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摘要：小净距隧道是一种新型隧道形式，与分离式隧道、连拱隧道相比具有适应性强的优势。本文以重庆轨道交通悦来站至王家庄站区间隧道为例，对小净距隧道的施工工艺技术及其应用进行了详细的介绍，分析了小净距隧道的前景。
关键词：小净距隧道；施工技术；悦王区间隧道；问题及前景
连拱隧道解决了隧道建设中最小间距要求带来的展线问题，但在施工方面存在难度大、周期长等缺点。小净距隧道是一种介于分离式隧道、连拱隧道之间的新型隧道，解决了分离式隧道接线难度大、占地面积广等缺点，还克服了连拱隧道工期长、造价高、难度大的问题，在公路隧道建设中得到了广泛的应用。
1悦王区间隧道概况
悦王区间隧道即为重庆轨道交通十号线悦来站至王家庄站区间及王家庄车场出入段线隧道，此段隧道均为暗挖隧道，且大部分为深埋隧道，只有局部地段为浅埋。悦王区间长度为1611米，而出入线隧道则为一千二百多米，平面布置三个隧道以及一处长达二百四十米的施工通道，施工通道与区间隧道正交。悦王区间隧道工程范围包括隧道开挖、初期支护、临时支护、临时通风排水用电、二衬施工等。悦王区间隧道工程的原始地貌是构造剥蚀丘陵，地形起伏较大，地质构造简单，无断层通过，地质条件稳定，具有0～7.8米厚的覆盖层，下伏基岩岩体比较完整。悦王区间隧道工程的总体施工难度不大，施工的重难点主要是小净距隧道施工。表1为悦王区间隧道部分里程段的隧道围岩性质及分级。
表1
2施工工艺技术及应用
2.1开挖
悦王区间隧道工程的施工总体布置为从施工通道进入正线施工后先进行十号线左线隧道的施工，之后再进行王家庄停车场出入线的施工，最后再进行十号线右线隧道的使用，当各个作业面都打开后，进行正常施工。基于工程施工场地的地理条件，该段隧道施工始终遵守“短进尺、弱爆破、多循环、强支护、早封闭、勤测量”的原则。悦王区间隧道围岩主要是砂岩、砂质泥岩，岩体比较完整，分级在Ⅲ级到Ⅳ级之间，采用钻爆法开挖，并根据掌握的各段隧道断面尺寸、围岩情况以及监控量测数据选用合适的施工方法。悦王区间隧道施工采用的方法具体情况如下所示。首先，单洞单线隧道：若围岩比较完整，且监测数据在一定范围内可控，则选择全断面法；若钻爆法开挖后围岩完整性差，且容易破碎、掉块，同时监测数据不稳定，则选择CRD法。其次，单洞双线隧道：若围岩比较完整，监测数据可控，则选择台阶法；若围岩较不完整，且易破碎、掉块，监测数据稳定性差，则选择CRD法。最后，单洞三线隧道：若围岩比较完整，监测数据在控制范围内，则选择CRD法；若围岩较不完整，且处于容易破碎、掉块的状态，监测数据稳定性较差，则选择双侧壁导坑法。
速调开挖需要考虑开挖方法、开挖次序、断面开挖滞后距离等多方面的问题，其中开挖方法的选择是建立在工程安全性的基础上的，同时还需考虑围岩情况、施工单位能力、施工设备等多种因素。小净距隧道的施工方法除了上文提到的台阶法、双侧壁导坑法、CRD法、全断面法外，还包括单侧壁导坑法、CD法、预留光爆层法等。已有的小净距隧道工程资料的调查结果显示，台阶法的应用率较高，而全断面法的应用率最低，CD法、CRD法的应用率稍高于全断面法，侧壁导坑法的应用率虽然比台阶法低，但比CD法、CRD法高。
台阶法被广泛应用的原因是施工设备简单、工序组织较易、费用低、适用性强。台阶法与侧壁导坑法组合使用可进行Ⅲ级、Ⅳ级围岩先行洞的开挖；与预留光爆层法组合使用则可用于高级别围岩施工。弧形预留核心土台阶法可用于预加固处理后的Ⅴ级围岩和洞口段套拱加固后破碎围岩的开挖施工。侧壁导坑法的优点是能有效减少开挖跨度，这种施工方法会将开挖断面分成几部分处理，适用于开挖围岩破碎的Ⅳ级、Ⅴ级围岩。采用侧壁导坑法还对中间岩柱加固施工有利。CD法、CRD法的优点是具有中心隔墙，能对地面发挥支撑作用，避免地面出现沉降，这两种施工方法适用于Ⅴ级、Ⅵ级软弱围岩，主要应用于一些对地面沉降控制具有严格要求的小净距隧道施工。对于围岩较完整，且具有较强自稳能力的Ⅰ级、Ⅱ级围岩，建议使用全断面法，这种施工方法具有速度快的优点。高级别围岩对爆破振动影响控制要求较严格，影响范围要求控制在几米的小净距隧道工程中，应选择预留光爆层法进行施工，这种施工方法通过超前导洞临空面降低爆破振动对围岩的影响。
在小净距隧道开挖过程中，还需要着重考虑两隧道开挖掌子面间滞后距离（Lr）对相邻隧道的影响。到目前为止，已经由许多科研人员对滞后距离对相邻隧道造成的影响进行了研究，得出了这样的结果：随着Lr的增大，增加的荷载更多的施加于前行洞。因此，为了确保隧道掘进施工的稳定，尤其是被施加更多荷载的前行隧道，在开挖过程中应科学的把控滞后距离。避免滞后距离过大导致隧道坍塌，或是滞后距离过小导致显著的叠加效果。中国在Lr方面的计算研究比较少，滞后距离的选择通常以已有工程经验为依据：Ⅵ级围岩的滞后距离应控制在30～40米，Ⅴ级围岩的开挖滞后距离需大于40米。进行数值模拟结合模型试验可以实现对滞后距离的进一步研究，有利于实现对现场施工的科学指导。
基于小净距隧道布线的特性，一些地形复杂的施工场地经常会碰到浅埋、偏压，错台、交叠的小净距离也不少见。为了优化小净距隧道的工程质量，应科学的确定开挖次序，综合考虑地形、地质、空间条件等因素。有限元模拟计算、模型试验、工程实践检验得出了以下结论：小净距隧道施工中，后开挖隧道对先开挖速的影响比先开挖隧道对后开挖隧道的影响更大，根据这一结论，当两孔隧道地质条件不同时，应先开挖地质条件较差的隧道；而偏压隧道应先开挖浅埋隧道（适用于同一水平面的隧道）；三孔隧道的情况比较复杂，其开挖次序应结合具体情况决定。
2.2中间岩柱加固
双向爆破的振动会对中间岩柱产生影响，为此，中间岩柱受力情况较复杂。由于岩柱体在相邻隧道开挖中对掌子面及围岩稳定性具有重要影响，在施工过程必须才措施保证其稳定性。中间岩柱加固是小净距隧道设计、施工的关键技术。已经在工程中得到应用的中间岩柱加固措施包括注浆预加固、长锚杆及对拉锚杆加固。选用中间岩柱加固方法时应考虑围岩类型、岩柱厚度、爆破影响等多方面的影响作用。在上文提到的几种中间岩柱加固方法中，被广泛采用的是注浆预加固法。注浆预加固单独应用可加固间距较大的隧道的中间岩柱，与长锚杆和对拉锚杆联合使用可加固间距较小的小净距隧道中间岩柱。注浆预加固法可以显著提高低级别围岩的参数，优化围岩抗拉强度。裂隙发育的岩体经过注浆预加固处理后裂隙、软弱结构面被浆液填充，从而固结，不容易被应力波破坏，岩体的抗剪强度也得到了显著的提升。级别高的围岩可注浆性相对较差，选用注浆预加固法对其进行加固时应慎重考虑。通常情况下，对于厚度小于六米的中间岩柱采用对拉锚杆进行加固。而厚度超过六米的则采用增长系统锚杆的加固方法。对拉锚杆的水平预应力可以使中间岩柱的裂隙密合，并对岩体内部质点的位移产生明显的阻止作用，从而避免岩体出现拉伸破坏，使岩体的抗拉强度、抗剪强度得到提升。软弱围岩的变形情况比较严重，预应力损失比较严重，采用预应力锚杆对其进行加固与采用普通对穿锚杆进行加固取得的效果相近；而高级别的围岩变形小，因此预应力锚杆加固效果也更好。预加固使岩墙水平方面受到的侧向约束增加，从而使岩体的抗拉强度提升，能有效提升中间岩柱支承力。
2.3爆破控制
低级别围岩的小净距隧道施工区别在于开挖方法，而高级别围岩的区别则在于爆破控制。中间岩柱会受到双向爆破的震动影响，是爆破施工的主要承载体，为了保证中间岩柱的安全与稳定，应进行有效的爆破控制。
3小净距隧道的前景
小净距隧道与连拱隧道和分离式隧道相比具有显著优势，但其在工程实践中仍存在一些问题。如小净距隧道的规范规定，比分离式隧道最小净距要求更小的隧道被定义为小净距隧道，而净间距为两米和二十米的隧道虽然都属于小净距隧道，但在双洞施工影响程度、中间岩柱加固方面都存在很大的差别。随着公路建设的迅速发展，隧道的应用越来越广泛，越来越普遍，小净距隧道的应用前景十分广阔，其必将成为我国隧道的重要组成部分。
4小结
作为一种新型隧道形式，小净距隧道在设计、施工等方面都存在许多需要钻研、解决的问题，要想充分发挥小净距隧道的优势，必须统筹兼顾，将理论研究与工程实践并重，不断发展完善小净距隧道的施工技术。
参考文献
[1]余龙，王养锋，辛红园等.高海拔软弱围岩条件下小净距隧道施工技术[J].青海交通科技，2017，（3）：113-121.
[2]王建清，童建龙.高速公路扩建工程小净距隧道施工技术[J].建筑工程技术与设计，2014，（17）：642-642.
论文作者:陈如华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/15
标签：隧道论文; 围岩论文; 导坑论文; 区间论文; 断面论文; 方法论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;