高速聯(lián)絡(luò)線小凈距隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

黃 勝

(上海公路橋梁(集團(tuán))有限公司，上海 200083)

隨著我國(guó)公路交通的蓬勃發(fā)展，許多既有的高速公路已不能滿足現(xiàn)有交通量需求，急需高速公路之間修建聯(lián)絡(luò)線路以提升各道路之間的聯(lián)結(jié)能力和通行能力。在修建高速聯(lián)絡(luò)線過(guò)程中不可避免地會(huì)修建隧道工程[1]，隧道工程往往存在不良地質(zhì)區(qū)段[2]，且雙線隧道可能會(huì)面臨小凈距施工的問(wèn)題，這決定了整條線路的工期。因此，不良地質(zhì)區(qū)段內(nèi)的小凈距隧道的施工是整個(gè)工程的核心工程。以杭金衢至杭紹臺(tái)高速聯(lián)絡(luò)線工程為依托，詳細(xì)介紹了高速公路聯(lián)絡(luò)線隧道施工技術(shù)要點(diǎn)和小凈距隧道施工中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

1 工程概況

本工程來(lái)源是杭金衢高速與杭紹臺(tái)高速的聯(lián)絡(luò)線工程，起終點(diǎn)分別連接了杭金衢高速公路和杭紹臺(tái)高速公路。沿途線路經(jīng)過(guò)杭州市蕭山區(qū)所前鄉(xiāng)、紹興市柯橋區(qū)夏履鎮(zhèn)和錢(qián)清鄉(xiāng)等多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，道路總計(jì)全長(zhǎng)22.78 km。

本項(xiàng)目作為兩條高速之間的聯(lián)絡(luò)線，沿線地形條件較為復(fù)雜，隧道和橋梁的比例較高，共設(shè)置隧道10座，長(zhǎng)度共6 906.5 m，其中長(zhǎng)隧道長(zhǎng)度為2 925 m，共1座；中隧道長(zhǎng)度為2 169.5 m，共3座；短隧道長(zhǎng)度為1 812 m，共6座。本聯(lián)絡(luò)線項(xiàng)目采用雙向行車六車道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、上下行分離式的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)速度擬為100 km/h，凈寬為14.50 m。

其中趙塢隧道部分段落左右洞凈距小于17 m，左右洞結(jié)構(gòu)彼此間產(chǎn)生較大影響，按小凈距隧道設(shè)計(jì)。趙塢隧道所在的地區(qū)處于低山丘陵地區(qū)，地形坡度大約10°～40°，隧址區(qū)軸線地面高程在48～124 m之間，地面最高點(diǎn)高程約為124 m，屬于越嶺隧道。趙塢隧道進(jìn)洞口位于斜坡位置，左幅軸線與坡面相交角度較小，右幅軸線與坡面相交角度較大；隧道洞身周圍地形地勢(shì)地貌差異性較大，坡度大，局部基巖出露，基巖完整性較好，巖質(zhì)硬，錘擊聲脆，發(fā)育大量植被。出洞段位于丘陵斜坡，軸線與坡面大角度相交，洞口外緣為溝谷，溝谷兩側(cè)基巖破碎，呈碎石土狀。

2 高速聯(lián)絡(luò)線隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工方案

針對(duì)線路上不同圍巖等級(jí)的區(qū)段，將分離式隧道(A型)的施工方法分為兩種，針對(duì)明洞施工采用明挖法進(jìn)行施工，針對(duì)暗洞則根據(jù)新奧法施工的特點(diǎn)擬定各不相同的隧道施工方案。

Ⅴ級(jí)圍巖區(qū)段：采用管棚注漿或小導(dǎo)管注漿超前預(yù)支護(hù)，拱部預(yù)留核心土環(huán)形導(dǎo)坑開(kāi)挖法施工。施工中必須將初期支護(hù)及時(shí)落地封閉，以保證初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力，如果有必要應(yīng)當(dāng)設(shè)置臨時(shí)仰拱，以確保已完成的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。在初期支護(hù)完成后應(yīng)當(dāng)馬上施工二次襯砌仰拱，并進(jìn)行仰拱回填，然后根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息及時(shí)施工二次襯砌。Ⅴ級(jí)圍巖較厚土層及全風(fēng)化巖層洞口段、較嚴(yán)重淺埋偏壓洞口段、洞身大型富水?dāng)鄬悠扑閹У嚷范尾捎秒p側(cè)壁導(dǎo)洞法施工。

Ⅳ級(jí)圍巖區(qū)段：超前錨桿支護(hù)，采用臺(tái)階法的開(kāi)挖方法進(jìn)行施工，每步臺(tái)階的長(zhǎng)度一般控制在10～30 m，開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)當(dāng)按照每榀初支拱架間距進(jìn)行，二次襯砌仰拱和仰拱回填應(yīng)當(dāng)緊跟初期支護(hù)工期，二者應(yīng)當(dāng)同時(shí)施作。

Ⅲ級(jí)圍巖區(qū)段：采用全斷面法開(kāi)挖。

2.2 隧道防排水

聯(lián)絡(luò)線隧道建設(shè)施工過(guò)程中應(yīng)切實(shí)做好隧道內(nèi)部的防水和排水工作。針對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的滲漏水問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注初期支護(hù)的防水效果，以襯砌結(jié)構(gòu)自防水能力為主體，其中以施工縫和變形縫的防水效果為重點(diǎn)，輔助以注漿防水和防水層等措施，防水參數(shù)及措施見(jiàn)表1。隧道設(shè)置中央排水溝，襯砌背后設(shè)置縱向、環(huán)向盲管，通過(guò)橫向排水管將地下水引入中央排水溝，最終通過(guò)中央排水溝排出洞外。針對(duì)滲透進(jìn)隧道內(nèi)部的涌水，應(yīng)當(dāng)在隧道兩側(cè)路肩部位同時(shí)設(shè)置預(yù)制暗溝將水排出洞外。

表1 隧道工程防水設(shè)防表

2.3 支護(hù)措施

本項(xiàng)目涉及到的隧道較多、較長(zhǎng)，部分隧道處于地質(zhì)條件差的Ⅴ級(jí)圍巖地段，在設(shè)計(jì)中采用多種輔助工程措施相結(jié)合，以確保施工安全。隧道涉及到的輔助工程措施主要有如下幾項(xiàng)。

(1)超前長(zhǎng)管棚注漿預(yù)支護(hù)

超前長(zhǎng)管棚注漿預(yù)支護(hù)應(yīng)當(dāng)設(shè)置在隧道進(jìn)、出口位置處的Ⅴ級(jí)圍巖地段，本項(xiàng)目中長(zhǎng)管棚采用了壁厚為6 mm，外徑為108 mm的無(wú)縫鋼管，鋼管之間的環(huán)向間距為40 cm，縱向外插角為1°～2°。管棚應(yīng)采用管棚機(jī)打設(shè)，以確保施工質(zhì)量。

(2)超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)

超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)應(yīng)設(shè)置在隧道洞身的Ⅴ級(jí)圍巖段，本項(xiàng)目中采用了外徑為42 mm，長(zhǎng)為450 cm，壁厚為4 mm的無(wú)縫鋼管，在鋼管距尾端不小于50 cm范圍內(nèi)外鉆Φ6 mm壓漿孔。鋼管之間的環(huán)向間距約為40 cm，外插角應(yīng)當(dāng)控制在15°左右，尾端支撐于鋼架上，每?jī)膳判?dǎo)管縱向搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1.0 m。

(3)超前錨桿支護(hù)

超前錨桿支護(hù)應(yīng)設(shè)置在隧道Ⅳ級(jí)圍巖區(qū)段，Ⅲ級(jí)圍巖緊急停車帶擴(kuò)大斷面及楊家山隧道Ⅲ級(jí)圍巖段。錨桿的直徑為22 mm，長(zhǎng)度為450 cm的HRB400鋼筋，環(huán)向間距40 cm。實(shí)際施工時(shí)錨桿的方向應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)面情況具體分析確定，使錨桿盡可能穿透更多的結(jié)構(gòu)面。

(4)側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖

對(duì)于Ⅴ級(jí)圍巖淺埋、富水、偏壓較嚴(yán)重路段建議采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞法開(kāi)挖，每循環(huán)進(jìn)尺控制在0.5～1.0 m左右，以求減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，減小隧道收斂變形。

2.4 隧道爆破控制

本項(xiàng)目隧道數(shù)目較多，且隧道洞口附近敏感點(diǎn)較多，如山聯(lián)隧道進(jìn)出洞口、趙塢隧道進(jìn)洞口外約200 m為山聯(lián)村大片民房，姜梅尖隧道出洞口外200 m為永順電子廠廠房，古城隧道進(jìn)洞口上方兩座高壓鐵塔，進(jìn)洞口外150 m為鏡湖山莊別墅區(qū)等等。隧道暗挖段施工中應(yīng)采用機(jī)械開(kāi)挖或微差爆破的方式進(jìn)行。隧道進(jìn)出洞口段需采用短進(jìn)尺機(jī)械開(kāi)挖，而其他段落的爆破開(kāi)挖則必須嚴(yán)格限制控制爆破施工中的震動(dòng)效應(yīng)，宜采用微差爆破，而且起爆時(shí)間間隔應(yīng)控制在不小于100 ms，安全速度控制在1.2 cm/s以下，預(yù)裂爆破，炸藥應(yīng)當(dāng)采用低威力、低曝速炸藥。上述敏感點(diǎn)在爆破開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照《爆破安全規(guī)程》(GB6722—2014)[3]的相關(guān)要求進(jìn)行，以確?，F(xiàn)有建筑物的安全。

3 小凈距隧道施工控制重點(diǎn)

3.1 小凈距隧道劃分原則

本項(xiàng)目中趙塢隧道、越王崢?biāo)淼?、姜梅尖隧道部分段落左右洞凈距小?7 m。古城隧道、型塘隧道左右洞凈距約9 m，左右洞結(jié)構(gòu)彼此間產(chǎn)生較大影響，應(yīng)當(dāng)按小凈距隧道設(shè)計(jì)。

根據(jù)并行隧道結(jié)構(gòu)相互影響程度，將小凈距隧道劃分為三種不同的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，并指定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。小凈距隧道三種情況分類劃分見(jiàn)表2。

表2 小凈距隧道分類規(guī)則表

3.2 小凈距隧道襯砌結(jié)構(gòu)

將小凈距隧道雙洞間的相互影響程度劃分為嚴(yán)重影響、中等影響、輕微影響三個(gè)層次，分別以A、B、C代表。C類隧道按分離式隧道設(shè)計(jì)、施工，但需控制爆破振動(dòng)速度計(jì)開(kāi)挖步序。A、B類隧道分別從中夾巖體、初期支護(hù)、二次襯砌三個(gè)方面采取加固措施。

根據(jù)本項(xiàng)目隧道凈距情況，A、B類小凈距隧道按不同地質(zhì)情況劃分各類襯砌類型見(jiàn)表3。

表3 小凈距隧道襯砌類型表

以V級(jí)圍巖中襯砌類型SA5X-JQA為例，采用管棚或超前小導(dǎo)管超前支護(hù)的方式，初期支護(hù)。(1)采用φ25×5先錨后灌式中空注漿錨桿，長(zhǎng)4.5 m，縱環(huán)間距0.5 m×1.0 m；(2)鋼筋焊接網(wǎng)雙層φ6@15×15；(3)噴混凝土28 cm C25噴混凝土；(4)鋼拱架I22b，@0.5 m。二次襯砌(1)拱、墻和仰拱均采用65 cm C30模筑鋼筋混凝土。對(duì)于中夾巖同樣需要采取加固措施，φ42×4注漿小導(dǎo)管(長(zhǎng)5.5 m，縱環(huán)間距0.5 m×1.0 m)+小導(dǎo)管注漿(長(zhǎng)5.5 m，縱環(huán)間距2.0 m×1.0 m，平插角45°)。

3.3 小凈距隧道施工方案

小凈距隧道段的施工爆破過(guò)程應(yīng)當(dāng)采取特殊設(shè)計(jì)，實(shí)際施作過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)、記錄并控制鉆爆強(qiáng)度，使爆破活動(dòng)符合現(xiàn)行的《爆破安全規(guī)程》[3]規(guī)定。為確保施工的安全性，先行洞與后行洞掌子面錯(cuò)開(kāi)距離大于2倍隧道開(kāi)挖寬度，后行洞施工爆破中爆破震速宜小于15 cm/s，相鄰爆破分段起爆間隔時(shí)間應(yīng)大于100 ms。

4 結(jié) 語(yǔ)

新時(shí)期下，我國(guó)高速公路聯(lián)絡(luò)線隧道項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量的顯著增多，越來(lái)越多的隧道項(xiàng)目可能處于不良地質(zhì)，小凈距隧道更是不可避免地會(huì)出現(xiàn)，施工單位必須提前對(duì)施工區(qū)域開(kāi)展系統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境勘察，在施工環(huán)節(jié)中規(guī)范小凈距隧道開(kāi)挖、支護(hù)、防排水和襯砌施工各項(xiàng)施工工藝，加強(qiáng)施工過(guò)程的建設(shè)質(zhì)量管控，針對(duì)高速公路聯(lián)絡(luò)線隧道建設(shè)施工應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范的管理，提升高速公路聯(lián)絡(luò)線隧道建設(shè)的施工質(zhì)量，為我國(guó)在不良地質(zhì)下小凈距高速公路隧道工程的發(fā)展積累更多經(jīng)驗(yàn)。