软弱围岩小净距隧道中夹岩柱关键施工技术

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【摘 要】中夹岩柱是软弱围岩小净距隧道围岩稳定控制的关键部位和施工难题，通过对中夹岩柱加固，可以减小隧道变形，提高围岩稳定性，改善支护结构的力学状态。石家庄至太原高速公路二通道瓦翁隧道设计为小净距隧道，最小间距5.5m，施工中通过注浆加固及施加预应力锚杆，确保了施工过程中围岩的稳定及施工的安全。

【关键词】软岩；小净距隧道；中夹岩柱；施工技术

0 引言

传统的隧道设计大多采用分离式隧道或是连拱隧道，分离式隧道占用大量土地，对环境破坏较大；小净距隧道要先施工导洞，延长了施工周期的同时对防水还较难处理，为后期运营埋下隐患。随道国家对土地及环保的重视，同时随着隧道施工技术的发展，许多设计院开始设计小净距隧道，小净距隧道是指并行双洞公路隧道间夹岩体厚度较小，一般小于1.5倍隧道开挖断面宽度的一种特殊的隧道结构形式，由于其在防水处理、土地占用上成本较低、施工较为独立，与分离式隧道和连拱隧道相比，优势较为明显。本文通过对小净距隧道中夹岩柱注浆处理及预应力锚固处理，解决了中夹岩柱施工的关键技术，为同类工程提供指导。

1 工程概况

瓦瓮隧道位于石太高速公路井陉县境内，设计采用并行双线小艟嗨淼佬问剑中夹岩柱最小净宽为5.2m。隧道起讫桩号K46+300～K46+715，全长415m。隧道位于山区，洞口位于小山谷旁，洞门偏压，隧道穿过的岩性单一，隧道的围岩情况：Ⅴ级140m，Ⅳ级70m，Ⅲ级205m。

2 施工工艺

2.1 先行洞、先导洞施工

在施工中把右洞作为先行洞施工，右洞采用上下台阶法进行施工，台阶的高度根据设计确定的钢架连接点高度确定。由于隧道围岩较为破碎，在开挖的过程经过方案比选，为避免爆破震动波的叠加，最后确定采用微差控制爆破法进行开挖，控制爆破可以减少对中夹岩柱的破坏与震动，确保围岩的相对稳定，隧道在爆破前进行专项设计，把震动速度标准控制在15cm/s[1]以内。左洞先导洞的开挖落后于右洞下台阶15m，先导洞的支护采用20b工字钢支护，间距80cm，挂网喷射混凝土。根据规范及施工经验，爆破参数确定如下：

2.2 中夹岩柱注浆预加固

由于洞口位置为V级围岩，围岩较为破碎，隧道中岩柱厚度较小，考虑在后行洞施工时会对中岩柱造成影响及破坏，设计采用对中岩柱注浆预加固及施加预应力锚杆措施。注浆加固采用超前小导管进行，超前小导管注浆的目的是为了提高 中夹岩柱的整体承载力。超前小导管采用Φ42厚5mm的无缝钢管加工，顶端封闭，沿钢管周围间距20cm钻孔，孔直径6mm，以保证水泥浆能通过钻孔渗入岩层，将超前小导管四周围岩形成整体，提高围岩的自稳能力。超前小导管长度为3.5m，注浆搭接长度1.0m，间距40cm沿隧道断面布置，其钻孔角度保证在100-150之间。浆液采用水泥浆，水泥采用超细水泥，在注浆的过程中保证注浆压力在1MPa左右。同样在施工后行洞的先导洞时，也要对开挖面进行注浆加固。

2.3 中夹岩柱预应力锚杆施工

在先行洞施工10米后，即可对中夹岩柱进行预应力锚杆施工，首先按照图纸位置进行测量定点，采用钻机施作锚杆孔，锚杆采用Φ28螺纹钢加工制作，根据中夹岩柱厚度、衬支厚度、工作长度计算 出锚杆的加工长度为6.24m，锚杆从先行洞一次性安装完成，在安装的过程中要对打入端进行包裹保护，以保证在后行洞施工时螺纹钢的丝口不被破坏，有利于后开挖段的施工。锚杆安装后必须保证砂浆密实并能在规定的时间内达到规定的强度，设计图纸要求在24小时达到设计强度的25%。在砂浆强度达到要求后，即可在先行洞内的锚杆端安装垫板，采用扳手对螺帽进行拧紧至设计要求。后行洞开挖后，清理锚杆头包裹部分，施加应力至设计要求。通过对锚杆对岩体进行加固，加强了围岩的水平约束的同时增强了围岩的极限强度。

3 中夹岩柱施工监控量测

小净距隧道的施工，由于围岩自稳性和支护结构的受力较为复杂，在施工中必须进行监控量测，对于拱顶沉降，采用水准仪测量，测量间距为10m，测量的频率为前15天每天1次，第15天至30天期间每2天一次，1-3个月每周测一次。周边收敛采用收敛计测设，其测量频率与拱顶沉降测量频率相同，测设断面一致。地表沉降采用水准仪测量，其频率为先行洞和后行洞开挖面小于2倍洞宽时时每天测一次，小于5位洞宽时每2天测一次，大于5位洞宽时每周测一次。其目的是监视围岩应力和应，看开挖及初支后整个支护是否稳定，用于指导下一步的施工。

对于测量数据，要及时绘制测量效果图，与设计断面进行比较，当位移-时间曲线趋于稳定时，则可以施工二衬；当位移-时间曲线出现拐点时，说明支护已不稳定，此时要加强监控量测的频率，并对支护参数进行修改，必要时为了保证施工安全，可以暂停开挖。通过沉降观测，对中夹岩柱采用预注浆加固和施工加预应力，能很好的控制中夹岩的稳定，保证施工的安全。

4 结束语

软弱围岩小净距隧道施工的关键就是如何控制好中夹岩柱的施工质量，由于中夹岩柱的厚度较小，施工中极易造成塑性破坏，特别是中夹岩柱的下部容易开裂，在施工过程中也曾出现过类似情况，通过后续二次注浆处理，解决了此类问题。小净距隧道相比与分离式隧道有其占地较少、对环境的破坏较小的优势，但成本相对于分离式隧道较高；但与连拱隧道相比，在防水处理上更有优势，更能确保施工质量。相比之下，小净距隧道的施工技术具有一定的推广应用价值。

【参考文献】

[1]爆破安全规程，GB6722-2016：42-42.