1)技术特点高地应力软岩隧道大跨段至连拱过渡段施工工法关键点:大断面延伸开挖技术、双层柔性支护技术、双洞衬砌整体浇筑技术。图6.15过渡段施工工艺流程图②绑扎连拱左右线衬砌钢筋，钢筋笼定位准确，钢筋规格、间距、搭接要符合设计要求和相应规范。图6.16大跨段延伸至连拱段示意图图6.17过渡段双侧壁九部法分部示意图施工中应精确测量，严格控制堵头墙的位置，避免欠挖，减小超挖。......
2023-09-21
挤压性围岩隧道施工技术，实现收缩型小净距施工
【摘要】：在高地应力软弱围岩地段施工小净距隧道，按常规隧道围岩分级采取的支护不能有效控制围岩变形，因此探索一种新型、合理的施工工法势在必行。图6.22渐变收缩型小净距隧道施工工艺流程图②施作时机。图6.25左右线正断面示意图图6.26左右线平面施工示意图图6.27右线纵断面施工示意图图6.28左线纵断面施工示意图图6.29为挤压性围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道现场施工照片。图6.29小净距隧道现场施工照片
兰渝铁路兰州至广元段处于高地应力区，围岩破碎，施工中多座炭质板岩隧道发生挤压大变形，加之穿越秦岭山脉、多座小净距隧道以及部分车站建在桥梁、隧道内，施工条件十分困难。在高地应力软弱围岩地段施工小净距隧道，按常规隧道围岩分级采取的支护不能有效控制围岩变形，因此探索一种新型、合理的施工工法势在必行。
1)技术特点
①挤压性围岩隧道早期变形速率大，采用大刚度钢架、临时仰拱提前使初支成环，提高抗变形能力，减缓变形速率。
②挤压性围岩隧道松动范围大，采用长锚杆+长锚索有效穿过松动圈。
③采用对拉锚杆限制中间岩柱变形，提高岩柱承载力。
④分台阶设置不同预留量，可保证初支结构圆顺。
⑤机械开挖减少施工挠动。
⑥超前导洞提前释放应力，以降低初支背后的围岩压力。
⑦左右线分段交替施工，以减少后洞施工对前洞结构的影响，保证施工安全。
2)施工工艺流程
挤压性围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工工艺流程如图6.22所示。其操作要点如下:
(1)三台阶微台阶法开挖
三台阶微台阶法就是在加强支护措施的前提下，将隧道分上台阶、中台阶、下台阶、仰拱共四部分进行开挖，在下一台阶开挖时，因上部已经开挖，应力得以部分释放，故能同时缩短台阶长度，加快仰拱封闭时间，有效控制变形。
①台阶高度。通过对变形的影响分析，结合施工的便利性，确定上台阶、中台阶、下台阶、仰拱高度分别为4.0 m、3.0 m、3.5 m及2.1 m。
②台阶长度。仰拱封闭成环后变形速率明显下降。因此缩短台阶长度对控制变形起到关键作用，结合施工时的工况需求，确定台阶长度为:上台阶4～6 m，中台阶4～6 m，下断面至仰拱距离小于15 m。
(2)大刚度钢架
高地应力区域软岩隧道由于地应力作用，开挖后断面收敛变形速率快，按常规围岩支护结构，每天收敛速率超过50 mm，当接中下台阶时，钢架接头部位已经侵限或预留变形量不足。采用大刚度钢架，前期变形可控制在20 mm/d以内，能保证接长中下台阶时拱架的基本圆顺。
①双层初支。第一层采用H200或H175型钢，第二层H175或20b，喷混凝土厚度30 cm+25 cm。
图6.22 渐变收缩型小净距隧道施工工艺流程图
②施作时机。第一层分台阶施作，第二层在仰拱施作前全环架立，以保证第二层钢架的圆顺，避免应力集中。
(3)设置不同的预留变形量
初支加强后的台阶法施工，应力分阶段控制性释放，使得各部变形量递减。如按照设计给定的预留变形值全环预留进行施工，就会在台阶处出现拐点，一方面造成钢支撑不圆顺、钢支撑连接板不密贴，出现应力集中、影响结构受力;另一方面造成局部变形侵限、局部超挖。
施工中，以设计预留变形量为基础，对同一断面不同开挖部位的预留变形量进行调整与优化。隧道各台阶不同阶段的变形设值示意图如图6.23所示，变形值见表6.2。
图6.23 隧道预留变形量的设值示意图
说明:a1、a2、a3、a4、b1、b2等为不同时段的变形值。
表6.2 各部位预留变形值表
(4)双线分段长度
小净距左、右线相互影响严重，不能同时作业，需分段、交替施工，分段长度10～20 m，左线施工完后施工右线。
(5)左右线施工工序及相互关系
先行洞掌子面开挖→初喷→立架→锁固锚杆→复喷→各台阶分别开挖5 m左右架设临时仰拱→长锚杆(索)→径向注浆加固→仰拱;
后行洞开挖滞后右线10～20 m，同样单工序作业，掌子面开挖→初喷→立架→锁固锚杆→复喷→各台阶分别开挖5 m左右架设临时仰拱→长锚杆(索)→径向注浆加固→仰拱;
左右线二衬在两侧掌子面、仰拱全部施作完后平行施工，以减少开挖掌子面、仰拱对二衬产生破坏。
(6)超前释放导洞
考虑到后行隧道施工对先行隧道的影响极大，可采用超前应力释放小导洞施工方案。小导洞施工完成后，待临线通过后，再进行扩挖处理。扩挖用破碎锤配合人工开挖，以减少对临线的挠动。
①正洞与超前释放导洞的位置关系如图6.24所示。左线超前小导洞超前50～100 m，断面处于正洞靠下部位，两侧与正洞开挖轮廓相距60～200 mm，底面与正洞铺底面平齐，采用临时仰拱封闭。
图6.24 正洞与超前释放导洞的位置关系断面图
②扩挖前，小导洞内用渣体回填到上台阶底面高度，防止导洞变形过大造成塌方。
③扩挖在临线掌子面后10 m左右开始。
④扩挖进尺每次1榀钢架，因破碎锤钎杆尾部扩大部分易碰到上榀已立好的钢架，前方需预留一榀距离。
(7)锚索、长锚杆施作
①锚索、长锚杆长度。长度根据实测围岩松动圈范围确定，锚索长度以2倍松动圈为宜，新城子隧道、毛羽山隧道、罗沙隧道实测松动圈4～6 m，现场设置长锚杆8 m，长锚索18 m。
②施作时机。掌子面开挖5 m后，先施作临时仰拱，然后施作长锚索。
③撑-索体系转换。锚索注浆、张拉完成后，拆除临时仰拱，锚索受力，开挖支护下一个5 m段，形成一个循环后，围岩整体稳定后进行临线施工。
(8)施工工艺图
各施工工序关系如图6.25—图6.28所示，分别从左右线施工正断面、平面及纵断面三种不同方位对操作要点进行说明。
图6.25 左右线正断面示意图
图6.26 左右线平面施工示意图
图6.27 右线纵断面施工示意图
图6.28 左线纵断面施工示意图
图6.29为挤压性围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道现场施工照片。
图6.29 小净距隧道现场施工照片
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