軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖柱關鍵施工技術

張兵

【摘 要】中夾巖柱是軟弱圍巖小凈距隧道圍巖穩定控制的關鍵部位和施工難題，通過對中夾巖柱加固，可以減小隧道變形，提高圍巖穩定性，改善支護結構的力學狀態。石家莊至太原高速公路二通道瓦翁隧道設計為小凈距隧道，最小間距5.5m，施工中通過注漿加固及施加預應力錨桿，確保了施工過程中圍巖的穩定及施工的安全。

【關鍵詞】軟巖；小凈距隧道；中夾巖柱；施工技術

0 引言

傳統的隧道設計大多采用分離式隧道或是連拱隧道，分離式隧道占用大量土地，對環境破壞較大；小凈距隧道要先施工導洞，延長了施工周期的同時對防水還較難處理，為后期運營埋下隱患。隨道國家對土地及環保的重視，同時隨著隧道施工技術的發展，許多設計院開始設計小凈距隧道，小凈距隧道是指并行雙洞公路隧道間夾巖體厚度較小，一般小于1.5倍隧道開挖斷面寬度的一種特殊的隧道結構形式，由于其在防水處理、土地占用上成本較低、施工較為獨立，與分離式隧道和連拱隧道相比，優勢較為明顯。本文通過對小凈距隧道中夾巖柱注漿處理及預應力錨固處理，解決了中夾巖柱施工的關鍵技術，為同類工程提供指導。

1 工程概況

瓦甕隧道位于石太高速公路井陘縣境內，設計采用并行雙線小凈距隧道形式，中夾巖柱最小凈寬為5.2m。隧道起訖樁號K46+300～K46+715，全長415m。隧道位于山區，洞口位于小山谷旁，洞門偏壓，隧道穿過的巖性單一，隧道的圍巖情況：Ⅴ級140m，Ⅳ級70m，Ⅲ級205m。

2 施工工藝

2.1 先行洞、先導洞施工

在施工中把右洞作為先行洞施工，右洞采用上下臺階法進行施工，臺階的高度根據設計確定的鋼架連接點高度確定。由于隧道圍巖較為破碎，在開挖的過程經過方案比選，為避免爆破震動波的疊加，最后確定采用微差控制爆破法進行開挖，控制爆破可以減少對中夾巖柱的破壞與震動，確保圍巖的相對穩定，隧道在爆破前進行專項設計，把震動速度標準控制在15cm/s[1]以內。左洞先導洞的開挖落后于右洞下臺階15m，先導洞的支護采用20b工字鋼支護，間距80cm，掛網噴射混凝土。根據規范及施工經驗，爆破參數確定如下：

2.2 中夾巖柱注漿預加固

由于洞口位置為V級圍巖，圍巖較為破碎，隧道中巖柱厚度較小，考慮在后行洞施工時會對中巖柱造成影響及破壞，設計采用對中巖柱注漿預加固及施加預應力錨桿措施。注漿加固采用超前小導管進行，超前小導管注漿的目的是為了提高 中夾巖柱的整體承載力。超前小導管采用Φ42厚5mm的無縫鋼管加工，頂端封閉，沿鋼管周圍間距20cm鉆孔，孔直徑6mm，以保證水泥漿能通過鉆孔滲入巖層，將超前小導管四周圍巖形成整體，提高圍巖的自穩能力。超前小導管長度為3.5m，注漿搭接長度1.0m，間距40cm沿隧道斷面布置，其鉆孔角度保證在100-150之間。漿液采用水泥漿，水泥采用超細水泥，在注漿的過程中保證注漿壓力在1MPa左右。同樣在施工后行洞的先導洞時，也要對開挖面進行注漿加固。

2.3 中夾巖柱預應力錨桿施工

在先行洞施工10米后，即可對中夾巖柱進行預應力錨桿施工，首先按照圖紙位置進行測量定點，采用鉆機施作錨桿孔，錨桿采用Φ28螺紋鋼加工制作，根據中夾巖柱厚度、襯支厚度、工作長度計算 出錨桿的加工長度為6.24m，錨桿從先行洞一次性安裝完成，在安裝的過程中要對打入端進行包裹保護，以保證在后行洞施工時螺紋鋼的絲口不被破壞，有利于后開挖段的施工。錨桿安裝后必須保證砂漿密實并能在規定的時間內達到規定的強度，設計圖紙要求在24小時達到設計強度的25%。在砂漿強度達到要求后，即可在先行洞內的錨桿端安裝墊板，采用扳手對螺帽進行擰緊至設計要求。后行洞開挖后，清理錨桿頭包裹部分，施加應力至設計要求。通過對錨桿對巖體進行加固，加強了圍巖的水平約束的同時增強了圍巖的極限強度。

3 中夾巖柱施工監控量測

小凈距隧道的施工，由于圍巖自穩性和支護結構的受力較為復雜，在施工中必須進行監控量測，對于拱頂沉降，采用水準儀測量，測量間距為10m，測量的頻率為前15天每天1次，第15天至30天期間每2天一次，1-3個月每周測一次。周邊收斂采用收斂計測設，其測量頻率與拱頂沉降測量頻率相同，測設斷面一致。地表沉降采用水準儀測量，其頻率為先行洞和后行洞開挖面小于2倍洞寬時時每天測一次，小于5位洞寬時每2天測一次，大于5位洞寬時每周測一次。其目的是監視圍巖應力和應，看開挖及初支后整個支護是否穩定，用于指導下一步的施工。

對于測量數據，要及時繪制測量效果圖，與設計斷面進行比較，當位移-時間曲線趨于穩定時，則可以施工二襯；當位移-時間曲線出現拐點時，說明支護已不穩定，此時要加強監控量測的頻率，并對支護參數進行修改，必要時為了保證施工安全，可以暫停開挖。通過沉降觀測，對中夾巖柱采用預注漿加固和施工加預應力，能很好的控制中夾巖的穩定，保證施工的安全。

4 結束語

軟弱圍巖小凈距隧道施工的關鍵就是如何控制好中夾巖柱的施工質量，由于中夾巖柱的厚度較小，施工中極易造成塑性破壞，特別是中夾巖柱的下部容易開裂，在施工過程中也曾出現過類似情況，通過后續二次注漿處理，解決了此類問題。小凈距隧道相比與分離式隧道有其占地較少、對環境的破壞較小的優勢，但成本相對于分離式隧道較高；但與連拱隧道相比，在防水處理上更有優勢，更能確保施工質量。相比之下，小凈距隧道的施工技術具有一定的推廣應用價值。

【參考文獻】

[1]爆破安全規程，GB6722-2016：42-42.

[責任編輯：朱麗娜]