/超小凈距并行隧道施工工法（TGJGP-03·04-38）中鐵一局集團有限公司一、前言中鐵一局三公司承建的寧波招寶山公路隧道為超小凈距（3.4～4.2m）并行隧道，接受兩相鄰隧道同工序相隔確定距離平行施工；中巖墻接受水平全長注漿錨桿預加固；上半斷面接受光爆技術限制對地面建筑的振動，下半斷面接受限制爆破技術盡量不破壞中夾巖墻圍巖；開挖后立刻進行噴錨，格柵支護、二次襯砌，二次襯砌接受先仰拱后墻拱二次模筑混凝土技術，取得了成功。本工法是在1995～1998年寧波招寶山隧道施工過程中形成的。二、工法特點1．接受新奧法和限制爆破技術，以合理的開挖依次及開挖方法、初期支護緊跟、對中夾巖墻加固處理，確保了隧道圍巖和施工結構穩(wěn)定，施工平安牢靠。2．接受監(jiān)控量測信息技術指導施工，使施工處于受控狀態(tài)。3．接受中心巖墻法施工，具有確定的社會經濟效益。4．可有效地限制地面沉降，對四周環(huán)境影響小。三、適用范圍適用于Ⅲ級以上圍巖、兩并行隧道之間距離不小于3.4m（單線鐵路隧道為0.6B，雙線鐵路隧道為0.4B，三車道公路隧道為0.3B）的超小凈距隧道。四、工藝原理及關鍵技術超小凈距隧道施工以新奧法的基本原理為依據，以“短開挖、快封閉、強支護、勤量測”為指導。兩隧道依據地質狀況分先后施工，先施工圍巖較好的一側，掘進確定距離后再施工另一側隧道。兩者按同工序保持確定距離平行施工，將開挖面合理劃分單元，自上而下實施有序分部開挖，噴、錨、網、鋼格柵聯合初期支護，隨挖隨護，緊跟工作面。先開挖的一側隧道邊墻開挖后即對兩隧道中夾巖墻用水平全長注漿錨桿作預加固。初期支護、中夾巖墻和圍巖共同組成承荷體系，協(xié)同變形一承荷，充分發(fā)揮圍巖自身承載實力。建立監(jiān)控量測體系，實施信息化管理，保證施工過程處于受控狀態(tài)；依據時間一空間效應原則及量測信息實施混凝土襯砌。關鍵技術：橫向分部、縱向分序開挖技術，限制爆破技術，中夾巖墻穩(wěn)定及信息化施工技術。五、工藝流程（見圖1）六、施工要點（一）施工準備1．敷設風、水、電管線，修建施工便道，布置施丁現場，做好機具沒備、人員配置、材料準備。2．依據地質勘探資料和施工設計，詳細分析了解工程地質和水文地質狀況，細致編制施工組織設計，制定施工監(jiān)測支配。（二）并行隧道開挖施工依次（見圖2）先分部開挖圍巖較好一側的先行隧道，滯后確定距離分部開挖另一側隧道，以保證中夾巖墻穩(wěn)定，開挖分三部分進行，即上半斷面開挖確定距離后，中槽跟進，兩側墻滯后開挖。先行隧道開挖、初期支護及仰拱每個工序均要先于后行隧道確定距離，先行隧道上半圖1超小凈距并行隧道施工工藝流程斷面開挖后立刻進行初期支護，后行隧道上半斷面滯后先行隧道約50m距離平行推動。圖1超小凈距并行隧道施工工藝流程在先行隧道下半部完成之前開挖后行隧道上半斷面，有可能引起隧道拱腳部位巖體較大破壞，對開挖兩個隧道相鄰側邊墻不利，因此，需接受穿通中巖墻的預應力砂漿錨桿加固隧道相鄰側墻拱腳以上巖體，確保圍巖穩(wěn)定；同時強調，必需在先行隧道邊墻開挖、預加固兩隧道間巖墻、完成仰拱之后一段時問、隧道變形基本停止后，才能開挖后行隧道的邊墻部分。后行隧道初期支護及仰拱完成后，進行先行和后行隧道內層模筑混凝土襯砌施工。圖2超小凈距并行隧道分部開挖（單位：m）（三圖2超小凈距并行隧道分部開挖（單位：m）在上半斷面開挖中主要解決爆破振動劉四周環(huán)境的影響；在下半斷面的開挖中主要考慮確保中巖墻圍巖的穩(wěn)定和完整，以及限制后行隧道對先行隧道邊墻初期支護的影響。限制爆破振動主要接受限制裝藥量和分段微差爆破技術來實現。1．超小凈距隧道限制爆破開挖技術要點（1）為保證中巖墻的穩(wěn)定和平安，接受中槽先進，兩側預留光爆層的作業(yè)方法。（2）中槽靠中巖墻一側接受防振帶（預裂帶）降低爆破對中巖墻和先行隧道邊墻初期支護的振動影響。（3）頂留光爆層主爆孔的爆破應盡量為光爆孔創(chuàng)建臨空面，這樣有利于保證光爆效果和限制圍巖的爆松厚度。（4）平行隧道十一隧道開挖爆破時在另一隧道邊墻初期支護上引起的振動速度限制在1.5cm／s以下。（5）接受微差爆破技術時，考慮到爆破振動波形疊加作用的影響，時差可接受100ms。2．上半斷面開挖限制爆破接受微振動爆破進行施工，限制掏槽眼一次起爆藥量來降低振動強度，應用光爆技術提高爆破開挖質量，使上半斷面的周邊輪廓基本規(guī)整，減小中槽爆破對上半斷面的靠近及對中巖墻底腳部位圍巖的擾動。施工中應加強爆破振動監(jiān)測，依據監(jiān)測結果剛好調整爆破參數。一般單位耗藥量校q=0.6～0.9kg/m3限制。3．下半斷面開挖限制爆破（1）先行隧道下半斷面限制爆破首先必需嚴格限制其對中巖墻的破壞范圍和影響深度；其次要考慮其對后行隧道上半斷面圍巖及初期支護的影響程度，確保后行隧道上半斷面的平安；再次通過先行隧道的開挖，在進入中巖墻側開挖以前，找出能確保中巖墻穩(wěn)定及平安的爆破方法和爆破參數。一般單位耗藥量按q=0.4～0.5kg/m3限制。爆破開挖時中槽先進，兩側預留光爆層，為確保中巖墻平安，抵消中槽開后巖石應力釋放對中巖墻穩(wěn)定的不利影響，靠近中巖墻側預留光爆層的厚度應大于外側的厚度。丌挖必需在外側光爆層取得較好的爆破效果后起先。中槽開挖按常規(guī)爆破設計，設計中宜接受偏上的掏槽方法，兼顧掏槽和創(chuàng)建臨空面的作用。（2）后行隧道下半斷面限制爆破后行隧道下半斷面巖石爆破必需保證隧道中巖墻受到的影響限制在盡量小的范圍內，其單側圍巖的最大破壞范圍不得大于1m；先行隧道邊墻尤其是內邊墻的巖石和初期支護不能因爆破而受到損傷。（3）限制爆破原則接受光面爆破技術限制超挖，保證邊墻平整及對圍巖的影響深度；接受微差爆破技術限制振動的量值大小，以限制爆破對先行隧道邊墻的影響；接受預裂爆破技術降低爆破振動對圍巖的影響。（4）爆破開挖方法接受中槽先進、兩側預留光爆層的爆破方法。在中巖墻側布設防振帶，即布一列孔先爆形成一裂開帶在中巖墻和中槽主爆破區(qū)之間起降振作用，該列孔應用較小的藥量最先起爆。中巖墻側預留光爆層的厚度取4m左右，一方面有足夠的厚度保證中巖墻圍巖在中槽爆破后不至于因圍巖暴露時間過長、巖體卸荷及應力釋放使中巖墻巖體受損，另一方面又能創(chuàng)建較好的臨空面削減爆破振動影響并保證光面爆破的效果。施工中，外側預留光爆層和中槽爆破之間的距離，一般不超過2m，同時接受挖后速擴等措施來限制巖體變形，中巖墻側圍巖爆破后暴露時間限制在24h以內。4．光面爆破施工（1）鉆孔隧道邊墻光爆孔應有確定外插角，該外插角限制在5°以內，光爆后稍加清理后再鉆鑿下—循環(huán)的光爆孔，再進行初期支護。（2）裝藥光面爆破接受弱裝藥，用小藥卷和增大徑向不耦合系數的方法改善光爆效果，藥卷捆綁在導爆索上，用竹片固定使光爆藥卷正確定位于光爆孔內，同時將竹片靠近要愛惜的圍巖一側以改善光爆效果，由于預留光爆層一般有斜度，故底部不必加藥。（3）軟弱地層爆破參數的調整措施①適當增加主爆孔的裝藥量或減小主爆孔的最小抗拒線值，保證光爆層前的巖層有較大的拋出；②光爆孔運用高段別微差雷管，拉大主爆孔和光爆孔的起爆時差；③降低光爆孔的線裝藥密度，直至光爆孔內僅用雙股導爆索。（四）出渣運輸接受挖掘機裝渣，自卸汽車運輸。（五）初期支護初期支護接受噴錨構筑法，由拱架+全長注漿系統(tǒng)錨桿+鋼筋網+噴射混凝土構成的初期支護為主要受力結構。為保證中巖墻的穩(wěn)定及平安，在中巖墻處設單向全長砂漿粘結加固錨桿，錨桿用Φ22鋼筋，呈梅花形布置。1．初期支護施工程序為：測量定位→鉆孔→錨桿支護→噴混凝土→安設拱架→掛設鋼筋網→噴混凝土。2．通過對地質及支護狀態(tài)、隧道周邊位移、拱頂下沉、地表沉陷、拱架應力、錨桿拉拔力等的監(jiān)控量測，推斷支護是否穩(wěn)定和牢靠，必要時調整支護參數。3．開挖斷面達到要求尺寸剛好出渣后，立刻噴射混凝土4～5cm，打設錨桿，按設計要求安裝拱架、掛鋼筋網、分層噴射混凝土直到設計厚度。噴射時先噴拱架和巖面之間的間隙，再噴拱架四周，最終噴拱架之間，使拱架和開挖輪廓之間全部間隙充填密實。4．系統(tǒng)錨桿拱部用錨固劑錨固，兩側邊墻及中夾巖墻錨桿接受注漿機先注漿后打入桿體再焊接孔口端部墊板、封閉孔口的方法施工。圖3預應力錨桿安裝（單位：m）（六）圖3預應力錨桿安裝（單位：m）為保證中夾巖墻的穩(wěn)定及平安，在中夾巖墻起拱線以上設后張預應力錨桿，錨桿用Φ22鋼筋按設計預應力錨固。詳細做法是：在后行隧道上半斷面按設計位置鉆孔打穿巖體，鑿除桿體兩端混凝土弧線部分，使墊板和混凝土面密貼，張拉端設在后行隧道內，錨固端設在先行隧道內，由后行隧道上半斷面送入桿體，將錨固端的墊板和桿體焊接，并用噴射混凝土封閉孔口，用注漿機沿桿體向孔內注漿，注漿后用錨桿拉拔器立刻張拉至設計預加拉力，用扭矩扳手鎖定雙螺母，用噴射混凝土封閉孔口。預應力錨桿安裝如圖3所示。（七）防水層及模筑混凝土施工1．防水層設在噴射混凝土層和模筑襯砌混凝土之間，材料一般由土工無紡布及PE防水板組成，由于模筑混凝土是先墻后拱法施工，防水層的鋪設依次由墻到拱環(huán)向鋪設，搭接縫設在起拱線以上1.5m處。施做防水層時先在初期支護表面抹砂漿找平，再鋪設一層土工布和PE防水板。防水板布設在圍巖和襯砌之間，防止地下水從拱墻滲漏出；在防水層和圍巖之間加一層土工布，起緩沖愛惜作用，防止由于圍巖的凸凹不平，錨桿、鋼筋等帶有尖角的利器鑿穿防水板而影響防水效果，同時土工布有良好的透水性，還可對地下水起疏導作用。2．防水層鋪設完成以后，綁扎鋼筋，立模澆灌二次襯砌混凝土。二次襯砌施工應盡量接受整體式模板臺車施工，以提高工效和質量。七、監(jiān)控量測超小凈距并行隧道施工時，為驗證設計的正確性和施工方法的合理性，在施工中需進行巖體位移、圍巖壓力和層間接觸應力、噴射混凝土應變等量測，了解隧道開挖及支護過程中巖體松動狀況、圍巖壓力變更規(guī)律利支護結構的穩(wěn)定性等。主要施工監(jiān)測項目見表1。表1監(jiān)控量測項目序號量測項目量測儀器和工具測點布置量測頻率1圍巖及支護狀態(tài)地質描述及拱架支護狀態(tài)視察每一開挖環(huán)開挖后立刻進行2地表沉降水準儀和水平尺每10～20m一個斷面，每斷面7～11個測點H<2B時1～2次／dH<5B時1次／2dH>5B時1次／周3拱頂下沉水準儀、鋼尺等每5～10m一個斷面，每斷面1～3個測點4周邊凈空收斂位移收斂儀每5～10m一個斷面，每斷面3～5個點5聲波測試巖石聲波檢測儀選擇有代表性的斷面在拱腳位置布測點爆破后進行6掌子面前方地質預報陸地聲納在上半斷面進行測試每一循環(huán)均需進行7巖體垂直位移巖石地面撓度儀每10～15m一個斷面，每斷面布置3～5個測點H<2B時1～2次／dH<5B時1次／2dH>5B時1次／周8巖體水平位移單點位移計選擇有代表性斷面，每個斷面3組，每組4個測點9壓力鋼弦式壓力傳感器選擇有代表性斷面布置測點10混凝土應變鋼弦式混凝土應變計選擇有代表性斷面布置測點注：l.H為井挖面距量測斷的距離；B為隧道開挖寬度；2.地質描述包括工程地質和水文地質。量測的目的在于：①推斷地面變形及隧道內變形對四周環(huán)境、隧道施工平安的影響程度；②推斷中巖墻的受力變形是否影響中巖墻的穩(wěn)定。以此優(yōu)化設計，指導施工，確保施工平安牢靠順當。八、機具設備施工機具應依據地質、隧道斷面及長度配備。單口作業(yè)所需參考設備見表2。表2單口作業(yè)所需機具設備序號作業(yè)機具設備名稱規(guī)格型號單位數量備注1施工通風照明軸流式通風機低壓變壓器90-124V，20kw臺臺22通風掌子面照明2開挖空壓機兩臂臺車風鎬手持風鉆挖掘機裝載機自卸車潛水泵泥漿泵20m3CLJYl2.2G107655EX300ZL50CA141揚程50m100m3臺臺臺臺臺臺臺臺臺2210411442高壓供風鉆孔開挖鉆孔開挖出渣出渣抽水排污水3初期支護鋼筋切斷機鋼筋折彎機電焊機臺式鉆床混凝土噴射機攪拌機注漿機CQ40-FGW40-1BX-30024025TK-961JZC350DB6-101臺臺臺臺臺臺臺11311134二次襯砌攪拌站混凝土攪拌輸送車混凝土輸送泵插入式振動器模板臺車25m3JGC5270GJBHB60DZN35，ZN50自制臺臺臺臺臺1211025量測及測量儀器全站儀經緯儀水準儀塔尺收斂計巖石聲波檢測儀陸地聲納巖體地面撓度儀單點位移針鋼弦式壓力傳感器鋼弦式混凝土應變計地質羅盤地質錘錨桿拉拔器拓普康301J2C40CY-85BL-150B臺臺臺根個臺臺臺臺臺臺個個個11122111244111方向限制監(jiān)控量測九、勞動組織單口作業(yè)勞動組織見表3。表3單口勞動組織序號工作項目作業(yè)內容人數1開挖風鎬手兩臂臺車司機風鉆手裝藥起爆出渣4288122初期支護錨桿、格柵制作洞內焊接安裝錨桿混凝土噴射混凝土拌合6444113量測技術員測量工344二次襯砌立模灌注混凝土運輸混凝土攪拌站88265其他分隊長技術負責人專職平安員質檢員試驗員電工修理工機械、車輛司機幫助人員111122283十、質量限制制定工程創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃，設專職質量檢查人員，協(xié)作監(jiān)理工程師對原材料、各工序質量進行全面檢查。細致貫徹ISO9002質量標準，特殊工種實行持證上崗，實行全過程質量限制。（一）按規(guī)范施工，可詳細參閱公路、鐵路隧道施工技術規(guī)范及驗收標準。（二）嚴格限制進料及加工1、對混凝土骨料級配、含泥量及外加劑質量嚴格把關，堅持進一次料，抽查一次，不合格的堅決清退。拌制時嚴格按協(xié)作比計量，縮短運輸存放時間，隨拌隨用（一般摻速凝劑的混凝土待澆時間不超過30min。2鋼構件下料按1:1大樣為準，加工時盡量削減熱變形，加工完用模具檢驗校正，焊點強度應嚴格把關。3泵送混凝土應嚴格限制坍落度損失，嚴禁擅自加水，外加劑應嚴格汁量。（三）加強施廠管理1．努力削減超欠挖，噴射混凝土應嚴格按有關規(guī)范限制。2．以新奧法原理指導施上，定位和方向限制要有專人負責。3．加強監(jiān)控量測管理，剛好反饋信息，提高應變實力。4．格按爆破沒計打眼、裝藥、起爆，提高爆破質量。5．加強工序連接管理。十一、施工平安和環(huán)境愛惜1．爆破、量測人貝和專職平安員必需經過專業(yè)培圳并取得證書，方準上崗作業(yè)。2．必需加強全員平安意識教化，交叉施丁地段應設調度員加強調度。3．洞室升挖后縮短掌子面暴露時間，剛好施作初期支護。4．隨時對量測數據進行分析，依據信息反饋指導施工。5．緊急火工品嚴格按《爆破平安規(guī)程》及當地公安部門要求執(zhí)行。6．嚴格限制鉆爆施工工藝，提高施工管理水平，加強現場技術力氣，進行技術培訓，確保爆破技術方案得以廠的確施。提高爆破質量和水平，確保圍巖、中巖墻及四周環(huán)境的平安。7．抓強對車輛及人員管理，遵守交通管理規(guī)范，堅持文明施丁。8．加強洞內外電力、通風、給排水管線的管理，防止漏電、漏風傷人。9．加強機械保養(yǎng)修理，降低機械的廢氣排放，不符合排放標準的車輛不允許上路，噪聲大的機械改裝消聲器，十二、效益分析1．對鐵路的改造和復線建設，本工法的廣推應用對線路選線、沒計及施工具有確定的指導和借鑒作用，有確定的社會效益。2．劉于高等級公路和高速公路，接受本工法能解決為保持上、下行兩隧道大凈距而增加的困難，能少占地、改善公路途路狀況。3．本工法可