小凈距隧道是一種介于普通分離式雙洞隧道和連拱隧道的結(jié)構(gòu)形式，在工程應(yīng)用中具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)其成本和施工技術(shù)與普通分離式雙洞隧道相比差異較小(2)與連拱隧道相比成本遠(yuǎn)低，同時(shí)施工技術(shù)也簡單(3)有利于公路整體線型規(guī)劃和線型優(yōu)化。基于上述因素，該結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用于中、短隧道設(shè)計(jì)。但是，由于小凈距隧道的中夾巖厚度比普通的雙洞隧道小(一般只有5m~8m)，小凈距隧道的圍巖穩(wěn)定和支護(hù)結(jié)構(gòu)的力比普通的分離隧道復(fù)雜，與連拱隧道相比具有自己的特征。為了保證該結(jié)構(gòu)形式成功應(yīng)用于道路建設(shè)，需要采取一定的工程措施來保證圍巖的穩(wěn)定性和支撐結(jié)構(gòu)的安全性。

1前言

隨著我國高檔公路建設(shè)的發(fā)展，隧道的修建技術(shù)越來越受到建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位的重視，目前在山區(qū)高檔公路建設(shè)中遇到了大量的中、短隧道建設(shè)問題，其長度一般在500米以下，有時(shí)甚至只有100米以上。過去，如果在設(shè)計(jì)中遇到短隧道，通常與高邊坡方案進(jìn)行比較，但近年來在道路建設(shè)中強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)，建設(shè)高邊坡本身也不一定節(jié)約投資，運(yùn)營中維護(hù)工作量大等問題，因此現(xiàn)在設(shè)計(jì)中盡量減少高邊坡工程。選擇普通分離式雙孔隧道時(shí)，根據(jù)《道路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ痛029-90第2.6.3條對并行道路隧道凈距的規(guī)定:高速公路、一級(jí)道路、一般應(yīng)設(shè)計(jì)為上下分離的獨(dú)立隧道。兩相鄰隧道最小的凈距離可以根據(jù)圍巖類別、截面尺寸、施工方法、爆破振動(dòng)影響等因素確定，一般情況可以根據(jù)2.6.3導(dǎo)游表的規(guī)定選擇。由于凈距離的存在，道路和隧道連接時(shí)需要三角形過渡區(qū)。

以三種圍巖隧道為例，凈距離要求為2.5~3.0倍毛孔徑，一般雙車道隧道毛孔挖掘約為12.5m左右，凈距離為31m~38m，另外《道路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.7.2隧道兩端平面線形與路線線形一致的最小長度如表2.7.2，這意味著道路接近隧道時(shí)左右同幅分離。如果隧道兩端平面線形與路線形相一致的最小長度，兩端平面線形與路線形相一致的長度和上述過渡段的長度一般在200m以上。

對于1000m以上的長度、特長隧道，建設(shè)部門可能不介意。隧道短(300m以下)，規(guī)劃設(shè)計(jì)中出現(xiàn)短隧道群，線路無法展開，土地使用量高，建設(shè)部門必須考慮這部分土地使用費(fèi)。此外，線路上出現(xiàn)大量短隧道群，給線路規(guī)劃帶來很多不便。修建連拱隧道時(shí)，中隔墻只有2.0m左右，但該結(jié)構(gòu)形式存在以下問題:(1)對地質(zhì)條件要求嚴(yán)格，iii類以下圍巖難以建設(shè)(2)施工難易度高，建設(shè)周期長(3)成本是普通分離式雙洞隧道建設(shè)成本的2倍以上(4)由于該結(jié)構(gòu)形式和施工技術(shù)難以克服，隧道建設(shè)后結(jié)構(gòu)不開裂，難以保證不滲水。

鄰近隧道的最小凈距(規(guī)范表2.6.3)。經(jīng)過多年隧道建設(shè)的實(shí)踐，建設(shè)、設(shè)計(jì)部門提出了一定的工程措施，適當(dāng)加強(qiáng)并行隧道之間的圍巖(中夾巖)，將凈距縮小到4~8m，同時(shí)隧道自身建設(shè)成本不明顯增加。這樣，道路接近隧道時(shí)左右寬度小，路線形狀好，占地面積少的同時(shí)，與拱形隧道相比，建設(shè)成本大幅度降低。這在某種意義上擴(kuò)大了現(xiàn)行道路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，作為新的隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)用于道路建設(shè)。

2理論分析與數(shù)值模擬

公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中要求的并行雙孔隧道最小凈距離的原因主要考慮將兩個(gè)相鄰隧道分別放置在圍巖壓力的相互影響和施工影響范圍以外，或者其間的巖柱具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性針對上述小凈距隧道問題，我們應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析手段探索在凈距僅為4~8m的情況下圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特性。結(jié)構(gòu)分析不可以完全評(píng)估圍墻的安全系數(shù)，但可以對各部位圍墻的相對安全系數(shù)進(jìn)行比較準(zhǔn)確的估算。

結(jié)構(gòu)分析所選用的軟件是2D-σ，圍巖的力學(xué)參數(shù)選取在沒有具體工程實(shí)例的情況下采用規(guī)范所列各類圍巖力學(xué)參數(shù)的中間值，這樣做的目的是為了探索普通情況下小凈距隧道的圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。經(jīng)分析得到下述結(jié)果：

（1）對于普通Ⅱ類圍巖段，如果不加支護(hù)在雙洞隧道上半斷面開挖時(shí)，在中夾巖處出現(xiàn)一個(gè)蝶形塑性區(qū)（見圖1 中黃線內(nèi)區(qū)域），說明對于Ⅱ類圍巖開挖中如不采用合理的開挖方法和預(yù)加固措施在隧道開挖過程中圍巖就失穩(wěn)。在圍巖進(jìn)行預(yù)加固的前提下，采用合理的開挖方法，經(jīng)重新分析，可以看出Ⅱ類圍巖段中夾巖處的塑性區(qū)大為減小（見圖2 中黃線內(nèi)區(qū)域），但是此時(shí)圍巖已經(jīng)過加固，支護(hù)結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)破壞，說明對于Ⅱ類圍巖經(jīng)過合理的加固是可以保證圍巖穩(wěn)定和初期支護(hù)安全的。在結(jié)構(gòu)分析中，可以看出ⅱ類深埋段中夾巖的力比ⅱ類圍巖淺埋段的力更嚴(yán)重。

(2)對于普通iii類圍巖段，結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果與ii類圍巖段相似，但圍巖的塑性區(qū)比ii類圍巖小(見圖3)，iii類圍巖段對中夾巖的預(yù)加強(qiáng)和采用合理的施工方法也是必要的。結(jié)構(gòu)分析中同時(shí)對Ⅲ類硬質(zhì)圍巖深埋段進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，得出的結(jié)果表明深埋對中夾巖的影響不象Ⅱ類圍巖埋深時(shí)對中夾巖的影響那么大。

(3)對于普通iv類圍巖段，結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，在凈距離只有4m的情況下，采用全斷面施工基本上不出現(xiàn)塑性區(qū)域，但中夾巖部圍巖的安全系數(shù)一般在1.5~3.0門之間，相當(dāng)于其他部位的1/2~1/3(見圖4)。說明iv類圍巖中夾石的安全只比臨界安全稍高，施工中不注意中夾石的保護(hù)，不控制爆破和光面爆破也會(huì)發(fā)生圍巖的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

(4)對于普通的v類圍巖段，結(jié)構(gòu)分析表明，隧道在雙孔全斷面同時(shí)挖掘時(shí)，夾巖的安全系數(shù)一般在3.0以上，考慮到施工爆破對夾巖松動(dòng)的影響，可以適當(dāng)加強(qiáng)。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可以得出下列結(jié)論：（1）由于小凈距隧道中夾巖的厚度遠(yuǎn)小于普通分離式雙洞隧道的中夾巖厚度，隧道施工中該處二次應(yīng)力場在此疊加，出現(xiàn)應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)對該處進(jìn)行加固；（2）除中夾巖處以外的圍巖同時(shí)由于左、右洞二次應(yīng)力的疊加，它的受力也比同樣圍巖條件下普通分離式雙洞隧道更為嚴(yán)峻一些，是結(jié)構(gòu)需要加固的次重要部位。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中ii、iii類圍欄，一般采用以下措施加強(qiáng):(1)預(yù)注漿，注漿范圍應(yīng)從左拱到右側(cè)墻腳，右拱從右拱到左側(cè)墻腳(2)中夾支持的混凝土、鋼支撐設(shè)計(jì)參數(shù)略強(qiáng)于普通雙洞隧道的參數(shù)(3)中夾巖深層圍巖加固主要采用貫穿兩洞的水平預(yù)應(yīng)力拉動(dòng)錨桿，施工范圍建議從左洞右側(cè)拱到右側(cè)墻腳，右洞從左側(cè)拱到左側(cè)墻腳(見圖2、3)這里值得一提的是，對中夾巖深層的加固不提倡多于兩種加固措施。例如，對中夾巖的深層加固設(shè)計(jì)中預(yù)注漿、系統(tǒng)錨桿和對拉錨桿。在修改設(shè)計(jì)中取消了系統(tǒng)錨，主要考慮到圍欄的反復(fù)加固，反而會(huì)削弱圍欄的整體強(qiáng)度。（4）對中夾巖以外的圍巖加固同普通雙洞隧道的相同部位，設(shè)計(jì)參數(shù)略有加強(qiáng)。

對于Ⅳ、Ⅴ類圍巖，結(jié)構(gòu)分析表明中夾巖處一般不會(huì)出現(xiàn)塑性區(qū)，對中夾巖的加固在Ⅳ類圍巖條件下建議將系統(tǒng)錨桿加長0.5～1.0m，其它部位的初期支護(hù)參數(shù)可參照同類圍巖條件下的普通分離式雙洞隧道設(shè)計(jì)參數(shù)，或略有加強(qiáng)。對于v類圍巖，建議在中夾巖增設(shè)系統(tǒng)錨桿，其他設(shè)計(jì)參數(shù)參考同類圍巖條件下的普通分離式雙孔隧道設(shè)計(jì)參數(shù)。

4施工方法

小凈距隧道在某種意義上可以更好地體現(xiàn)新奧法建筑隧道的特點(diǎn)，通過保護(hù)和加充分發(fā)揮圍巖的自我承受能力，同時(shí)小凈距隧道是施工性強(qiáng)的隧道結(jié)構(gòu)形式。為保證結(jié)構(gòu)和施工安全，結(jié)合結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，提出不同圍巖條件下的施工方法。

(1)對于ii、iii類圍巖，根據(jù)小凈距隧道的力量特征，通常建議采用正向單側(cè)墻導(dǎo)洞的開孔方法，施工工序由左孔先開挖制定，右孔先行時(shí)，將左、右孔的施工順序調(diào)整即可，左、右孔開挖工序的橫截面布置為圖5在此強(qiáng)調(diào)的是，a)光面爆破和控制爆破是ii、iii類圍巖段建設(shè)小凈距隧道成功的重要因素之一b)拉動(dòng)錨桿的施加必須強(qiáng)調(diào)及時(shí)性，通常在先挖洞后立即施加c)ii、iii類圍巖條件下，左、右孔在同一樁號(hào)是毛孔現(xiàn)象

(2)對于iv、v類圍墻，隧道開挖為了盡量減少圍墻的干擾，不應(yīng)采用普通分離式雙孔隧道常用的全斷面開挖方法，建議采用先進(jìn)導(dǎo)坑預(yù)約光爆層的開挖方法，該方法一方面具有良好的光爆效果，對圍墻的干擾小，開挖效率也高。左、右孔挖掘工序的橫斷面配置如圖7所示，平面配置如圖8所示。

(3)關(guān)于小凈距隧道施工的監(jiān)測測量，ii、iii類圍巖除采用普通分離式雙洞隧道的必測和選項(xiàng)外，還建議采用中夾巖的力學(xué)性能測試手段。例如圍巖松動(dòng)圈測試、圍巖內(nèi)部位移、后行孔爆破對前行孔二次襯墊的影響等。小凈距隧道的二次襯砌施工時(shí)間應(yīng)在左、右孔同樁號(hào)圍巖和初期支護(hù)的力、變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行。

5結(jié)論

(1)小凈距隧道建設(shè)成敗的關(guān)鍵是如何保證中石的穩(wěn)定，理論分析和工程實(shí)踐表明，有效減少中石的干擾，采取合理的加固措施可以保證其穩(wěn)定和支撐結(jié)構(gòu)的安全。

(2)小凈距隧道的支護(hù)參數(shù)略強(qiáng)于傳統(tǒng)分離式雙孔隧道的設(shè)計(jì)參數(shù)，施工比連拱隧道方便。

(3)小凈距隧道ii、iii類圍巖條件下的凈距離一般不太小，分析凈距離為3m時(shí)，中夾巖的力量狀態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于4m的凈距離時(shí)，相應(yīng)的圍巖加固難以處理，因此對凈距離的選擇提出極端

(4)從京福高速公路南平段隧道投資統(tǒng)計(jì)資料來看(雙孔每延米計(jì))，小凈距隧道的平均成本是普通分離式雙孔隧道的1.52倍，連拱隧道的成本是普通分離式雙孔隧道的2.91倍，小凈距隧道建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性明顯。

(5)目前，小凈距隧道在ii、iii類圍巖條件下的施工挖掘建議采用單側(cè)墻導(dǎo)坑法，國內(nèi)施工公司習(xí)慣在ii、iii類圍巖條件下采用上、下導(dǎo)坑法或環(huán)形挖掘預(yù)約核心土法，因此施工公司建議小凈距隧道施工采用上述兩種常用挖掘方法類似的建議還有很多，這些需要在今后的研究中解決。