大跨度小间距隧道施工要点分析

大跨度小间距隧道施工要点分析

作者：李一璞辛志国

来源：《卷宗》2018年第15期

摘要：随着高等级公路的飞速发展，公路隧道也呈现出数量快速增长、形式层出不穷的趋势，大跨度小间距隧道代表着公路隧道发展的一个方向。大跨度小间距隧道可提高公路通行能力，克服工程场地限制等优点，但其结构形式，也大大增加了该隧道的施工难度。为此，本文通过具体工程案例，对大跨度小间距隧道施工要点进行了分析与探究。

关键词：隧道；工程概况；大跨度小间距

一、小间距隧道的工程特点

小间距隧道结构形式介于分离式和连拱隧道之间，在某些条件下小间距隧道的技术可靠性与经济合理性有可取之处。

1、与双孔平行隧道相比，它具有两端接线难度较小、占地较少的优点，但其造价要比普通分离式隧道高一些；和连拱隧道相比，同样具备占地相对较少、两端接线相对容易布设的优势，同时还具有施工工艺简单、施工质量易控制、工期较短、工程造价较低等优点。

2、小间距隧道可以增加路线布线的自由度，尤其在某些桥隧相连或有特殊要求的条件下，可以作为解决接线问题的重要手段之一。

3、采用小间距隧道方案可少占土地，具有良好的环保效益。双连拱隧道与小间距隧道的主要区别是双连拱隧道是两拱一体结构，一般将其作为一个整体来分析。其施工工序较多，工艺流程复杂，工期长，造价高。

二、工程概况

某隧道工程属微丘地貌，地形起伏较大。隧道范围内中线高程310m～350m，最大高差约40m。山体自然坡度20°～35°，植被较发育。进、出口均位于陡斜坡，山坡处于基本稳定状态。两端洞口处均发育有一条冲沟。隧道左线位于线路直线段，纵坡为-2.3%。隧道左右线进口间距22m，出口左右线间距65m，隧道最大开挖断面163m2。隧道起止里程为

ZK117+484～ZK117+673，全长189m。该路段地质情况复杂，围岩较差，主要为V级强风化千枚岩，支护形式为V浅埋（加管棚）30m、VX浅埋加双层小导管40m、V浅埋加双层小导管56m、V浅埋30m管棚、8m回填暗挖，隧道左线出口段埋深为1～23m，最大埋深40m。明暗洞交界里程分别为ZK117+499、ZK117+663。

三、地质情况调查分析

本隧道工程属第四系覆盖层薄，大部分路段基岩裸露，岩体呈褐黄色、灰绿色，强风化，变余泥质结构，千枚状构造，受断裂带构造影响，节理裂隙发育，岩芯多呈碎屑状和碎块状，岩质软，岩体极破碎，局部炭质含量较高，片理发育，片理面手感光滑，有丝绢光泽，岩质较软，岩体极破碎，自稳能力差，开挖时拱部易坍塌，侧壁易失稳，该层揭露厚度为34.8m～43.8m。 A洞口段岩层产状为148°∠33°，节理J1：160°∠65°；节理J1密度5-7条/m；节理水平延伸一般小于1.5m，竖向切深约1.0m，微张至闭合状，裂隙为方解石脉、泥质充填。相对应的岩石完整性系数Kv=0.63。 B洞口段岩层产状为332°∠40°，节理J2：61°∠75°；节理

J3：186°∠74°。节理J2密度5-7条/m；节理J3密度4-6条/m；节理水平延伸一般小于1.0m，竖向切深约1.0m，微张至闭合状，裂隙为方解石脉、泥质充填，相对应的岩石完整性系数

Kv=0.49。隧道左线、右线均位于断裂破碎带中。地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40s，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。隧道V级围岩为泥质结构强风化千枚岩，围岩深灰色，千枚状构造，千枚岩遇水后软化为粉末状，泥化呈淤泥状。

四、地质病害及处理措施

1、边坡滑塌

该隧道左线出口右侧位于地表冲沟一侧，埋深1m～5m，左侧埋深24m，形成严重偏压，原设计ZK117+673-ZK117+663采用M偏压型明洞衬砌形式（明挖法）进洞，边仰坡开挖过程中出现多次滑塌，进洞异常艰难，且进洞方向右侧临时边坡高达16多米，植被破坏严重。

（1）原因分析。第一，隧道出口埋深较浅，处于严重偏压地段，开挖坡脚后边坡松散堆积体难以自稳形成滑塌。

第二，隧道出口位于地表冲沟一侧，常年饱水丰富，极不稳定。

（2）处理方案。第一，在进洞方向左侧设置偏压挡墙（ZK117+673-ZK117 +655）。第二，延长护拱（ZK117+673-ZK117+655），施作大管棚后进洞。第三，进洞方向右侧护拱拱脚预设锚管（5米φ50×5锁脚钢管4根/榀），以加强护拱与山体连接。

ZK117+673～+615埋深最低为1.5m，右侧为冲沟，左侧存在严重偏压，故将原来套拱变更为偏压套拱，在出洞方向左侧拱脚预设钢管（5mφ50*5锁脚4根/榀）以加强与山体的连接，原管棚长度增加至58m。

2、收敛变形较大

自进入暗洞开挖后，隧道频繁出现围岩变形，初期支护开裂，拱顶下沉等现象。当开挖至ZK117+600处时，隧道顶部位公路出现开裂和下沉现象，洞顶地表出现大量长度2～7m不等宽度2～13mm的裂缝。经设计单位现场查看后，确定将ZK117+673～+655段原有衬砌形式变为VX浅埋复合式衬砌，并每榀拱架拱腰打设5根φ50*5长5m间距为50cm的注浆小导管，同时在原预留变形量基础上增加10cm（原设计预留沉降量15cm）。在采取以上加固措施后，

隧道内初期支护喷射砼仍出现裂缝、掉块、拱架变形等现象。尤其是导洞施工至ZK117+555处时，主洞掌子面位于ZK117+560，邻近几日降雨，导洞、主洞掌子面均出现渗水，已经施工段落初期支护出现不同程度的变形加剧，初期支护出现开裂，拱架下沉严重，为保证施工安全，停止掌子面掘进，对已经掘进ZK117+555的段落进行临时支撑，但导洞掌子面增加的临时支撑严重变形失稳，经观测下沉近45cm，现场又临时增加φ108×6mm无缝钢管支撑，也同样出现下沉，钢管变形弯曲。在雨水过后，ZK117+620-555仍有不同程度的下沉变形，其中ZK117+607.5～+565变形更为严重，最大侵限为49.9cm，严重影响二衬厚度。

（1）分析原因。第一，隧道出口段埋深较浅，断面大，围岩破碎，开挖后自稳能力较差。第二，隧道出口位于地表冲沟一侧，常年饱水丰富，千枚岩具有微膨胀性，开挖后含水量变化，致使围岩极不稳定。

（2）处理方案。ZK117+606.9～ZK117+555段由于初期支护变形、已侵入二衬，需换拱处理，处理方案为：首先，停止掌子面掘进施工，封闭掌子面，对隧道洞顶的裂缝用水泥浆灌注，然后用3：7灰土封口，对洞顶隧道轴线方向进行观察，对存在积水及时进行排水。其次，按照双侧壁临时支护形式对ZK117+606.9～ZK117+555段进行临时加固，临时加固采用

I20b工字钢、连接钢板采用厚δ18mm、纵向采用I20b工字钢连接。最后，对侵限段每1m进行段面侵限情况扫描，标出断面侵限部位，从ZK117+606.9向小桩号方向逐榀拱架侵限段进行钢拱架更换，从边墙到拱顶逐段进行更换，ZK117+606.9～ZK117+555采用φ50×5小导管对围岩进行注浆加固，小导管径向布置，纵环向间距：1.2×1.0m。（其中ZK117+606.9～

ZK117+569换拱采用I22b型钢支护），连接筋设置与Ⅴ级浅埋相同；对于ZK117+575～

ZK117+555段初期支护先进行落底成环后，再进行上断面换拱处理，适当加大预留变形量，每换拱完成10m后浇二衬砼，然后继续下一段换拱处理。

五、结束语

总之，现代社会经济的高速发展离不开高效率的交通设施，选择公路隧道能有效缩短时空距离，随着“一带一路”战略的实施，隧道建设事业开展地如火如茶。由于隧道大量穿越软弱松散围岩且常处于浅埋偏压状态，对隧道受力变形产生不利影响。大跨度小间距隧道与普通公路隧道相比，能更好地提高交通效率、降低工程修造与维护成本。但是，大跨度小间距隧道开挖断面大、施工流程复杂，受浅埋偏压软弱松散围岩影响明显，极易引发工程事故，造成人员伤亡及巨大损失。因此，研究大跨度小间距隧道施工技术，对保障隧道施工安全尤为重要。

参考文献

[1]徐乐平.软岩层中小间距隧道工程施工技术及质量控制的探讨[J]. 中国新技术新产品. 2012（02）