城市条件下浅埋特大断面小净距隧道施工关键技术

    福州机场二期工程的魁岐l号、2号隧道场址区属低山丘陵地貌，地形起伏大，线路沿北西向穿越鼓山风景区，地质复杂，施工难度大。魁岐1号隧道全长320米，魁岐2号隧道全长737米，两隧道通过100米的桥梁连接。隧道为上下行分离的双向八车道高速公路隧道，建筑限界宽度为17.25米，净高5米，最大毛洞开挖跨度为19.9米，高度10.838米，左右隧道最小净距为11米。两隧道为浅埋特大断面小净距隧道。
    关键技术一： “零开挖，不刷坡进洞”。魁岐两隧道穿越鼓山风景区，旁依104国道，环境保护要求高。两隧道结合现场实际地形地貌，针对洞口的围岩特点，遵循“早进洞，晚出洞，边坡仰坡不得大挖大刷，确保坡面稳定”的理念，进洞采用临时套拱+大管棚支护体系，再先进暗洞，由内向外施作洞口明洞。该施工技术能较好地解决长期以来传统洞口施工方法造成的各种边仰坡病害，减少边仰坡开挖和防护工程量及自然环境的破坏，使洞口施工更加规范化、标准化。
    关键技术二：“特大断面小净距隧道Ⅴ级围岩段CRD法开挖”。两隧道洞口段围岩级别为IV～V级，最大埋深约14米，设计采用双侧壁导坑法开挖。课题组利用有限元计算法对浅埋大断面小净距隧道V级围岩的两种施工方法（双侧壁导坑和CRD法）进行模拟。结果表明，双侧壁导坑法在围岩应力控制上略优于CRD法；CRD法对隧道两侧边墙水平位移控制比较有利，但对隧道顶部围岩沉降控制不如双侧壁导坑法有效；两者对中间岩柱变形及地表沉降的控制效用相当。最后结合工程实际，决定采用CRD法开挖。在CRD法施工过程中，根据隧道围岩监控量测信息，判断围岩是否变形稳定，合理确定永久支护的施工时机。监测数据表明，初期支护的洞周水平相对收敛值与初期支护的拱顶下沉稳定值，都远小于规范规定的允许限值。这说明本项目采用CRD法施工，在“短进尺，弱爆破，强支护，紧封闭，勤量测”原则的指导下，合理选择隧道支护时机，充分发挥隧道围岩自身承载能力，很好地控制了围岩的变形与应力重分布，增强了二次衬砌对隧道的安全储备。
    关键技术三：“洞口古建筑文物加固施工技术”。魁岐1号隧道进洞口顶部古建筑文物需保护，但是根据现场实际地形不能平移，只能采用加固施工技术对建筑物进行加固。该建筑物坐落在洞口斜坡上，且基础为回填片石，砖砌结构。由于年限较久，墙壁有裂缝。控制爆破震动对于地表古建筑物安全性影响是关键，洞内开挖严格控制炮爆振动，振动波速不超过3厘米/秒。课题组在地质调查的基础上，提出初步方案，通过数值计算模拟隧道爆破获得地表建筑物振速峰值与应力的基本变化规律和特征，指导魁歧1号隧道上方建筑文物的加固。
在隧道开挖过程中，由于采取微爆、短开挖及加强初期支护和监控量测等措施，严格控制地面沉降，确保地面沉降量保持在不变的现状中，因此对古建筑文物未产生任何影响，确保了其稳定、安全。
    关键技术四：“特大断面小净距隧道二衬施工技术”。由于浅埋特大断面小净距隧道早期变形快，现场要加强管理,减少每个工序的作业时间,用最短的时间完成初期支护,使初期支护尽快承力,减少围岩的变形。本工程采取二次衬砌紧跟、仰拱及时封闭成环的施工措施，有效地控制围岩变形。二衬采用全断面液压钢模衬砌台车整体施工，钢板厚12毫米，每块板宽度不小于2米，板间接缝焊接打磨，台车长10米。为防止施工缝漏水，在施工缝处采用P201止水膏。衬砌混凝土采用在洞外自动计量拌和站集中拌合，混凝土搅拌式输送车运输到洞内，混凝土地泵泵送入模，混凝土自模板窗口灌入，由下而上，对称分层，先墙后拱，倾落自由度不超过2米。采用高频插入式振捣器和附着式振捣器联合振捣，以确保混凝土内实外光。衬砌混凝土灌注后，强度达到设计强度70%时，即可拆模，并进行养护。温度高时采用喷淋洒水，温度低时覆盖塑料膜保湿养护。
    关键技术五：“软弱围岩下中夹岩柱加固技术”。课题组采用有限元数值模拟分析对软弱围岩的中夹岩柱分别采用系统锚杆、水平贯通预应力锚杆和小导管注浆加固方法进行模拟，计算和比较这三种加固方法下围岩应力和位移控制效果。结果表明，小导管注浆对提高软弱围岩力学参数效果明显，提高围岩力学参数，改善了力学性能，且小导管与注浆起双层加固作用。最后，结合工程实际，本工程采用小导管注浆法加固。注浆钢管采用外径50毫米、厚5毫米的热轧无缝钢管，钢管长度为7.5米。钢管环向间距50厘米，纵向间距100厘米，平外插角45°，小导管安设采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5毫米，然后将钢管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。水泥浆液水灰比为 0.5∶1（重量比），注浆压力为0.5～1.0米Pa。采取小导管注浆技术进行加固，有效的控制了中夹岩柱的变形，提高了围岩的稳定性。