文章编号:1004—5716(2004)10—0111—05中图分类号:U452125 文献标识码:B
齐春峰
(中南大学土建学院，湖南长沙410075)
摘 要：介绍了小净距隧道中夹岩体加固技术及特殊地质段的处理措施。
关键词：隧道；中夹岩加固技术；技术要求
1 小净距隧道钻爆开挖要求
小净距隧道钻爆施工质量直接关系到隧道施工的成败，因此有必要采取对钻爆施工进行严格的监测和控制。
1.1 基本要求
(1)根据《爆破安全规程》G B6722-86规定，交通隧道安全震动速度标准为V≤15cm/s。因此，为确保开挖第二座隧道时第一座隧道衬砌的安全，应将第一座隧道衬砌处震动速度控制在15cm/s以内。此外，对
于Ⅱ、Ⅲ类围岩有良好支护时，震动速度应控制在10cm/s以内；对于Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩有良好支护时，震动速度应控制在20cm/s以内。以上标准还可根据施工现场震动测试结果进一步调整。
(2)为避免爆破震动波的叠加，必须采用微差控制爆破，各段起爆时间应根据震动测试确定，或按经验以大于200ms为宜。 1.2 测试方法
(1)震动速度V的测定。采用震速测试仪，对隧道周壁围岩震动进行测试。
(2)爆破震动持续时间的测定。1.3 测试、施工注意事项
(1)先行洞的测试数据除了控制本隧道开挖的爆破震动符合规范外，还可用于对后行洞的爆破药量进行估算。但根据计算和众多测试表明，在先行洞同一断面、同一位置处，同等药量在距此断面相同距离处在先行洞和后行洞的岩体中引爆，测得的震速有较大的差异。由于先行洞已开挖，后行洞引起的爆破震动将是先行洞开挖时引起震动的2～6倍，最大可达12倍。因此，利用先行洞开挖测定的震动数据对后行洞的爆破参数进行设计时，应特别注意;
(2)根据多座隧道爆破震动测试结果，预裂爆破、光面爆破与普通爆破相比，爆破引起的(质点)震动速度可降低10%～50%，因此小净距隧道施工中应尽量采用预裂爆破和光面爆破技术。
2 中夹岩体加固技术
小净距隧道设计、施工是基于岩体力学角度来考虑，充分利用隧道的自承、自稳能力，通过围岩加固措施使隧道修筑达到合理和经济。
中导洞开挖支护的同时在左右主洞永久性边墙位置开挖左右导洞，掘进方法与安全措施同中导洞。支护左右永久性边墙时完全按照设计要求喷射C20砼。
3.3 中隔墙衬砌
中隔墙设计为C20片石砼，其片石含量20%。
立模：在立模前进行精确测量，中隔墙衬砌采用组合钢模板，支撑为钢立柱加横向木支撑，基础与墙身分两次立模灌注，以6m 为一组灌注长度，采用2m×1m大型模板以保证中隔墙外观质量。
砼施工：砼施工前在实验室根据正交实验法确立配合比，在现场进行试配，最后确定合理配合比为水泥∶砂∶碎石∶水灰比∶减水剂=1∶1.91∶2.99∶0.518∶0.01。
这组配合比的R28:30符合设计要求。
砼的运输:C20砼生产采用J S500强制式搅拌机，出料量为500L，人工配料，砼运输采用输送车运送到洞口后，用HB T30砼输送泵送料入模，每30cm一层，加入的片石要求距模板>15cm，间距4-6cm，砼振捣采用插入式振捣棒，振捣密实，振捣时采用排列式步点，防止漏振、过振。
3.4 主洞扩挖及支护
中隔墙衬砌达到强度后，进行左右导洞扩挖作业，按设计尺寸扩挖成主洞。
施工方法同中导洞开挖，测量放线准确。短钻杆打眼、少装药，光面爆破。根据围岩情况调整参数，把超欠挖控制在最小范围内。
扩挖后支护紧跟，按设计用C20砼喷 ，严格按配合比施工。
3.5 二次衬砌
博山2#隧道采用新奥法施工，在主洞扩挖时按设计进行围岩测量，在收敛数据达到要求后，安装防水板进行衬砌。衬砌采用衬砌台车，严格控制二衬厚度，砼施工同中隔墙。
4 体会
(1)改顺序作业为平行作业，加快了工程进度。
(2)本施工方案可为以后类似隧道施工提供借鉴。
(3)中导洞施作100m后，开始左右洞施工，是可行的，不用等到中导洞贯通后，再进行左右洞的施工。
(4)施工开始前，一定要现场勘查，确定最优方案，不能默守陈规。
(5)左右隧道开挖时中隔墙防护工作还有待与业主、设计、监理及施工单位共同探讨。
总第101期2004年第10期
西部探矿工程
WEST-CHINA EXPLORA TION EN GIN EERIN G
series No.101
Oct.2004
2.1 中夹岩体预加固
中夹岩体预加固措施适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩段。
(1)为充分保障中夹岩体的完整，在严格控制爆破的前提下，根据工程地质及水文地质条件，采用超前小导管预注浆技术对中夹岩体进行预加固。 (2)注浆材料应根据地质条件、涌水情况及浆材的适用性确定。同时考虑到小净距隧道中夹岩体完整稳定的重要性，一般围岩段(涌水量不大)采用稳定性、粘度、可注性、结石强度及抗渗性均较好的超细水泥单注浆；特殊地段(富含地下水)采用超细水泥与水玻璃双注浆。
超细水泥可以以超细水泥浆液(单液)形式注入，也可以根据需要和水玻璃材料以任何比例混合(双液)的形式注入。
表1为超细水泥浆液的常用配比。
表1 超细水泥浆液的常用配比
项目
超细水泥浆液
123
注入形式单液双液
超细水泥(kg)200120150
外加剂(L)2 1.2 1.5
3号水玻璃(L)200200
stc2052
水(L)931759749
凝结时间4～8h1～3min 固砂体抗压强度(MPa)7天龄期71 3.5
(3)超前小导管预注浆的施工应符合下列要求:
①导管采用 42～ 48壁厚4～5mm的无缝钢管，长度为5m。管壁每隔10～20cm交错钻眼，眼孔直径宜为6～8mm。
②沿隧道纵向开挖线向外以10°～15°的外插角钻孔，将小导管打入中夹岩体内。小导管环向间距40cm，排间距2.4m。
③小导管注浆前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射厚为5～10cm的混凝土封闭。
硫芴④注浆压力应为0.5～1.0MPa，必要时可在孔口设置止浆塞。止浆塞应能承受规定的最大注浆压力或
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水压。注浆过程中应根据地质情况、注浆目的等控制注浆压力。
⑤注浆后至开挖前的时间间隔，视浆液种类而定，一般宜为4～8h。开挖时应保留1.5～2.0m的止浆墙，防止下次注浆时孔口跑浆。
⑥注浆结束标准是指某个注浆孔注浆达到如下注浆效果时：注浆压力逐步升高，当达到设计终压并继续注浆10min以上；与设计注入量大致接近。
⑦注浆机具设备应性能良好、操作简便，并应满足使用的要求。
⑧注浆效果检查：所谓注浆效果是指浆液在中夹岩中的实际分布状态与设计注入范围的吻合程度及注浆后复合土质参数的提高状况。超前小导管预注浆的目的是为了提高中夹岩体的承载力，那么可考虑采用荷载试验(钻孔)及声波探测仪探查中夹岩实际注浆效果，测定承载力，估算变形模量、粘力、内摩擦角、相对密度、弹性波速度等。如未达到要求，应进行补注浆。
(1)预应力锚杆施工要求:
①锚杆可采用普通砂浆锚杆、中空锚杆、自进式中空锚杆。在锚杆孔自稳性较好时，可采用普通砂浆
锚杆。在锚杆孔自稳性较差时，宜采用中空锚杆或自进式中空锚杆。除上述锚杆外，还可采用专用预应力锚杆。
②锚杆制作和打设长度应随锚杆位置不同而变化。
③单根锚杆长度应比设计中夹岩厚度加两侧喷射混凝土厚度长50cm。
④锚杆孔打设深度应比设计中夹岩厚度加两侧喷射混凝土厚度长25cm。
⑤由于施工现场工作空间有限，锚杆应分成多段加工，采用连接套进行连接安设。因此，在锚杆制作过程中应充分考虑不同位置处锚杆安设空间大小，以便正确确定锚杆分段长度。
⑥锚杆两端应预加工长度>30cm的螺纹，并配备相应尺寸的垫板和螺帽。垫板和螺帽必须满足预加应力强度要求。
⑦插入孔内一端的螺纹段杆体应用塑料膜包裹，以保护螺纹不被砂浆粘结。
⑧锚杆应采用全长粘接型设计，砂浆灌注必须饱满。
⑨砂浆应采用早强砂浆。砂浆在15℃～25℃条件下,24h强度应达到设计强度的20%。
⑩锚杆应水平打设，垂直和水平偏角应<±3°。
λϖ锚杆张拉应力应通过螺帽紧固措施施加，螺帽紧固应采用自控扭矩(电动)扳手进行，以准确控制张拉力大小。
(2)普通砂浆锚杆施工工序:
①先行洞开挖;
②安设钢拱(格栅拱)、喷射混凝土、安设砂浆锚杆;
③(24h后)加设垫板并用螺帽将垫板拧至紧贴喷射混凝土表面;
④后行洞开挖至锚杆处，露出锚杆端头;
⑤安设钢拱(格栅拱)并喷射混凝土至设计厚度;
⑥将锚杆加垫板，用螺帽拧紧，用扭矩扳手施加应力至设计要求;
⑦先行洞锚杆采用扭矩扳手施加应力至设计要求。
(3)中空锚杆和自进式中空锚杆施工工序:
①先行洞开挖;
②安设钢拱(格栅拱)、喷射混凝土、打设锚杆并注浆;
③(24h后)加设垫板并用螺帽将垫板拧至紧贴喷射混凝土表面;
④后行洞开挖至锚杆处，露出锚杆端头;
⑤安设钢拱(格栅拱)并喷射混凝土至设计厚度;
⑥截除锚杆钻头;
⑦将锚杆加垫板，用螺帽拧紧，用扭矩扳手施加应力至设计要求;
⑧先行洞锚杆采用扭矩扳手施加应力至设计要求。
(4)硬岩及软岩段两种专用预应力注浆锚杆施工工艺：为充分利用围岩自承能力，控制围岩的变形，更有效地保证围岩的稳定，对小净距隧道中夹岩体，可施加适当的预应力，综合改良其岩体。对于破碎硬岩的中夹岩体，必须通过锚杆对围岩施加足够的预应力，以防止中夹岩变形而失稳，以保证隧道的稳定；对于软弱
211西 部 探 矿 工 程
Oct.2004
No.10
围岩，一般利用围岩变形使锚杆受拉，被动提供足够的支承力以保证围岩的稳定，但如能主动施加一定的预应力，将取得更好的效果。现介绍适用于破碎硬岩和软弱围岩的两种预应力注浆锚杆施工新技术。
核桃清洗机①硬岩段预应力注浆锚杆:
结构特点：适用于硬岩的预应力注浆锚杆由预应力内锚头、张拉段、
(自由段)和外锚头组成，并以中空的杆体连接，各个组成部分又配有相应的配件以实现其功能。见图1
。
图1 硬岩段预应力注浆锚杆
施工工艺:
预应力锚头安装：采用风钻钻孔并彻底清底;
将锚头装入锚孔，用戴好搅拌器的锚杆杆体将其送入锚孔孔底；启动装在锚杆杆体尾端的风钻，带动杆体旋转冲击30±5s ，匀速推进至锚孔孔底；卸下风钻，装上止浆阀。预应力锚头固化前，杆体不得移动或晃动。
预应力施加:30min 后，安装预应力专用垫板和专用锚具；采用专用工具拧紧锚具上的螺帽达到设计所需预应力即可。管式热交换器原理图
锚杆注浆：同普通中空锚杆。②软弱段预应力注浆锚杆:
结构特点：按杆体结构区分，主要有内锚段、张拉段和外锚段组成。见图2。
图2 软岩段预应力注浆锚杆
施工工艺:
预应力锚杆安装：采用风钻钻孔并彻底清孔；在锚杆内锚段杆体的端部戴上锚头；将戴好锚头的锚杆装入锚孔，并通过锚头将其固定在锚孔中；将止浆塞装上锚杆，并将其送入锚孔孔口以内。
注浆：为获得充分的抗拔力，从而为锚杆提供足够的预应力，应采用较稠的浆液进行注浆。
茂发跳跳糖预应力施加：注浆结束24h 后即可进行预应力施加；安装预应力专用垫板和锚具；采用专用工具拧紧锚具上的螺帽达到设计所需预应力即可。
③预应力锚杆对中夹岩体的加固作用:
增大岩体抗拉(抗剪)强度，从而增大岩墙的极限抗拉、抗剪
强度。
随着岩体水平方向的变形，将增大对岩体变形的水平约束，相应增大中夹岩体的极限强度。
预设的两隧道中夹岩墙的水平预应力锚杆，在第二座隧道可挖爆破时，将预加固第二座隧道内侧边墙的岩体。
2.3 极软弱岩体内中夹岩体的加固技术
隧道围岩中部分地段多为破碎带及强风化带、破碎带交汇部位。构造及风化节理密集，节理面组合杂乱，块体间多数为泥质充填。此类地段类似Ⅰ类围岩段。这些极软弱的岩体分布在小净距隧道中夹岩体中，仅靠水平贯通预应力锚杆及预加固措施还不够。针对这些极软弱岩体段，在两隧道相邻拱部的格栅拱架或型钢架下设置槽钢纵向托架，同时边墙的格栅拱架或型钢架加密设置为0.5m 一榀，并及时完成喷射混凝土层，利用这种较强大的钢筋混凝土的侧墙支护，提高中夹岩处隧道拱脚支承荷载，转移和减小中夹岩的应力。
3 特殊地质段的处理措施
小净距隧道的设计思想是采用梁柱法或中壁法，保留中夹岩墙，并立足加固、稳定围岩和利用围岩自身承载力。因此，对特殊地质条件下的施工及处理措施提出了更高的要求。
(1)当小净距隧道通过膨胀性围岩、含水未固结围岩、溶洞、松散地层时，应采用辅助方法施工，特别要保护好围岩，尽量减小两隧道间中夹岩体的破坏，应对围岩进行预加固、超前支护或止水。
(2)特殊地质段隧道施工，应以保护中夹岩体的稳定完整为
前提，并将“先治水、断开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳前进”作为指导原则。隧道选择施工方法时，应以安全为前提，综合考虑隧道工程地质和水文地质条件、小净距隧道断面型式、尺寸、埋深、施工机械设备、工期和经济的可行性等因素而定。同时应考虑特殊地质段围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成工程失误和增加投资。
(3)特殊地质段隧道，除大面积淋水地段、流沙地段、穿过未胶结松散地层，施工时应采取相应的措施外，均可采用锚喷支护施工。爆破后如开挖工作面有可能坍塌时，应在清除危石后及时喷射砼护面。如围岩自稳性较差，开挖难以成形，可沿设计开挖线进行超前支护。锚喷支护后仍不能提供足够的支护能力，特别是通过观测中夹岩墙有可能遭到破坏时，应及早装设钢加强支护。(4)当采用构件支撑作临时支护时，支撑要有足够的刚度和强度，能承受可挖后的围岩压力。围岩出现底部压力，产生沉降现象时应加设底梁。当围岩极为松散破碎时，应先护后挖，暴露面应用支撑封闭严密，根据现场条件，
结合超前支护形成联合支撑。支撑应迅速、及时，从而充分发挥构件支撑作用。
(5)对于极松散的未固结围岩和自稳性极差的围岩，当采用先护后挖法仍不能开挖成型时，宜采用压注超细水泥浆或化学浆液的方法，以固结围岩，特别是中夹岩体，提高其自稳性。
(6)加强信息化施工。利用各种手段查明前方不良地质，避免出现塌方等工程灾害。首先加强隧道工程地质工作，及时掌握掌子面揭露段软弱岩体并推延到前方，并采用地质预报方法或仪器搞清掌子面前方软弱岩体的位置。在开挖隧道侧壁导坑后，绘出起拱面的地质平面示意图，以指导两隧道中夹岩体采取的施工措施。
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11 2004年第10期
齐春峰：小净距隧道关键施工技术
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