摘 要 双洞小净距隧道是山区高速公路建设中，出现的一种新隧道结构形式。它与连拱隧道相比，具有施工工序简单，防排水效果较好，投资省等优点；它与分离式隧道相比，虽然占地少、洞外接线更灵活，但又存在中岩柱加固、施工工序多、造价相对较高等特点。本文结合西部交通建设科技项目——双洞小净距双洞设计、施工关键技术研究课题的调研成果、模型试验、理论研究和现场测试等的有关资料，初步分析、研究井总结了双洞小净距隧道的设计、施工和现场控制的关键技术和对策措施，希望在公路双洞小净距隧道的设计和施工过程中，起到一定的借鉴和参考作用。
关键词 小净距隧道 设计 中岩柱 关键技术
1 引言
随着国家高速公路的建设，特别是高速公路向山区延伸，出现了大量的隧道工程。在地质条件复杂、地形艰险的山区，隧道群、桥梁与隧道相连的情况越来越多。由于受隧道洞外接线条件的限制，隧道必须设置为连拱隧道或小净距隧道的工程案例不断涌现。连拱隧道具有路线布线灵活、占地少等优点，但同时也存在中墙防排水效果差、施工工序多、投资大等缺点。小净距隧道与连拱隧道相比，具有施工工序简单、防排水效果较好、投资省的优点；小净距隧道与分离式隧道相比，虽然占地少、洞外接线更灵活，但又存在中，中岩住加固、施工工序多、造价相对较高等不足。
合理的小净距隧道方案，应该是隧道投资省、施工安全可靠、隧道营运防排水效果好、中岩柱安全稳定。方案的合理性主要表现为双洞净距的合理，中岩柱加固措施的合理，施工总体方案和工序的合理，监控量测基准及安全施工预警标准的掌握，隧道总体投资的控制合理等方面。
目前已建或在建的几个小净距隧道项目已采用了一些对中岩柱加固的工程措施，如何评价这些工程措施的加固效果，以及在什么条件下应采用何种措施才是技术上可行且经济上合理。同时，小净距隧道在监控量测基准方面与普通的分离式隧道有多大程度的不同以及如何确定这些基准值等问题，是小净距隧道比较突出的问题。小净距隧道合理间距的选择、施工方案的比选、中岩柱的加固与监测等，是小净距隧道建设的关键技术。
2 小净距隧道定义与分类
在工程设计和施工中，对小净距隧道的理解偏差，导致小净距隧道设计与施工措施以及造价的偏差。因此，什么是小净距隧道、不同围岩、不同净距的小净距隧道如何分类，不同类型的小净距如何处理，是目前工程师们想知道也是工程建设必须明确的关键问题。
对小净距隧道的认识，可以从广义的角度、施工力学的角度上去定义与认识。现行《公路隧道设计规范)对分离式隧道水平净距在布线上做了原则性的规定，一般要求净距不小于表1限值。规范认为“小净距隧道是指隧道中间岩柱厚度小于表1建议值的特殊隧道布置形式”。
有的学者研究认为：小净距隧道中间岩柱的合理厚度是能保证小净距隧道施工过程中岩柱的塑性区不重叠，该中岩柱的厚度即为小净距隧道的合理净距。并认为V级围岩的合理净距应大于0.75B，Ⅳ级围岩的合理净距应大于0.50B，Ⅲ级围岩的合理净距应大于0.30B。 广义上可认为隧道净距小于表1限值时均为小净距隧道，但从相邻隧道的空间关系上看，小净距隧道又可分为错台、交叉重叠及平行三种基本型式。
面对目前突破表1净距限值的公路隧道工程越来越多，仅仅依靠这样一个标准来认定小净距隧道，而不考虑隧道的空间关系、不同小净距隧道的净距大小、施工方法以及爆破振动等因素的影响，显然是不合理的。因此，对小净距隧道如何定义与分类是一个需要深入研究的问题。
初步研究表明，隧道净距在1.5B以上时，小净距隧道一般可采取施工控制措施，而不需特殊加固设汁；而隧道净距在1.5B以下时，应根据不同的围岩和净距，对小净距隧道分类处理。因此，小净距隧道设计首先应确定合理的净距，其次是不同类别的小净距应采取不同的对策措施。
通过计算发现(图1为中岩柱塑性区随净距的变化图)，随着两隧道净距的减小，中夹岩墙的塑性区范围明显增加，当净距较小时岩墙出现贯通的塑性区。当隧道净距为2m、3m时，岩墙塑性区完全贯通；当两隧道净距增加至12m时，岩墙塑性区与单洞开挖时接近。同时，塑性区的大小与隧道的埋深以及围岩的类别有关。一般来讲，随着隧道埋深的增加，塑性区加大；随着围岩类别降低，塑性区增加。
理论计算同时表明(图2为中岩柱竖向应力随隧道净距的变化图)，随着两隧道净距的减小，岩墙中应力的大小和分布均将发生显著的变化。随着净距的减小，岩墙中的竖向应力急剧增加，应力分布向岩墙中部集中，表现为中部大，两边小；随着净距的增加，应力大小明显减小而趋于单洞的情况，岩墙上应力分布趋于平缓，表现为中部小，两边大。中夹岩墙的竖向应力随着隧道埋深的增加而增大，但是竖向应力集中系数却逐渐减小而趋于某一固定值。
笔者认为，双洞中岩柱厚度小于规范规定的最小值时，可认为是广义上的小净距隧道。小净距隧道应根据隧道的净距、围岩级别等因素，采取分类设计和施工措施。只有在双洞隧道中岩柱厚度较小，在后行洞施工时会危及到中岩柱稳定情况下，才对中岩柱和隧道衬砌结构采取加强和加固措施。这样的中岩柱确定的双洞小净距隧道认为是力学行为上需要处理的小净距隧道。
3 小净距隧道设计与施工关键技术研究
不同围岩、不同净距的小净距隧道设计施工的关键技术包括合理净距的选择、中岩柱的加固、总体施工方案的比选、后行洞对先行洞施工影响控制、监控量测基准和施工预警值的掌握等；影响小净距隧道间距的因素有围岩条件、接线条件、施工技术、投资控制等，因此应开展以下关键技术研究工作：
3.1 小净距隧道岩柱体加固判定标准及方法研究
通过对独立分离式隧道相互之间净距逐渐减少时围岩应力重分布规律的模型试验、数值汁算分析和现场监控量测，了解分离式隧道近接过程中相互之间的影响性规律，提出在各类围岩条件下不同小净距隧道需对中间岩柱进行加固的判定条件、加固机理及具体的加固方法，如无粘结对穿式预应力锚索、大吨位预应力锚杆的应用，锚头构造和应力损失研究，岩栓注浆方法及加固效果检测方法研究等。
3.2 小净距隧道主体结构设计参数的研究
采用模型试验、数值计算和现场试验验证等手段，研究在不同围岩、不同净距和不同开挖方式时隧道结构的初期支护及二次衬砌结构的合理设计参数，提出在不同施工方法条件下增强支护结构的原则和措施，最后提出小净距隧道的分类方法和原则，不同围岩、不同净距条件下隧道设计通用图，为小净距隧道的设计及施工提供可靠依据。
3.3 小净距隧道的合理施工方法研究
通过对各种开挖步骤、支护效果、支护时机的模拟试验和计算分析研究，以有效控制因多次开挖而引起的围岩过渡变形和松驰，增加支护体系的可靠性。以保证结构安全和施工期间的安全性为前提，提出优化的开挖支护方案，以及左右洞施工顺序。总结提出小净距隧道总体施工方案，不同围岩、不同净距的小净距隧道施工方法等。
3.4 小净距隧道爆破振动对相邻隧道及围岩稳定性影响的研究
通过现场监控量测和动力学数值模拟计算，研究小净距隧道施工中爆破振动对围岩和相邻隧道结构的影响，提出针对不同围岩类别、不同净距隧道的监控量测基准值、预警值和可采用的爆破方式及参数，以保证施工期间的安全性和隧道结构的安全性、耐久性。
4 小净距隧道中岩柱加固技术
小净距隧道的特点决定了其施工过程中如何确保中岩柱的稳定，是小净距隧道设计与施工最为关键的技术。
通过不同围岩、不同净距、不同加固措施的小净距隧道的模型试验、理论计算(图3)表明：对中岩柱采取注浆加固、长锚杆、对拉预应力锚杆是处理小净距隧道、确保中岩柱稳定的有效措施。
对于对穿预应力锚杆，施加预应力的大小、时机、施工工艺、应力损失和材料的技术要求等，均有待进一步的研究。对低级别软弱围岩，采用斜向小导管注浆加固中岩柱可以确保后行洞施工中，中岩柱的稳定。
5 总结
双洞中岩柱厚度小于规范规定的最小值时，可认为是广义上的小净距隧道。但从相邻隧道的空间关系上看，小净距隧道又可分为错台、交叉重叠及平行三种基本型式。对双洞平行的小净距隧道，只有在双洞隧道中岩柱厚度较小，在后行洞施工时会危及到中岩柱稳定情况下，才需要对中岩柱和隧道衬砌结构采取加强和加固措施。这样的中岩柱确定的双洞小净距隧道，认为是力学行为上需要处理的小净距隧道。
小净距隧道合理净距的选择，既要考虑工程处理的难易、造价的高低，同时还应根据隧道的净距、围岩级别等因素采取分类设计和施工措施。
对小净距隧道，保持中岩柱的稳定是小净距隧道设计、施工最关键的技术。对于中墙部的补强(加固)，主要采用注浆、长锚杆或预应力对拉锚杆，甚至锚杆和注浆相结合的方式加固中岩柱围岩。
参考文献
1 西部交通科技建设项目．“双洞小净距隧道设计施工关键技术研究”可行性研究报告．2003
2 交通部．《公路隧道设计规范》(JTGD70--2004)．北京：人民交通出版社，2004
3 刘伟．小净距公路隧道净距优化研究．同济大学博士论文，2004
4 邓刚，李玉文．浅埋小净距隧道中岩柱应力解析及其应用
5 姚勇，宴启祥等．并设小净距隧道中岩墙力学特征及加固措施研究
6 西部交通科技建设项目．“双洞小净距隧道设计施工关键技术研究”研究大纲
(李玉文 邓 刚 何 川 徐德玺)