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解析小净距隧道净距研究及施工技术

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【摘要】:小净距隧道作为连拱隧道和分离式隧道之后产生的具有较强适应性的新型隧道,已在我国逐渐发展并具有一些相对比较成功的经验,充分体现出了小净距隧道在安全性和经济实用性方面的优势。随着人们生活质量的提高,高等级公路也随之迅猛发展,而小净距公路隧道则将成为高等级公路隧道的主要组成部分之一。全面研究国内外小净距隧道合理净距,并对施工技术进行分析。对小净距公路隧道进行设计施工过程中出现的问题认真分析,并采取有针对性的措施。

【关键词】:小净距;围岩稳定;合理净距;中间岩柱

0.引言

近几年,我国的高速公路隧道施工形式中出现了一种比较特殊的隧道布置形式,并有效的应用到了福建京福高速公路一、二期以及作者本人目前所在的包茂高速平寨1、2号隧道施工工程当中。这一新型的隧道形式即为小净距隧道。随着小净距隧道的日益发展和修建,各个有关的施工、设计和科研企业都开始对小净距隧道的有关技术核心进行比较系统的实践探索和理论研究。通过对研究成果的及时总结和分析,充分的结合施工工程中经验教训,使小净距隧道的理论逐渐的充实起来,从而在很大程度上改变了小净距隧道实践高于理论的局面。但是,很多小净距隧道的技术仍处在实践检验和理论摸索的阶段,尚未形成统一的结论和认识,所以,小净距隧道净距研究及施工技术仍有待于提高。

1.小净距隧道存在的问题

(1)规范规定:所谓小净距隧道就是小于分离式隧道的最小净距要求的隧道。小净距隧道的定义有助于区别分连拱隧道和分离式隧道,并对隧道形式进行全面系统的研究和分析,但仍为达到实际工程的需求。净间距为20 m和2 m的隧道都属于小净距隧道,但是不同净间距的隧道对中间岩柱的加固和双洞施工的影响程度明显相差较大。因此,必须要细化小净距隧道的研究工作,围绕小净距隧道的施工技术理论和设计施工的关键工艺技术进行全面系统的研究,从而,使其达到实际工程的需要。

(2)主要按照分离式隧道的判断标准对小净距隧道的围岩稳定进行判断,通过现场监测在结合工程实际来综合决定小净距隧道是否能够适用,最后针对小净距隧道的特点和优势进行进一步的研究分析。

2.小净距隧道净距研究

随着小净距隧道规模不断扩大,研究的核心问题就是什么净距下能够达到安全和经济的最优化。进行合理净距研究的实质是解决相近洞室之间的相互作用和相互影响的程度问题,其中起到决定性的因素有支护因素、围岩级别、地质因素和施工因素等。其中围岩级别是最为主要的影响因素,国内外从围岩分级的角度对已有的净距值进行了规定,围岩可以通过支护措施进行加固,从而有利于净距的深度优化,在进行施工的过程中,施工方法的不同对隧道间的相互影响也是不一样的,此外,施工水平对净距取值也造成了一定的影响[1]。所以,根据不同的支护措施、地质条件、埋深、围岩级别、施工方法,必须通过全面的分析之后确定合理净距。就现阶段而言,小净距隧道的合理净距研究还不够成熟,仍需进行深度的研究和探讨,根据研究的结果对小净距隧道的合理净距制定判断的标准,以此为前提综合考虑实际情况,从而能够寻求一个最优的净距范围。

3.施工技术应用

尽管小净距隧道还在发展阶段仍不成熟,施工技术和设计理论有待提高。但是把已经成功的工程和国内外的理论相结合,小净距隧道的设计施工技术已有一些研究成果。根据大量的工程实践探讨知道:中间岩柱的稳定性是小净距双洞隧道的施工关键,直接关系到隧道的施工成败[2];除了考虑到隧道开挖所带来的应力重分布造成的静力影响之外,还要考虑利用钻爆法在岩石中进行施工所导致的振动效应。

3.1 开挖

开挖主要包括开挖的先后次序、开挖的方法以及断面开挖滞后距离等问题。在选择隧道的开挖方法时,必须要保障工程的安全,然后再综合考虑施工能力、围岩情况、工序转换和施工设备等各个方面的影响因素。现有小净距隧道的施工方法主要有五种方法:单(双)侧壁导坑法、台阶法、CD法、CRD法、全断面、预留光爆层法。经统计各施工方法的使用情况如图1。

图 1 小净距隧道开挖工法的应用

侧壁导坑法主要适用于围体破碎和节理发育的Ⅳ级、Ⅴ级围岩,将开挖断面分成几个部分,从而,有效的降低了开挖的跨度,并且对导坑进行先行施工也有助于加固中间岩柱,在小净距隧道的施工过程中应用较为广范;台阶法因为工序易组织、使用设备简单、费用较低所以具有广泛的适用性。既可以和侧壁导坑法配合使用,进行Ⅲ级、Ⅳ级围岩先行洞的开挖,还可以和预留光爆层法配合用;CD法和CRD法的中心隔墙能够起到稳定地面支撑的作用,预防地面的沉降。主要应用在Ⅴ级、Ⅵ级的软弱围岩中和需要预防地面发生沉降的城市;全断垣残面法对围岩比较完整、劝较强自稳能力的Ⅰ级、Ⅱ级围岩比较实用,其特点是施工速度较快。

3.2 加固中间岩柱

中间岩柱体受到双向爆破振动的影响较大,受力也比较复杂,并且岩柱体在相邻的隧道进行开挖时,对围岩和掌子面的稳定性都起着十分重要的作用。在进行施工时,如何保障中间岩柱保持稳定,是小净距隧道施工和设计的核心技术。加固中间岩柱的措施主要有:长锚杆、注浆预加固和对拉锚杆加固。综合分析岩柱厚度、围岩类别和爆破影响等各影响因素来选择具体的加固办法。注浆预加固是采用比较广泛的方法,不仅能够单独的应用在较大的间距隧道,加固中间岩柱,还能够和对拉锚杆、长锚杆相结合,来加固近距离的小净距隧道中间岩柱。一般情况下,对拉锚杆适用在6m以下厚度的中间岩柱。

3.3 监控量测

因为双洞间相互作用,围岩的受力较为复杂,在小净距隧道的施工过程中,进行现场监控量测显得尤为重要,不仅可以检测先行洞结构的安全性,还可以评价加固措施有效性和后行洞施工的妥当性。因此,根据小净距隧道的特点,除了对规范要求的必测项目认真监控量测以外[3],还应监控测量中间岩柱的支护内力、内部位移、、围岩松弛范围和后行洞的爆破振动速度。尤其是在正在运营的隧道周围开挖新的隧道,因为处于运营状态的很多隧道都具有不同程度的问题,所以要确保施工过程中的稳定性和安全性,就必须要采用监控量测手段。

结束语

现阶段,我国的高速公路建设发展迅猛,在城市交通中,地下隧道的应用也更加广泛。由此可见,小净距隧道的建设很可能成为我国隧道的主要组成部分。虽然,小净距隧道这一新型的隧道形式在施工方法和设计等很多方面都存在很多问题。也有许多等待攻克困难。只有针对小净距隧道的自身特点,充分的结合工程实践和理论研究,不断的创新和突破,才能逐渐的使我国的公路隧道净距研究和施工技术更加完善。

【参考文献】

[1]刘贵平.城市轨道交通小净距隧道支护结构设计与施工技术研究[J].城市轨道交通,2012(06):97-98.

[2] 刘明高.小净距隧道建设的关键技术及其应用研究[J].地下空间与工程学报

,2012(06):952-953

[3] 黄波.小净距隧道施工技术要点[J].公路,2013(12):133