浅析小净距隧道施工技术

钱小安

1、工程概况

岑安岭隧道位于高州市东岸镇山甲村与上垌村一带，设计为小净距隧道，洞室净空11.0×5.0m，隧道净宽：0.75+0.75+2×3.75+1.0+1.0=11.0m；左线起讫桩号为：ZK55+893～ZK56+403，长510m；右线起讫桩号为：YK55+892～YK56+400，长508m。进口左右线间距16.59m，出口左右线间距10.52m。洞口设计标高左线98.684m、右线98.702m；出口设计标高左线101.413m、右线101.414m，隧道最大埋深约105.8m，属中隧道。

隧道区地质为白垩系含砂砾岩、寒武系加里东期混合岩、残破积黏性土，局部见加里东期花岗岩侵入。隧道主要围岩类型为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，参数见下表：

隧道参数表

2、初步施工方案

隧道机械化施工作业图

岑安岭隧道为小净距隧道，为保证隧道结构安全，隧道施工时应严格遵循“少扰动、快加固、勤量测、早封闭”的原则，隧道出口段通过水平中空注浆锚杆加固中间岩柱，使其具有足够的强度和稳定性。施工中应加强监控量测，根据量测分析结果及时调整设计参数，实现动态设计，信息化施工。

岑安岭隧道为小净距隧道，为保证隧道结构安全，隧道施工时应严格遵循“少扰动、快加固、勤量测、早封闭”的原则，Ⅴ围岩采用CD法（单侧壁导坑法）施工、Ⅳ上下台阶法（短台阶法）、Ⅲ全断面法进行暗洞开挖。

岑安岭隧道设计、施工均以新奥法为指导原则，采用复合衬砌，以锚杆、钢筋网、湿喷混凝土、钢拱架等为初期支护，并辅以长管棚、超前注浆小导管等支护措施，充分发挥围岩的自承能力，在监控量测信息的指导下施作初期支护和二次模筑衬砌。

3、小净距隧道施工

（1）隧道洞身开挖施工顺序：测量画开挖轮廓线→布炮眼→钻炮眼→装药→爆破→通风→洒水→出渣→监控量测。

（2）隧道初期支护施工顺序：通风→清理岩面→处理欠挖→初喷砼→打结构锚杆挂钢筋网→安装格栅钢架→打超前锚杆并焊接→喷射砼到设计厚度→围岩量测→反馈、修订支护参数。

（3）隧道二次襯砌施工顺序：监控量测→确定施作二次衬砌→施工准备→涂脱模剂→台车就位→施作止水带→预埋件安装→灌注混凝土→脱模→台车退出→养护。

3.1、临时设施

隧道施工通风采用轴流通风机，通风采用1100mm高强软风管。隧道两端同时掘进，每个洞口均设置4台20 m?电动空压机组成的80 m?空压站，送风管路采用Φ120mm钢管。隧道纵坡排水采用顺坡排水，施工时采用抽水泵机械排水。施工时应注意使排水沟通畅，避免使拱脚浸水。

隧道施工降尘采用水幕降尘和个人带防尘口罩相结合的方式。水幕降尘，就是把水雾化成微细水滴并喷射到空气中，使之与尘粒碰撞接触，则尘料被水捕捉而附于水滴上，或者被湿润的尘料互相碰撞而凝聚成大颗料，从而加快了其沉降速度。具体实施时，在距掌子面一定距离设置几道水幕，水幕降尘器设置在边拱上，放炮前10min打开水幕开关，放炮30min后关闭。

岑安岭隧道埋深220m洞身部位附近地温约31.9～32.9°，施工中采取水幕和局部高压喷水相结合的措施进行降温。

3.2、洞口段施工

施工本着“早进晚出”、“少开挖”的原则，按边坡线对边仰坡进行放样。在进洞施工20天内按设计图纸组织完成洞口段明洞、暗洞施工，同时做好明、暗洞交接处的防水处理。按设计回填坡度至设计填土线，回填至拱顶后分层满铺填筑，顶层回填材料采用粘土以利于隔水，最后施作永久性仰坡防护工程及植草。

3.3、辅助工程施工

本标段隧道采用的超前支护主要包括大管棚、超前导管、超前锚杆等。

1、大管棚施工

先按设计完成管棚导向墙，以固定管棚导向管。长管棚施工采用潜孔钻机钻进并顶进长管棚钢管，注浆采用注浆机。管棚施工时，先打编号为单号的钢管，注浆后再打编号为双号的钢管。注浆压力初压为0.5 ～1.0MPa，终压为2.0 MPa，注浆顺序自下而上，其注浆结束标准为：注浆压力逐步升高达到设计终压并保持终压10min以上。

2、超前小导管

⑴本隧道超前小导管、钢插管采用Ф42×4mm无缝钢管，环形间距35cm，钢管在洞外加工厂制作，前端做成尖锥形。

⑵小导管安装：采用风动凿岩机钻孔，然后将小导管插入孔内，外露端与开挖面后方的钢拱架焊接，与钢拱架共同组成预支护体系。

⑶超前小导管注浆设备采用注浆泵注浆，浆液无水地段采用水泥浆，有水地段采用水泥、水玻璃双液注浆。

3、超前锚杆

设置在隧道超前导坑Ⅳ级围岩地段，采用3m长 的Φ22 超前锚杆形式。施工时应根据岩体节理面产状确定锚杆的最佳方向。

3.4、小净距隧道洞身开挖

隧道洞身开挖（钻爆法）施工顺序为：测量画开挖轮廓线→布炮眼→钻炮眼→装药→爆破→通风→排险→洒水→出渣→初期支护→监控量测。

小净距隧道钻爆施工质量直接关系到隧道施工的成败，实际施工过程中严格监测和控制钻爆。对于小净距隧道先掘进洞开挖的衬砌处震动速度控制在15cm/s内，后掘进洞衬砌处震动速度控制在10cm/s内。为避免爆破震动波的叠加，采用微差控制爆破，各段起爆时间根据震动测试确定，或以不大于200ms为宜。

对于小净距隧道，单洞可按相应围岩开挖法施工，但先掘进洞应超前后掘进洞开挖工作面不小于30m。施工方案如下：

⑴Ⅴ级围岩段：根据岩性采用台阶法及侧壁导坑、拱部留核心土弧形开挖，各部分施工开挖前应做好超前支护措施。隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于50m。

Ⅴ级围岩施工方案图

⑵Ⅳ级围岩区段：隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于40m。掘进洞采用台阶法施工。

Ⅳ级围岩施工方案图

⑶Ⅲ级围岩区段：隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于30～35m。掘进洞宜采用全断面法开挖：

Ⅲ级围岩施工方案图

隧道洞身开挖质量直接关系到隧道施工的成败，实际施工过程中严格监测和控制钻爆。对于Ⅴ级围岩采用多臂钻孔台车开挖（进口端各布置一台），必要时进行局部浅孔爆破，对于Ⅲ、Ⅳ级围岩采用钻孔爆破开挖。

四臂钻孔台车施工示意图 光面爆破效果示意图

3.5、钻爆设计与施工

本标段结合本工程地质条件及围岩，在进洞开挖前，做好钻爆设计，并根据实际围岩情况进行调整。对本隧道比较坚硬围岩开挖均采用光面爆破，软弱围岩地段采用预裂爆破。爆破器材选用硝铵炸药或乳化炸药，周边眼采用小直径药卷间隔装药，掏槽采用抛掷爆破的综合微震控制爆破技术，以尽可能减轻对围岩和中间岩柱部分的扰动，维护围岩自身稳定性。起爆方式采用塑料导爆管毫秒微差有序起爆，并根据爆破效果及时调整各种爆破参数。

3.6、出渣施工

本标段隧道全部采用侧卸式装载机装渣，自卸车运输，运往指定弃渣场。

3.7、初期支护施工

支护方式通常采用Ф25先锚后灌式中空注浆锚杆、Ф22砂浆锚杆、钢筋网安设、拱架支護、喷射混凝土等。

初期支护喷射砼分初喷和复喷二次进行。初喷在开挖（或部分开挖）完成后立即进行，尽早封闭暴露岩面，复喷砼在锚杆、挂网和拱架安装后进行，形成初期支护整体受力，抑制围岩变形。喷射砼分段、分片由下而上顺序进行，新喷射的砼按规定洒水养护。喷射混凝土施工工艺流程如图所示：

3.8、二次衬砌施工

二次衬砌的施工时间根据量测资料反馈的信息决定，一般应符合以下各项要求：⑴各项量测项目位移速度明显减缓并已基本稳定；⑵水平收敛速度小于0.2mm/d；⑶拱顶下沉速度小于0.1mm/d；⑷初期支护表面裂缝不再继续发展。

1、防水板施工

防水板施工是隧道防水功能的重要措施，其工艺流程如下：

⑴施工程序：施工准备→设盲沟、固定复合式防水板→焊接防水板搭接缝→质量检查→移动作业架→下一循环。

⑵固定防水板时，应视喷锚支护面的平整度将防水板预留一定的松弛量。

⑶软岩地段砼衬砌紧跟开挖面时，衬砌端部预留防水板接头应采取防护措施。

⑷明洞背部防水层的SBS型改性沥青防水卷材，均选择晴朗干燥天气施工，防水层外部应作2～3cm水泥砂浆保护再作填土。

2、二次衬砌

二次衬砌施工工序比较多，主要有边墙基础、限位台施工、挂防水板、布钢筋（如有）和浇筑二衬混凝土。

砼应两侧对称灌注，保证两侧灌注高差不超过1.0m。砼灌注过程中要注意振捣，防止过振或漏振现象出现，保证砼密实，表面光滑，无蜂窝麻面。封顶由封顶口倒退逐一泵送砼，施工时注意按设计要求每循环预埋注浆孔2个。砼灌注完成后，按规范进行养生，施工一定长度后进行拱顶注浆，以确保拱顶砼回填密实。

模板台车立模定位过程为：台车脱离模板，移至下一衬砌循环处；清理模板并涂脱模剂；测量放线，就位调整；拧紧转角处的对接板螺栓，挂上台车两侧的侧向千斤顶，基脚贴模并支撑牢固；安装堵头板，砼输送系统就位。

开挖与二衬的间距不大于100m，同时做好防护措施，避免开挖爆破对二衬造成影响。

二衬台车图 挂设防水板、钢筋网图

3.9、防排水及附属工程施工

本标段隧道采用了复合式衬砌，防排水设计采取了全断面封闭结构防水，包含衬砌背面排水层、路基排水工程、路缘排水工程等。

本标段隧道洞内沟槽主要有排水沟及电缆沟。其施工在二衬完成后分段安排进行，施工时注意各种预留、预埋件的埋设。排水沟、电缆沟盖板在洞外集中预制。

本标段隧道洞内装饰采用镶贴瓷砖+喷涂防火涂料方案，防火涂料厚度按实验确定，施工时喷涂均匀，涂料应具有耐腐蚀、耐老化、可冲洗的性能，要求在长期潮湿条件下不脱落、不干裂、不起层，在常温下不释放有害气体。

4、质量保证措施

4.1、技术交底制度

技术交底的目的是使施工管理和作业人员掌握施工方案、工艺要求、工程内容、技术标准、施工程序、质量标准、工期要求、安全措施等，做到心中有数，施工有据。

项目部的技术部门根据设计文件、图纸向施工管理人员进行工程内容交底，技术标准、工期要求等内容。施工节段由项目经理部技术人员向作业层技术人员对分项、分部、单位工程进行工程结构施工工艺标准、技术标准交底，现场技术交底由作业层技术人员向领工员、工班长进行技术交底。

施工技术交底，以书面交底为主，包括结构图、表和文字说明。交底资料必须详细、直观、符合施工规范和工艺细则要求，并经第二人复核确认无误后，方可交付使用，交底资料应妥善保存备查。

4.2、监控量测

1、地表沉降量测；2、周边位移量测；.3、拱顶下沉量测；4、仰拱隆起量测。

4.3、现场保证措施

1、对于钢筋等材料购买时，必须要有出厂合格证，进场后由试验室进行抽验，发出合格报告后方可使用。

2、钢筋必须按照不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆存，不得混杂，且应设立识别标志。钢筋原材及已加工的半成品用方木垫起，上面用篷布覆盖，防止钢筋生锈。

3、钢筋绑扎完毕后，应按750mm间距梅花形布置保护层垫块，垫块应具有足够的强度和刚度，防止露筋。

4、钢筋绑扎时应注意绑扣方法，宜采用十c字或套扣绑扎，防止钢筋骨架变形。

5、钢筋网在施工现场预制点焊成网片，钢筋使用前应清除污锈。钢筋网应根据坡面实际地形起伏情况铺设，并与锚杆点焊连接牢固，喷砼时不得晃动。钢筋网与初喷砼面的间隙应不小于3cm，钢筋网保护层厚度不小于3cm，钢筋网在初喷3-5cm砼后铺设。

6、喷射混凝土表面平顺，不能有裂缝及掉渣现象，钢筋无外露。强度必须满足设计强度要求，以实验室提供的配合比严格控制拌合用料。

7、锚杆安装必须和坡面垂直，完全发挥其防剪抗拉性能。锚杆安装的允许偏差为孔距±15cm，孔深±5cm。

8、盲沟布置必须顺直，以便排水通畅。

9、明洞回填土石应两侧对称分层夯实，每层厚度不大于0.3m，两侧回填土面的高差不得大于0.5m。回填土的压实度满足设计要求。

10、明洞顶黏土层封闭必须密实，压实度必须合格。

5、结语

施工过程中，施工单位所面临的情况因施工条件及拥有资源的不同，而采用的方法不同。技术人员的职责就是根据不同的施工条件，利用现有的资源，制定出满足施工要求的方案，以达到更快、更省、更安全的目的。