小间距隧道浅埋段进洞施工工法

小间距隧道浅埋段进洞施工工法YNGF （2010）胡建全吕俊王春华沈家文张友培【中国云南路建集团股份公司云南建工水利水电建设有限公司】1 前言在高速公路进入山区后，由于受到路线走廊带内各种条件的制约，出现了连拱隧道、小间距隧道和浅埋、偏压隧道。

小间距隧道左、右幅相距较近，施工相互影响大，工程措施相对特殊。

尤其是小间距隧道浅埋段的施工常与浅埋、偏压问题交织在一起，更是隧道施工中的重点、难点。

因此，找到一种适合于小间距浅埋隧道安全进洞的施工工法至关重要。

我公司通过云南元武高速公路B7合同段波支隧道的施工实践，结合以往隧道的施工经验，在浅埋、偏压隧道的基础上总结提炼了本工法。

本工法通过了2010年度中国云南路建集团股份公司企业级工法评审，认为其关键技术总体达到了国内领先水平。

2 工法特点2.1 洞口及明洞开挖方量小，对地表的扰动少，能减少对地表生态环境和植被的破坏。

2.2 克服了小间距、浅埋、偏压、不良地质隧道安全进洞的难题，避免了因洞口大面积开挖诱发的山体滑坡，进洞安全。

2.3 可实现隧道的零开挖进洞。

2.4 适用于多种复杂的地质环境，在软弱围岩中应用更体现其优越性。

2.5 采用台阶分步法开挖，进洞后可根据地质条件灵活调整施工方法，加快施工进度。

3 适用范围本工法主要适用于洞口土质或围岩松散、破碎、偏压的不良地质隧道浅埋段，特别是≥0.75b（b为单洞隧道的开挖宽度）的小间距浅埋隧道的进洞施工。

4 工艺原理隧道开挖前通过砌筑套拱在洞口浅埋段隧道外缘打设一环纵向钢管，并通过钢管注浆加固围岩，提高围岩的自承载能力。

然后采用台阶分步法开挖洞室，并通过架设钢支撑、挂网喷锚形成柔性支护控制围岩变形，最终形成隧道结构。

5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程进洞施工一般按洞口及明洞开挖、边仰坡防护、截水沟施工、套拱施工、大管棚施工、明洞衬砌、开挖进洞、洞门施工、明洞回填等步骤完成，见图5.1 。

图5.1 施工工艺流程图5.2 施工操作要点 5.2.1 洞口及明洞开挖为避免洞口及明洞开挖造成周围环境的破坏，应结合设计方案和实地地形尽量减少洞口和明洞的开挖。

洞口采取明挖法开挖。

开挖前，首先由测量人员按设计和实际地形放出边、仰坡的开挖桩，然后利用挖掘机自上而下分层开挖，每层开挖深度 1.5～2m 。

石质地层仰坡开挖需要爆破时，应以浅眼松动爆破配合挖掘机开挖为主，局部辅以人工修整。

开挖时应随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度。

当开挖至拱顶管棚位置时，应注意预留核心土作为管棚施工的工作平台。

明洞不宜采用大面积开挖，只要清除洞口与上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石即可。

浅埋偏压明洞可采用夯填碎石土增加浅埋侧覆盖层厚度，缩短明洞衬砌，以达到减少开挖土方及回填方量、及早进洞的目的。

开挖时必须严格按照设计坡比进行开挖。

开挖后立即用坡度尺进行检查，发现误差，及时纠正。

洞口开挖 边仰坡防护截水沟施工套拱施工大管棚施工明洞衬砌开挖进洞明洞回填洞门施工图5.2.1 洞口开挖洞口开挖见图5.2.1 。

5.2.2 边仰坡防护洞口开挖完毕后，采用人工及时修整坡面，清除虚土、危石，然后立即喷射混凝土封闭坡面，喷层厚度应符合设计要求。

由于洞口段埋深浅，岩体多为坡积物或弃土覆盖，自稳能力差。

因此，从开挖到支护时间间隔不能太长，同时要加强边仰坡的变形观测。

遇软弱破碎围岩，经采用喷射混凝土防护不能有效稳定坡面时，应在相应部位增加砂浆锚杆，并铺挂φ8钢筋网，加强对坡面的支护。

挂网完成后立即喷射混凝土，并反复喷射直到达到设计厚度为止。

边仰坡防护见图5.2.2 。

5.2.3 截水沟施工根据地形情况，在距仰坡坡口5米处开挖截水沟，将边坡水引出隧道区，进入天然沟中排走。

截水沟采用人工开挖基坑，7.5号浆砌片石支砌，10号砂浆抹面。

5.2.4 套拱施工首先进行施工放样确定套拱位置，立架安放4榀套拱工字钢支撑。

然后在钢支撑外侧按大管棚的设计间距安放φ140×6mm 导向管，并将导向管与钢支撑焊接成为整体。

因为导向管的安装质量直接影响到大管棚的施工质量，因此施工中应对导向管的平面位置、顶面高程及外插角进行准确定位，安装完毕应对其安装质量进行逐一检查，检查合格方可吊模浇筑套拱混凝土。

待混凝土强度达到设计强度的85%以上，才能开始大管棚的施工。

图 5.2.2 边仰坡防护图5.2.4-2 套拱混凝土浇筑图5.2.4-1 立架施工立架施工见图5.2.4-1，套拱混凝土浇筑见图5.2.4-2 。

5.2.5 大管棚施工大管棚采用水平钻机施工，施工前必须在加工场内制作好管件。

钢管采用节长5～6m 的φ108×6mm 无缝钢管，第一节钢管应加工15cm 长的尖锥头，钢管上按梅花形间距50cm 钻6-8mm 的小孔，以便入孔和浆液渗入破碎岩体。

1.布孔：开挖洞口及明洞土石方时应预留下部台阶，满足钻机就位工作，拱顶部位则通过搭建脚手架使钻机就位。

钻孔前须严格按照设计角度与标高进行测量定位，钻机安装固定好，经复核无误后才能开机。

2.钻孔：用水平钻机钻孔，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。

钻孔方向与线路中线平行，外张角控制在1°～2°之间，孔深必须超过设计管长，钻孔深度以钻机钻杆长度进行测量。

钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏差及时纠正。

3.清孔：施钻完成后，先用钻杆配合钻头反复扫孔，清除浮渣。

然后吹入高压风进行清孔，直至清孔残渣流完为止。

4.推管：先用人工将第一节带尖锥头的钢管就位，尾端依托在钻机上逐渐推入，每次推管预留50㎝以便连接第二根管，然后用连接套把两根钢管旋紧、焊牢，反复推管至设计长度。

注意隧道纵向同一截面内的钢管接头数量不得大于50%，相邻钢管的接头至少错开1米。

每钻完一孔便顶进一根钢管，以防因邻近孔位施工造成缩径。

5.注浆：注浆前，先用钢板将管棚外露端焊接密封，并设置压浆孔。

然后使用注浆泵进行注浆固结围岩。

对有水或破碎的岩体，注入水泥～水玻璃双液浆固结止水；对于无水围岩，可注入单液水泥浆固结围岩。

注浆结束后用10号水泥砂浆充填，以增强钢管的强度和刚度。

大管棚施工见图5.2.5 。

5.2.6 明洞衬砌明洞衬砌采取先仰拱、后墙拱的方法，自下而上顺作施工。

仰拱开挖宜采用整体式开挖；仰拱开挖后应立即清除积水、杂物及虚渣，使用拱架模板浇筑仰拱混凝土。

仰拱混凝土应由仰拱中心向两侧对称进行浇筑，并一次施工完成。

施图 5.2.5 大管棚施工工时要注意预留仰拱与拱部连接的预留钢筋。

明洞衬砌采用全断面衬砌台车，采用Φ48钢管弯制弧形拱架固定外模，外模选用木板或竹胶板；端模（挡头板）选用5cm 厚的木板制作，采用角钢U 形卡和短方木固定，以适应端模尺寸的不规则性。

混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土罐车运输，混凝土输送泵泵送入模，插入式振动棒和附着式振动器振捣的施工工艺，确保二次衬砌内实外美。

拱墙混凝土自两侧拱脚向拱顶对称、分层、连续灌注，每层浇注厚度不超过0.5m 。

浅埋偏压明洞要先进行洞门抗滑桩施工，抗滑桩开挖采取跳孔开挖。

待承台浇筑完成后，再浇筑仰拱、施作偏压墙，然后进行明洞衬砌。

地形条件特殊或有设计时，可开挖浅埋一侧，先施作偏压墙，再采用夯填水泥稳定碎石土来增加浅埋侧覆盖层厚度以减少偏压，然后按暗洞进行开挖。

明洞衬砌见图5.2.6 。

5.2.7 开挖进洞在管棚结构的保护下，洞口浅埋段、小净距隧道采用台阶分步法开挖进洞。

本方案一般环形开挖进尺为0.5～1.0m 左右，台阶长度8～10米。

台阶分步法开挖见图5.2.7－1 。

1.开挖上台阶，施作拱部初期支护；2.开挖侧腰部，施作侧腰部初期支护；3.开挖上部核心土，施作临时仰拱；4.开挖拱脚部，施作拱脚部初期支护；5.开挖下台阶，施作仰拱初期支护；6.完成隧道开挖及初期支护后，立即进行仰拱二次衬砌混凝土的浇注；7.根据监控量测结果确定进行边墙、拱部二次模筑混凝土的浇筑。

拱部弧形导坑采用机械开挖，必要时辅以弱爆破，每次开挖进尺与钢架间距相同，尽量将拱部初期支护抵至开挖面。

边墙应左右错位开挖，两边不得同时开挖。

围岩开挖后及时喷射混凝土封闭围岩面，并按设计要求架立钢拱架、打设径向锚杆、铺挂钢筋网、喷射混凝土施作初期支护，以减少围岩暴露时间，控制围岩变形，防止围岩松弛；同时拱、墙图5.2.6 明洞衬砌脚每侧各打2根φ25锁脚锚杆并与钢架焊接牢固，利于下部开挖时初期支护的稳定。

图5.2.7－1 台阶分步法开挖示意图在完成拱墙初期支护后，及时采用左右交错的方式进行仰拱施工。

仰拱应随开挖及时跟进，使初期支护及早封闭成环，尽早发挥围岩的自承能力，构成稳固的初期支护体系， 缩短二次应力重分布的时间。

二次衬砌的施作，应在围岩和锚杆支护变形基本稳定后进行。

在自稳性很差的地段，初期支护变形量大，且无明显收敛趋势时，应及早进行衬砌施工。

小间距隧道采用本法施工时，应先采用超前支护加固隧道开挖前方围岩，然后采用左右幅异步施工法错开掘进。

掘进时，要先开挖地质条件较差的一幅隧道，左、右幅掌子面开挖应错开30米，待先行洞二次衬砌混凝土强度达到70%以上方可开挖后行洞，减小相互间因开挖而造成的影响。

先行洞的开挖可采用与分离式隧道相同的施工方法，但应重视爆破震动对中间岩土体的图5.2.7-2 洞身开挖图5.2.7-3 洞身施工影响；后行洞的开挖宜先开挖靠中间一侧侧腰部，开挖时应加强对中间岩土体的监控量测。

左右幅异步施工法见图5.2.7－4 。

图5.2.7－4 左右幅异步施工法平面图小间距隧道Ⅴ级围岩原则上采用机械开挖，尽可能减少开挖对围岩的扰动，特别是对中间岩土体的扰动；必要时可辅以微量的弱爆破，爆破开挖必须采用微差控制爆破。

为避免爆破震动波的叠加，各段起爆时间应根据震动测试确定（按经验值以大于200ms为宜），爆破最大临界震动速度必须控制在15cm/s以内，以防止后行洞开挖对先行洞周壁产生不良影响。

上台阶开挖完成后要立即施作临时仰拱，及时封闭成环，以阻止上台阶的水平收敛，减少围岩变形；必要时可在掌子面喷射混凝土封闭开挖面，以防止掌子面坍塌。

初期支护落底时应采用跳槽马口开挖，每次开挖不应超过两榀钢架距离，并要做好洞内排水工作，避免积水软化基础。

开挖后要认真按照设计要求打设系统锚杆，对中间岩土体进行注浆加固，确保岩体密实。

洞身施工见图5.2.7-2、5.2.7-3 。

5.2.8 洞门施工洞门施工在洞口段二次衬砌完成20m后进行，洞口工程必须在旱季施工，并在下一雨季到来之前完成所有洞口工程土建工作。

洞门墙基础必须置于稳固的地基上，视地形及地质条件埋置足够的深度，保证洞门的稳定性。

基础开挖后，检测地基承载力是否满足设计要求，不能满足设计要求的必须进行处理。