產廠家分批驗收，分別堆存，不得混雜，且應設立識別標志。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，應按750mm間距梅花形布置保護層墊塊，墊塊應具有足夠的強度和剛度，防止露筋。

4、鋼筋綁扎時應注意綁扣方法，宜采用十c字或套扣綁扎，防止鋼筋骨架變形。

5、鋼筋網在施工現場預制點焊成網片，鋼筋使用前應清除污銹。鋼筋網應根據坡面實際地形起伏情況鋪設，并與錨桿點焊連接牢固，噴砼時不得晃動。鋼筋網與初噴砼面的間隙應不小于3cm，鋼筋網保護層厚度不小于3cm，鋼筋網在初噴3-5cm砼后鋪設。

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

7、錨桿安裝必須和坡面垂直，完全發揮其防剪抗拉性能。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、明洞回填土石應兩側對稱分層夯實，每層厚度不大于0.3m，兩側回填土面的高差不得大于0.5m。回填土的壓實度滿足設計要求。

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。技術人員的職責就是根據不同的施工條件，利用現有的資源，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。