高速公路小凈距隧道施工方法探討

張旭東

【摘要】隨著高速公路小凈距隧道建設(shè)需求的不斷出現(xiàn)，研究其施工方法凸顯出重要意義。本文首先對相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了小凈距隧道施工前的準(zhǔn)備工作。在探討小凈距隧道施工中夾巖加固施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了施工中的注意要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】高速公路；小凈距隧道；施工方法；探討

一、前言

作為一種實(shí)際情況較為特殊的建設(shè)項(xiàng)目，高速公路小凈距隧道在近期得到了長足的發(fā)展和進(jìn)步。研究其施工方法，能夠更好地提升小凈距隧道的施工效果，從而保證高速公路建設(shè)的順利開展。本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

二、概述

在日本及歐美等隧道修建技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國家，從20世紀(jì)70年代就開始了小凈距隧道的相關(guān)研究。由于小凈距隧道結(jié)構(gòu)特殊、設(shè)計(jì)施工技術(shù)復(fù)雜，所以一直是各國隧道工程領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對象。

在我國，小凈距隧道尚為新型隧道結(jié)構(gòu)型式，出現(xiàn)的歷史不久。鐵路隧道采用這種結(jié)構(gòu)形式較早，己建成的小凈距鐵路隧道如內(nèi)昆線青山隧道、湘黔鐵路婁底至懷化段復(fù)線新坪渠隧道、新坪口隧道、新柳潭隧道，寶成復(fù)線須家河隧道等。深圳、北京等地鐵的修建中，均出現(xiàn)了近距離施工和交叉重疊隧道的情形。研究主要集中在爆破控制和開挖監(jiān)控量測和數(shù)值模擬計(jì)算等方面。

伴隨著各種高等級公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，山區(qū)或者沿河高速公路選線時(shí)上、下行隧道往往受地形的限制，使得兩相鄰隧道的最小凈距不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。由于連拱隧道的工程造價(jià)高、施工難度比較大、施工周期長，大大超過普通的雙線雙洞隧道，這樣就迫使人們?nèi)ピO(shè)計(jì)一個(gè)另外更能符合實(shí)際情況的隧道形式，這就是小凈距隧道。小凈距隧道雙洞的中夾巖柱寬度介于連拱隧道和雙線隧道之間，一般小于1.5倍隧道的開挖斷面的寬度（B）。

三、小凈距隧道施工前的準(zhǔn)備工作

1.確定總體施工方案

由于竹山隧道進(jìn)出口地質(zhì)均為絹云母片巖，且均為小凈距隧道，隧道中部標(biāo)高較高，進(jìn)出口標(biāo)高較低，進(jìn)口段洞門前方為5m寬天然排水溝，進(jìn)洞需進(jìn)行回填處理，出口段洞門為二級路塹邊坡，需將土方外棄后方能進(jìn)行隧道施工，通過對比，回填與外棄所用工期大致相同，為了加快隧道施工進(jìn)度，采取從進(jìn)出口同時(shí)施工的總體方案。

2.建立臨時(shí)變電站

引入施工用電，采用永久用電與臨時(shí)用電相結(jié)合的永臨結(jié)合方式，竹山隧道出口段變壓器容量為：1000千伏安，進(jìn)口段變壓器容量為1000千伏安，電力安全滿足施工要求。

3.建立臨時(shí)砼拌合站

該隧道建立了一座砼臨時(shí)拌合站，一座為兩臺750公升強(qiáng)制式拌合站，配備自動(dòng)計(jì)量裝置，做為二襯砼的拌合站，另一座為兩臺500公升強(qiáng)制式拌合站，進(jìn)出口各一臺，做初襯砼拌合站可滿足施工要求。

4.建立臨時(shí)壓風(fēng)站

為保證開挖掘進(jìn)用高壓風(fēng)，建立了臨時(shí)壓風(fēng)機(jī)站，竹山隧道出口段采用了6臺電動(dòng)20m3空壓機(jī)，進(jìn)口段采用6臺20m3電動(dòng)空壓機(jī)，風(fēng)量充足。壓風(fēng)站，有空氣壓縮機(jī)，并配儲(chǔ)風(fēng)缸，連接儲(chǔ)風(fēng)管，并有冷卻用的循環(huán)水池。為保證用風(fēng)，鋪設(shè)1100米高壓風(fēng)管，臨時(shí)用風(fēng)處設(shè)分風(fēng)器。

四、小凈距隧道施工的中夾巖加固施工技術(shù)

1.安裝預(yù)應(yīng)力錨桿

采用風(fēng)鉆鉆孔并徹底清孔，在錨桿內(nèi)錨桿體的端部戴上錨頭，將戴好錨頭的錨桿裝入錨孔，通過錨頭將其固定在錨孔內(nèi)。再用止?jié){塞裝進(jìn)錨桿，然后采用配置合格的漿液進(jìn)行注漿。

2.施加預(yù)應(yīng)力

注漿結(jié)束24h后，即可施加預(yù)應(yīng)力，安裝預(yù)應(yīng)力專用墊板和錨具，采用專用工具擰緊錨具上的螺帽達(dá)到設(shè)計(jì)所需的預(yù)應(yīng)力即可。目前施加預(yù)應(yīng)力的主要方法有后張法和二次張拉法兩種。

后張法預(yù)應(yīng)力錨桿由錨頭和錨固段兩部分組成，錨頭長0.5m左右，全長帶絲；錨固段長度取決于中巖柱的厚度，下部錨桿位于起拱線向上0.5m處，錨桿上下間距1.0m。在后行洞上半斷面開挖支護(hù)后，用鉆機(jī)鉆穿中巖柱，由先行洞側(cè)送入錨桿，在后行洞側(cè)將錨桿錨固端的錨墊板與錨桿桿體焊接，并施作噴射混凝土封閉孔口；從后行洞端（張拉端）用注漿機(jī)向孔內(nèi)注漿（注漿材料一般采用1：1.2灰砂比的水灰比為0.40的水泥砂漿，當(dāng)孔口溢出漿液時(shí)停止注漿）。注漿結(jié)束后安裝錨桿拉拔器即張拉至設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力，用扭矩扳手鎖定螺母，施加預(yù)應(yīng)力時(shí)先將中心帶孔的150mm×150mm×150mm的鋼板套在先行洞側(cè)的孔口錨桿的桿體根部，帶上螺帽，然后將錨桿拉拔器油頂套在錨頭上，錨頭端部加鋼板、螺帽，固定油頂后開始加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值后，持荷5min，然后將錨頭根部的鋼板螺帽用扭矩扳手上緊（扳手力矩不小于100N·m）。

3.中空注漿錨桿（管）加固

注漿加固是通過一定的壓力和路徑把具有一定強(qiáng)度和膠結(jié)性能的漿液注入巖柱體裂隙或孔隙中，排出充填的空氣和水，把松散或碎裂的巖石膠結(jié)成整體，提高巖石的力學(xué)指標(biāo)和圍巖級別。注漿技術(shù)歷史悠久，在膠結(jié)材料、鉆注設(shè)備和施工工藝等都有較成熟的經(jīng)驗(yàn)，在國內(nèi)外的巖石加固中被廣泛采用，目前應(yīng)用最多的注漿材料是普通硅酸鹽水泥漿液。

小凈距隧道巖柱注漿加工工藝是，先行洞開挖支護(hù)后，在中巖夾上布置注漿孔，采用小導(dǎo)管（或中空錨桿）注入水泥漿液，注漿范圍超過巖柱厚度，使巖柱在后行洞到來前就得到加固；當(dāng)后行洞開挖和支護(hù)完成后，根據(jù)檢測到的巖柱穩(wěn)定情況，決定是否采取類似先行洞的補(bǔ)充注漿加固，以提高巖柱巖體的力學(xué)指標(biāo)，保持穩(wěn)定的效果。

五、施工注意要點(diǎn)

1.明洞洞口地段開挖至明暗分界處后，先測量該處橫斷面，核實(shí)地面線高程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)出入較大時(shí)應(yīng)提出變更設(shè)計(jì)。若無需變更時(shí)，必須先施工掌子面、開挖邊坡施作錨噴防護(hù)工程、施作長管棚或小導(dǎo)管超前支護(hù)后再進(jìn)洞施工。施工過程中在防護(hù)前如發(fā)現(xiàn)邊坡不穩(wěn)，立即采取臨時(shí)防護(hù)措施。

2.為了探明隧道中可能出現(xiàn)的斷層破碎帶、突然涌水等不良地質(zhì)現(xiàn)象，提前掌握掌子面前方的地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，采取相應(yīng)的技術(shù)措施。在施工過程中，進(jìn)洞30m左右時(shí)，采用TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，預(yù)報(bào)長度約100-200m，以探明隧道圍巖的整體概況。當(dāng)施工中發(fā)現(xiàn)掌子面與設(shè)計(jì)不符時(shí)，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理及業(yè)主同意后，通知第三方采用地質(zhì)雷達(dá)作詳細(xì)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)長度30m左右，并由第三方作掌子面的素描，確定掌子面的圍巖類別，作為圍巖變更的依據(jù)。

3.淺埋偏壓及斷層破碎帶地段開挖時(shí)采用短進(jìn)尺、弱爆破、多循環(huán)，初期支護(hù)緊跟掌子面原則進(jìn)行施工?？拷纯诔瑴\埋地段采用人工開挖，施工中加強(qiáng)圍巖的監(jiān)控量測工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)圍巖變形不收斂或其它異常情況時(shí)采取加強(qiáng)措施，確保施工安全。

4.本隧道各類圍巖地段所設(shè)置的格柵鋼架（含工字鋼拱架），在拱腳處，鋼架的前后各設(shè)置2根鎖腳錨桿。隧道洞內(nèi)采用中空注漿錨桿及藥卷式錨桿，設(shè)計(jì)中的V級圍巖的中空注漿錨桿，抗拔力應(yīng)不小于8t/根；IV級圍巖的中空注漿錨桿，抗拔力應(yīng)不小于10t/根；II-III級圍巖的藥卷式錨桿，錨桿設(shè)計(jì)抗拔力應(yīng)不小于12t/根；隧道洞外采用砂漿錨桿，抗拔力應(yīng)不小于8t/根。施工中按照隧道施工規(guī)范要求進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，不合格的錨桿重打。洞內(nèi)外露的錨桿鋼筋頭以噴砼覆蓋，以免刺破防水板。

六、結(jié)束語

通過對高速公路小凈距隧道施工方法的相關(guān)探討，我們可以發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前各項(xiàng)技術(shù)條件下，有關(guān)人員應(yīng)該格外注重小凈距隧道施工的注意要點(diǎn)，并從客觀實(shí)際出發(fā)，利用優(yōu)勢因素，研究制定最為優(yōu)化可行的小凈距隧道施工方案。

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