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小净距隧道的结构受力特点及工程措施

摘要：小净距隧道是介于普通分离式双洞隧道和连拱隧道的一种结构形式，工程应用中它有以下优点：（1）其造价和施工工艺同普通分离式双洞隧道相比差别很小；（2）同连拱隧道相比它的造价要低得多，同时施工工艺也简单；（3）有利于公路整体线型规划和线型优化。基于上述因素，该结构形式在中短隧道设计中被广泛采用。但由于小净距隧道的中夹岩的厚度远比普通双洞隧道要小（一般只有5m～8m），所以小净距隧道的围岩稳定与支护结构受力要比普通分离式隧道要复杂，同连拱隧道相比它有其自身的特点。为了保证该结构形式成功地应用于公路建设中，需要采取一定工程措施以保证围岩稳定与支护结构的安全。

关键词：小净距隧道结构分析中夹岩加固

1前言

随着我国高等级公路建设的发展，隧道的修筑技术越来越受到建设单位设计单位的重视，目前在山区高等级公路建设中遇到大量的中短隧道建设问题，它的长度一般在500m以下，有时甚至只有100多米。以往在设计中如果遇到短隧道时一般要同高边坡方案进行比选，可近些年来公路建设中强调环境保护，再加上修筑高边坡本身也存在投资不见得节约，在运营中维护工作量大等问题，所以目前设计中尽可能减少高边坡工程。如果选用普通分离式双洞隧道，按照《公路隧道设计规范》JTJ02990第263条对并行公路隧道的净距作出的规定：高速公路一级公路一般应设计为上下行分离的独立隧道。两相邻隧道最小净距视围岩类别断面尺寸施工方法爆破震动影响等因素确定，一般情况可按263表的规定选用。由于净距的存在，使道路与隧道接线时应有一个三角形过渡区。以三类围岩隧道为例，净距要求是25～30倍毛洞洞径，一般双车道隧道毛洞开挖约125m左右，净距应在31m～38m；另外《公路隧道设计规范》第272条规定：隧道两端平面线形与路线线形一致的最小长度如表272，这就意味在道路接近隧道时左右同幅分开。如果把隧道两端平面线形与道路线形相一致的最小长度，两端平面线形与道路线形相一致的长度和上述过渡段的长度相加一般在200m以上。对于大于1000m的长特长隧道来讲可能建设单位并不介意，如果隧道比较短（小于300m），规划设计中出现短隧道群，线路展不开，土地使用量高，建设单位不得不考虑这部分的土地使用费。另外线路中出现大量的短隧道群将给线路的规划带来诸多不便。如果修筑连拱隧道，虽然中隔墙只有20m左右，但是这种结构形式存在下列问题：（1）对地质条件要求苛刻Ⅲ类以下围岩很难修建；（2）施工难度高，建设周期长；（3）造价是普通分离式双洞隧道建设成本的两倍以上；（4）由于该结构形式和施工技术存在难以克服的困难，所以隧道建成后很难保证结构不开裂不渗漏水。

（1）对于普通Ⅱ类围岩段，如果不加支护在双洞隧道上半断面开挖时，在中夹岩处出现一个蝶形塑性区（见图1中黄线内区域），说明对于Ⅱ类围岩开挖中如不采用合理的开挖方法和预加固措施在隧道开挖过程中围岩就失稳。在围岩进行预加固的前提下，采用合理的开挖方法，经重新分析，可以看出Ⅱ类围岩段中夹岩处的塑性区大为减小（见图2中黄线内区域），但是此时围岩已经过加固，支护结构未出现破坏，说明对于Ⅱ类围岩经过合理的加固是可以保证围岩稳定和初期支护安全的。结构分析中同时可以看到Ⅱ类深埋段中夹岩的受力要比Ⅱ类围岩浅埋段的受力更为严峻。

（黄线处为10，蓝线处为08）（黄线处为10，蓝线处为08）

（2）对于普通Ⅲ类围岩段，结构分析的结果同Ⅱ类围岩段有相似之处，只不过围岩的塑性区比Ⅱ类围岩有所减小（见图3），说明Ⅲ类围岩段对中夹岩的预加固和采用合理的施工方法同样是必须的。结构分析中同时对Ⅲ类硬质围岩深埋段进行结构分析，得出的结果表明深埋对中夹岩的影响不象Ⅱ类围岩埋深时对中夹岩的影响那么大。

（3）对于普通Ⅳ类围岩段，结构分析结果表明在净距只有4m的情况下，采用全断面施工基本上不出现塑性区，但中夹岩处围岩的安全系数，一般只有15～30之间，只相当其它部位的1/2～1/3（见图4）。说明对于Ⅳ类围岩中夹岩的安全只比临界安全略高，如果施工中不注意对中夹岩的保护，不做好控制爆破和光面爆破同样会出现围岩失稳现象。

（黄线处安全系数为10）

（2）对于ⅣⅤ类围岩，隧道开挖为尽可能减小对围岩的扰动，不宜采用普通分离式双洞隧道常采用的全断面开挖方法，经比选我们推荐采用超前导坑预留光爆层的开挖方法，该方法一方面具有良好的光爆效果，对围岩扰动小开挖的效率也比较高。左右洞开挖工序横断面布置见图7所示，平面布置见图8所示。

5结论

（2）小净距隧道的支护参数略强于传统分离式双洞隧道的设计参数，且施工相对连拱隧道要方便的多。

（3）小净距隧道在ⅡⅢ类围岩条件下的净距一般不要过小，分析表明净距在3m时，中夹岩的受力状态要远