浅埋软岩小净距隧道施工方法方案研究

曾群荣

（福建路桥建设有限公司，福建 福州 350000）

现阶段，城市化进程在不断推动的同时，随着我国交通行业发展速度的日益提升，高速铁路以及高速公路建设规模的不断扩大，施工项目逐渐增多，土地资源越来越紧张，所以小净距隧道也就相对的越来越多。通常，由于高速公路隧道会涉及到全国多个地方，因此在施工期间，经常会存在各种各样的地质情况。并且，在不同的地质施工中，所应用的施工工艺对隧道施工安全以及质量都有着很大影响。故而，为了能够更好的提升施工效果，在今后的浅埋软岩小净距隧道施工阶段，一定要科学的选择施工方法，有效的制定施工方案。

1 工程概况

延庆至崇礼高速公路河北段赤城支线大岭堡隧道位于赤城县大岭堡村东北，为分离式长隧道,隧道左幅 ZK10+252～ZK10+910,长 658m,隧道右幅K10+248～K10+958，长710m，属于中隧道，隧道最大埋深约93.5m.

在本工程施工区域，其属于大陆性季风气候中温带亚干旱区，四季分明，全年日照时间长，温差较大，多以西北风以及静风为主。同时，年降水量约在424mm左右，且分布具有较强的不均匀性。平均气温5.5℃。最大积雪9 厘米，最大冻土深度126 厘米。

在地形地貌层面，大岭堡隧道地处冀北山区，属于变质岩中山区，区内地形起伏较大，沟壑发育。隧道标高为1187.3～1286.9 米，相对高差99.6 米，入口端洞口坡度为32 度到45 度，出口端洞口坡度为18 度到24 度。

隧道区地层主要为太古界古嘴字组花岗片麻岩，局部为第四系覆盖层。其中，太古界谷嘴子片麻岩，其属于一套遭受强烈混合岩化的中—高级变质岩系，普遍达到角闪岩相和麻粒岩相，构成该区古老结晶基底，其原岩为一套中基性火山岩、太古界回旋侵入基性岩。此外，局部坡脚处有零星分布的第四系覆盖层，以粉土、碎石为主，地层分层如表1所示。

表1 地层分层表

2 浅埋软岩小净距隧道施工难点以及重点分析

综合对延庆至崇礼高速公路河北段赤城支线大岭堡隧道工程的分析得知，隧道洞口段地质条件较差，多为V 级围岩，加之洞口段埋深较小，并且存在明显的偏压，洞口段施工难度大。所以，做好洞口防护以及确保进度安全，则是施工的难点以及重点。对于可能通过断层破碎带段的开挖也是隧道施工重点控制之一。这就要求在进行长管棚的施工中，钻孔角度一定要严格的进行把控，确保其精准度。通常情况下，如果角度过大，那么则会导致管棚到开挖轮廓线之间的间距较大，在开挖工作开展期间非常容易出现塌落问题。如果角度相对较小，那么则会导致管棚进入隧道开挖轮廓线内，破坏管棚超前支护作用，从而对隧道施工的安全性造成了很大影响[1]。

3 浅埋软岩小净距隧道施工方法优化方案研究

3.1 施工方法的选择

通过对延庆至崇礼高速公路河北段赤城支线大岭堡隧道现场实地勘测，对地质勘探资料的进一步分析了解，领会设计资料的意图，对采用不同的施工方法进行论证，优化方案，全面分析验证施工的难易以及安全质量，对围岩下沉以及收敛控制等进行处理，经过综合的研究，确定施工工艺[2]。为确保开挖过程中围岩的稳定性，减小因隧道间净距小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素的影响，根据不同的围岩我们采取了不一样的开挖方法：首先，对于破碎的Ⅴ级围岩段，我们均采取单侧壁导坑开挖法进行掘进施工。该方法施工的断面较小，爆破过程中也不会对围岩产生太大的扰动，在质量和安全方面都能够得到有效把控。其次，对于相对较好的IV 级围岩段，我们对先行洞和后行洞又采取了不一样的方法进行掘进开挖，对于先行洞，我们采取了上下台阶开挖掘进的施工方法，该方法施工时具有足够的作业空间和较快的施工速度，同时台阶的存在有利于开挖面的稳定性，特别是上导坑开挖支护后，下导的作业较为安全。而对于后行洞，我们则采取了预留核心土开挖法施工。该方法同样具有安全稳固的工作面。

3.2 浅埋软岩小净距隧道施工

在隧道施工工作开展过程中，为了能够有效的提升施工水平，那么还应该严格的依照施工流程以及标准进行。

第一，在开展开挖阶段，每一步的开挖高度都需要依照地质情况以及隧道断面大小来明确，尽可能的采用机械作业，有效的对施工效率进行提升，以便围岩能够得到及时的封闭，支护可以快速成环，有效的对围岩变形问题进行控制。并且，各个部分在开挖阶段，围岩坚硬部分应该选择爆破技术，以确保能够进一步的对爆破后的围岩稳定性进行强化，不会出现剥落或者坍塌问题，同时应该确保周边轮廓具有一定的圆滑性，有效的对应力集中问题进行规避。同时，每开挖一步，需要及时的做好锚喷支护以及安设钢架等工作，及时的进行支护封闭，保证各个环节能够有效连接，尽可能的缩短施工时间。此外，在具体的隧道施工工作开展过程中，可以选择利用探测预报方法，对前方地质情况进行精准的探测预报，这样可以及时的了解前方的地质现状，然后科学的制定防范办法，进而达到对施工质量进行有效提升的目的。

第二，为了确保施工期间的安全性，在本项目段隧道施工期间，还采用了必要的辅助施工手段。其中，针对超前大管棚，一般设于两端洞口，通过注浆来有效的对围岩自身承载能力进行提升，提高对结构的弹性抗力，科学的对结构受力条件进行改善。管棚钢管均采用Φ108×6mm 热轧无缝钢管，环向间距40cm，钢管设置于衬砌拱部，管心与衬砌设计外轮廓线间距大于20cm。针对超前小导管，其适用于隧道V 级以及Ⅳ级较差为围岩地段，如表2为围岩级别以及围岩特征表，通过小导管注浆来进一步的对围岩自身能力进行强化，不断提升其弹性抗力，有效对结构受力条件进行缓解。同时小导管采用外径50mm 长450cm 的热轧无缝钢管，横向间距为35 或者40cm，外倾角为15 度到20 度。对于超前锚杆，其一般设置在隧道中间的Ⅳ级围岩较差地段，采用长450cm 的20MnSiΦ25 螺纹钢筋形式[3]。

表2 围岩级别以及围岩特征表

3.3 坍塌处理

为了能够保证隧道施工工作的开展相对顺利，那么还应该强化对隧道局部坍塌的有效处理，科学的制定预防方案。一方面，隧道局部坍塌预防。应该对设计文件中的地质情况以及特点难点等进行深入的了解，开展施工实际地质描述，并随时与设计进行对比，能够对设计精准度以及意图进行合理的判断。并且，应该加大对地质超前预报的重视，有效的开展监控量测工作，保证能够提前的进行预测以及定量实测分析，确保及时提出变更要求，有效的对施工方案进行调整。如若施工中突然出现大涌水、大变形等情况，应该第一时间对施工方案进行改变，并且利用光面控制爆破等手段，尽可能的对围岩的扰动进行减小，保证能够让围岩变形问题得到控制。另一方面，洞内岩石类塌方处理。依照实践统计分析，洞内岩石类塌方规模通常为中小型，个别为大型塌方，一般塌方数量不会超过50 方。对于中小型塌方，从塌腔口可以观察到坍臂的稳定性，明确其是否需要制定清查方案，同时依照塌腔的矢跨比，科学的制定处理方案。如若塌腔矢跨比小于0.7时，可以采用WNF 方法进行处理，借助围岩暂时稳定状态，边清渣边处理，并利用喷锚支护，加固未塌地层。如若塌腔矢跨比大于等于0.7，可以选择WF 法进行处理利用。此外，对于大型塌方，可以采用“注浆+管棚”整体加固手段，设置止浆墙，然后充填注浆，完成之后，在管棚支护下利用短进尺，分步的开展施工，保证施工质量。

4 结束语

综合而言，在具体的浅埋软岩小净距隧道施工工作开展过程中，要想确保施工具有较强的安全性，能够有效的提高施工质量，那么就一定要强化对隧道围岩变形以及初期支护变形的把控，通过超前地质预报，能够对围岩变化规律进行有效的掌握，及时了解前方的地质情况。同时，加大监控力度，实时的掌握围岩变化，快速反馈信息，科学开展施工现场作业，通过优化施工方法，对支护参数进行调整，不断的对支护强度进行加大，主动进行二次加固注浆，提升地表防排水工作效率，保证可以有效规避地表水渗入隧道围岩，进而全面提升施工效果。