高速联络线小净距隧道施工技术要点

黄 胜

(上海公路桥梁(集团)有限公司，上海 200083)

随着我国公路交通的蓬勃发展，许多既有的高速公路已不能满足现有交通量需求，急需高速公路之间修建联络线路以提升各道路之间的联结能力和通行能力。在修建高速联络线过程中不可避免地会修建隧道工程[1]，隧道工程往往存在不良地质区段[2]，且双线隧道可能会面临小净距施工的问题，这决定了整条线路的工期。因此，不良地质区段内的小净距隧道的施工是整个工程的核心工程。以杭金衢至杭绍台高速联络线工程为依托，详细介绍了高速公路联络线隧道施工技术要点和小净距隧道施工中需要重点关注的问题。

1 工程概况

本工程来源是杭金衢高速与杭绍台高速的联络线工程，起终点分别连接了杭金衢高速公路和杭绍台高速公路。沿途线路经过杭州市萧山区所前乡、绍兴市柯桥区夏履镇和钱清乡等多个乡镇，道路总计全长22.78 km。

本项目作为两条高速之间的联络线，沿线地形条件较为复杂，隧道和桥梁的比例较高，共设置隧道10座，长度共6 906.5 m，其中长隧道长度为2 925 m，共1座；中隧道长度为2 169.5 m，共3座；短隧道长度为1 812 m，共6座。本联络线项目采用双向行车六车道的设计标准、上下行分离式的设计原则，设计速度拟为100 km/h，净宽为14.50 m。

其中赵坞隧道部分段落左右洞净距小于17 m，左右洞结构彼此间产生较大影响，按小净距隧道设计。赵坞隧道所在的地区处于低山丘陵地区，地形坡度大约10°～40°，隧址区轴线地面高程在48～124 m之间，地面最高点高程约为124 m，属于越岭隧道。赵坞隧道进洞口位于斜坡位置，左幅轴线与坡面相交角度较小，右幅轴线与坡面相交角度较大；隧道洞身周围地形地势地貌差异性较大，坡度大，局部基岩出露，基岩完整性较好，岩质硬，锤击声脆，发育大量植被。出洞段位于丘陵斜坡，轴线与坡面大角度相交，洞口外缘为沟谷，沟谷两侧基岩破碎，呈碎石土状。

2 高速联络线隧道施工技术要点

2.1 施工方案

针对线路上不同围岩等级的区段，将分离式隧道(A型)的施工方法分为两种，针对明洞施工采用明挖法进行施工，针对暗洞则根据新奥法施工的特点拟定各不相同的隧道施工方案。

Ⅴ级围岩区段：采用管棚注浆或小导管注浆超前预支护，拱部预留核心土环形导坑开挖法施工。施工中必须将初期支护及时落地封闭，以保证初期支护结构的承载能力，如果有必要应当设置临时仰拱，以确保已完成的初期支护结构的安全。在初期支护完成后应当马上施工二次衬砌仰拱，并进行仰拱回填，然后根据监控数据信息及时施工二次衬砌。Ⅴ级围岩较厚土层及全风化岩层洞口段、较严重浅埋偏压洞口段、洞身大型富水断层破碎带等路段采用双侧壁导洞法施工。

Ⅳ级围岩区段：超前锚杆支护，采用台阶法的开挖方法进行施工，每步台阶的长度一般控制在10～30 m，开挖循环进尺应当按照每榀初支拱架间距进行，二次衬砌仰拱和仰拱回填应当紧跟初期支护工期，二者应当同时施作。

Ⅲ级围岩区段：采用全断面法开挖。

2.2 隧道防排水

联络线隧道建设施工过程中应切实做好隧道内部的防水和排水工作。针对隧道结构的渗漏水问题，应当重点关注初期支护的防水效果，以衬砌结构自防水能力为主体，其中以施工缝和变形缝的防水效果为重点，辅助以注浆防水和防水层等措施，防水参数及措施见表1。隧道设置中央排水沟，衬砌背后设置纵向、环向盲管，通过横向排水管将地下水引入中央排水沟，最终通过中央排水沟排出洞外。针对渗透进隧道内部的涌水，应当在隧道两侧路肩部位同时设置预制暗沟将水排出洞外。

表1 隧道工程防水设防表

2.3 支护措施

本项目涉及到的隧道较多、较长，部分隧道处于地质条件差的Ⅴ级围岩地段，在设计中采用多种辅助工程措施相结合，以确保施工安全。隧道涉及到的辅助工程措施主要有如下几项。

(1)超前长管棚注浆预支护

超前长管棚注浆预支护应当设置在隧道进、出口位置处的Ⅴ级围岩地段，本项目中长管棚采用了壁厚为6 mm，外径为108 mm的无缝钢管，钢管之间的环向间距为40 cm，纵向外插角为1°～2°。管棚应采用管棚机打设，以确保施工质量。

(2)超前小导管注浆预支护

超前小导管注浆预支护应设置在隧道洞身的Ⅴ级围岩段，本项目中采用了外径为42 mm，长为450 cm，壁厚为4 mm的无缝钢管，在钢管距尾端不小于50 cm范围内外钻Φ6 mm压浆孔。钢管之间的环向间距约为40 cm，外插角应当控制在15°左右，尾端支撑于钢架上，每两排小导管纵向搭接长度不应小于1.0 m。

(3)超前锚杆支护

超前锚杆支护应设置在隧道Ⅳ级围岩区段，Ⅲ级围岩紧急停车带扩大断面及杨家山隧道Ⅲ级围岩段。锚杆的直径为22 mm，长度为450 cm的HRB400钢筋，环向间距40 cm。实际施工时锚杆的方向应当根据岩体结构面情况具体分析确定，使锚杆尽可能穿透更多的结构面。

(4)侧导坑开挖

对于Ⅴ级围岩浅埋、富水、偏压较严重路段建议采用双侧壁导洞法开挖，每循环进尺控制在0.5～1.0 m左右，以求减少对围岩的扰动，减小隧道收敛变形。

2.4 隧道爆破控制

本项目隧道数目较多，且隧道洞口附近敏感点较多，如山联隧道进出洞口、赵坞隧道进洞口外约200 m为山联村大片民房，姜梅尖隧道出洞口外200 m为永顺电子厂厂房，古城隧道进洞口上方两座高压铁塔，进洞口外150 m为镜湖山庄别墅区等等。隧道暗挖段施工中应采用机械开挖或微差爆破的方式进行。隧道进出洞口段需采用短进尺机械开挖，而其他段落的爆破开挖则必须严格限制控制爆破施工中的震动效应，宜采用微差爆破，而且起爆时间间隔应控制在不小于100 ms，安全速度控制在1.2 cm/s以下，预裂爆破，炸药应当采用低威力、低曝速炸药。上述敏感点在爆破开挖施工时，应严格按照《爆破安全规程》(GB6722—2014)[3]的相关要求进行，以确保现有建筑物的安全。

3 小净距隧道施工控制重点

3.1 小净距隧道划分原则

本项目中赵坞隧道、越王峥隧道、姜梅尖隧道部分段落左右洞净距小于17 m。古城隧道、型塘隧道左右洞净距约9 m，左右洞结构彼此间产生较大影响，应当按小净距隧道设计。

根据并行隧道结构相互影响程度，将小净距隧道划分为三种不同的情况进行设计，并指定相应的应对措施。小净距隧道三种情况分类划分见表2。

表2 小净距隧道分类规则表

3.2 小净距隧道衬砌结构

将小净距隧道双洞间的相互影响程度划分为严重影响、中等影响、轻微影响三个层次，分别以A、B、C代表。C类隧道按分离式隧道设计、施工，但需控制爆破振动速度计开挖步序。A、B类隧道分别从中夹岩体、初期支护、二次衬砌三个方面采取加固措施。

根据本项目隧道净距情况，A、B类小净距隧道按不同地质情况划分各类衬砌类型见表3。

表3 小净距隧道衬砌类型表

以V级围岩中衬砌类型SA5X-JQA为例，采用管棚或超前小导管超前支护的方式，初期支护。(1)采用φ25×5先锚后灌式中空注浆锚杆，长4.5 m，纵环间距0.5 m×1.0 m；(2)钢筋焊接网双层φ6@15×15；(3)喷混凝土28 cm C25喷混凝土；(4)钢拱架I22b，@0.5 m。二次衬砌(1)拱、墙和仰拱均采用65 cm C30模筑钢筋混凝土。对于中夹岩同样需要采取加固措施，φ42×4注浆小导管(长5.5 m，纵环间距0.5 m×1.0 m)+小导管注浆(长5.5 m，纵环间距2.0 m×1.0 m，平插角45°)。

3.3 小净距隧道施工方案

小净距隧道段的施工爆破过程应当采取特殊设计，实际施作过程中应严格监测、记录并控制钻爆强度，使爆破活动符合现行的《爆破安全规程》[3]规定。为确保施工的安全性，先行洞与后行洞掌子面错开距离大于2倍隧道开挖宽度，后行洞施工爆破中爆破震速宜小于15 cm/s，相邻爆破分段起爆间隔时间应大于100 ms。

4 结 语

新时期下，我国高速公路联络线隧道项目建设数量的显著增多，越来越多的隧道项目可能处于不良地质，小净距隧道更是不可避免地会出现，施工单位必须提前对施工区域开展系统的地质环境勘察，在施工环节中规范小净距隧道开挖、支护、防排水和衬砌施工各项施工工艺，加强施工过程的建设质量管控，针对高速公路联络线隧道建设施工应该进行严格规范的管理，提升高速公路联络线隧道建设的施工质量，为我国在不良地质下小净距高速公路隧道工程的发展积累更多经验。