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摘要：小净距隧道是介于普通分离式隧道与连拱隧道之间的一种结构型式，因为受地形条件及其总体线路线型的限制，其较连拱隧道有施工工艺简单、造价较低的特点，愈来愈受到工程界的育睐。本文主要对预应力锚杆在小净距隧道中的应用进行了分析。
关键词：预应力；锚杆；小净距隧道
中图分类号：U45文献标识码： A
引言
伴随高等级公路建设的迅速发展，山区高速公路上、下行隧道的选线常常受地形限制，导致两相邻隧道的最小间距无法满足设计规范要求。面对如此情况，普遍选用单线双洞连拱的隧道结构形式。因为连拱隧道的工程造价、施工难度，施工周期均比双线双洞隧道大得多，所以在工程实践中衍生出一种新的结构形式——小净距隧道，小净距隧道的中间岩柱宽度介于连拱隧道和双线隧道之间，一般小于1.5倍隧道开挖断面的宽度。
一、使用范围
小净距隧道中夹岩加固施工成功解决了施工工艺中的难题，不但从工艺上保证了隧道施工的安全及内外在质量达到较高的要求，而且在工程投入、施工工期控制等方面效果较佳，在高速公路及其他工程类似的隧道形式中具有较大的借鉴价值。
二、工艺原理
小净距隧道左右洞中间岩柱宽度较窄，加之局部地区围岩破碎，承载能力弱。通过设置预应力水平注浆锚杆，在中间岩柱预先施加压力，产生预压应力，增加左右洞中间岩柱的承载能力，增强岩体的整体性。
三、施工工艺
（一）钻孔
1、预应力锚杆孔的开孔按施工图布设的钻孔位置进行，顶部偏高孔位，必须搭设钢管脚手架操作平台，用风钻钻头钻孔并彻底清孔。钻孔是孔径、孔深均不得小于设计值，钻孔的倾角、方位角应符合设计要求。其允许误差如下：（1）、有效孔深的超深不得大于20cm；（2）、孔口坐标误差不得大于10cm；（3）、锚杆孔应水平打设，锤子与水平偏角应小于±3°；
2、钻孔过程中，应加强钻具的导向作用水平钻进，及时检查孔斜误差，并視钻孔需要，合理采用纠偏措施。
3、为保证钻孔角度的准确，钻孔开始时应才用轻冲击造孔，反复校核钻孔角度，准确无误后再全速钻进。
（二）锚杆安装
钻孔完成后，经检查合格进行锚杆安装。锚杆制作和打设长度应随锚杆位置不同而变化；根锚杆长度应比设计中夹岩厚度加两侧喷射混凝土厚度；锚杆孔打设深度应比设计中夹岩厚度加两侧喷射混凝土厚度要长。通常由于施工现场工作空间有限，锚杆应分成多段加工，采用连接套进行连接安设。因此，在锚杆制作过程中应充分考虑不同位置处锚杆安设空间大小，以便正确确定锚杆分段长度。锚杆两端应预加螺纹，并配备相应尺寸的垫板及螺帽。垫板及螺帽必须满足预加应力强度要求。插入孔内一端的螺纹段杆体应用塑料膜包裹，以保护螺纹不被砂浆粘结。
（三）施加预应力锁定
锚杆安装后，孔口采用干硬性预缩砂浆找平，然后安装经检验合格的垫板、螺母、止浆塞，完成锚固工艺，采用扭力扳手一次直接张拉到设计吨位。预应力张拉采用扭力扳手进行，张拉设备在张拉前要进行率定，根据率定报告换算出对预应力锚杆张拉时，拉力所对应的扭力扳手刻度表读数，将扭力扳手刻度表值调整到相应的拉力值后，对预应力锚杆进行张拉，当扭力扳手报警，即认为预应力锚杆锁定到设计吨位。
（四）注浆封堵
预应力锚杆张拉完成后，立即利用预留注浆扣进行锚杆注浆，浆液采用水泥砂浆，配合比为，水泥：灌浆剂：水=1:0.01:0.38
1、注浆通过一端注浆，另一端排浆。拌制浆液要严格按照配合比拌制，当排浆管排出同注浆浓度相同的浆液且无气泡时，封闭出浆口，持荷2min，直至达到灌浆结束标准方可停止灌浆，封堵注浆口。
2、锚孔注浆不宜简单重复，若效果不能达到设计要求时，应研究其他补救措施。
3、当钻孔过程中发现孔壁岩石严重破碎时，需根据现场情况对钻孔进行固结灌浆。
四、工程概况
黄石山隧道为温州市龙湾区灵昆大道上的一座控制性工程，隧道按一级公路分离式双向六车道标准设计。隧道左线长度514m，右线为520m，隧道设计净宽14.0m，净高5.0m（断面开挖宽度达16.8m，开挖高度达11m）。隧道通过的地层为第四系粘土碎石和凝灰岩，洞身的围岩以微风化凝灰岩为主，隧道围岩为Ⅳ级和Ⅲ级，隧道双洞中间岩柱最小净宽为9.25m。
五、设计计算
隧道在右线桩号K3+410至K3+470约60m长区间中间岩柱岩体较差，为保证岩体稳定，设计采用预应力水平对拉锚杆进行加固，采用型号为φ32mm的精轧螺纹钢筋，设计标准张拉应力为100KN，水平对拉锚杆与16号工字钢拱架相间布置，初步拟定间距为80cmX80cm。
设计计算采用弹塑性本构模型，德鲁克－普拉格屈服准则，采用实体单元模拟岩体、二衬及初喷砼，锚杆采用杆单元。左右边界为距隧道边沿左右各30m，上部边界为真实地面，下部为距隧道底30m。
围岩、喷混凝土、锚杆和二次衬砌的物理力学参数根据地质勘察报告、有关规范和实际经验确定。
本隧道是小净距隧道，设计先行开挖洞是右洞，右洞开挖完毕后，在距隧道开挖线以外（边墙）5m的范围内，应力变化最为明显，最大挤压应力达869.47KPa，中间岩柱的挤压变形最大2.6mm。
左洞右边墙开挖后，对其中间岩柱进行了预应力水平对拉锚杆加固，岩柱的挤压应力达1092KPa，最大变形量2.8mm。虽然岩柱的变形量有所增大，但是变形区内没有塑性变形区出现，中间岩柱基本稳定，变形在可控范围之内。
从以上的模拟计算可以看出，由于左洞（后行开挖）的施工，对右洞有扰动作用，从而出现了应力松弛，右洞因而产生的变形较左洞大。设计通过对破碎地带中间岩柱采取了预应力水平对拉锚加固，后行开挖洞对先开挖洞室的影响有效减少了，有利于洞室的整体稳定。
六、施工方案
预应力对拉锚杆加固区间长度共计60米。采用的材料为φ32精轧螺纹钢筋，工程数量为2961米/183条。
1、施工方法及主要施工机具、劳动力的配备
预应力对拉锚杆以机械为主、人工为辅的作业方法。施工机具及劳动力配备如下：24型潜孔钻1台、二次灰浆搅拌机1台、JZB-2型挤压式注浆机1台、千斤顶1台、压力表、技工5名、普工10名。
2、施工时间
预应力对拉锚杆施工计划，计划工期80天。
3、施工工艺流程
预应力对拉锚杆采用以下施工工艺流程：成孔→安装预应力φ32精轧螺纹钢系统→浇注垫墩→待垫强度达到设计强度85%后进行预应力张拉→孔内注浆→封锚。
①施工测量放样
根据设计要求，首先对K3+410～K3+470进行施工测量放样。
②成孔
采用潜孔钻进行钻孔施工，根据围岩情况严格控制钻孔进尺进度，并随时检测钻孔倾斜度，允许偏差3%，孔径为φ10㎝。
③安装预应力精轧螺纹钢系统
在安装预应力精轧螺纹钢前，首先要进行清孔，用高压空气将岩粉和杂物清除干净，接着按编制的序号逐个安装已抽检试验合格后的对拉锚杆，沿锚杆轴线方向每隔1.5～2.0m设置一个对中器，并且连接用连接器加固好。
④浇注砼垫墩
砼垫墩采用C40现浇，布置两层φ10钢筋网片，其间距为5㎝，钢套管一端与垫墩预埋锚垫板进行焊接，确保注浆孔与孔内是相通的。
⑤预应力锚杆张力
待锚垫的强度达到设计强度85%后进行预应力张拉，张拉采用两端同时张拉，而且左右错开张拉，张拉时实际伸长值与理论计算伸长值之差控制在6%以内。张拉程序如下：0→初始应力（10%δk）→δk→105%δk(持续2min锚固)。
⑥孔道压浆
锚杆张拉锁定后，预应力锚杆压浆采用孔底返浆方法，即锚杆一端封闭，把φ1.0㎝注浆管从另一端伸入封闭端底部。注浆所用的浆液为水泥砂浆，水泥砂浆水灰比0.5，在张拉完毕后，孔道应尽早压浆，压浆施工应均匀、连续地进行，注浆压力不小于2.0Mpa，且最少维持2min，直到孔道的注浆端出口处冒出不含水沫气的浆液，且其稠度与压注的浆液稠度相同时即行停止（流出浆液的喷射时间不小于10秒），然后应将所有出浆口和孔眼封闭。
⑦封锚
孔道压浆完成后，用切割机切掉在锚具以外留的预应力锚杆，然后设置钢筋网，封锚砼采用C25喷射砼。
结语
本项目针对大跨度小净距隧道的特点采取了有效的施工技术措施，施工过程中没有发生塌方或落石掉块等安全事故，施工安全得到了保证，经监测没有发现裂缝和病害，确保了工程质量。
参考文献：
[1]刘清.浅谈小净距隧道的设计与施工[J].湖南交通科技,2007,02:105-107.
[2]李福勇.预应力锚杆在隧道中夹岩加固中应用技术[J].科技信息,2008,34:136+146.
[3]刘亮,黄明,钟祖良,梁宁慧.高速公路小净距隧道建设关键技术分析[J].地下空间与工程学报,2009,S1:1403-1406+1421.
关键词：预应力；锚杆；小净距隧道
中图分类号：U45文献标识码： A
引言
伴随高等级公路建设的迅速发展，山区高速公路上、下行隧道的选线常常受地形限制，导致两相邻隧道的最小间距无法满足设计规范要求。面对如此情况，普遍选用单线双洞连拱的隧道结构形式。因为连拱隧道的工程造价、施工难度，施工周期均比双线双洞隧道大得多，所以在工程实践中衍生出一种新的结构形式——小净距隧道，小净距隧道的中间岩柱宽度介于连拱隧道和双线隧道之间，一般小于1.5倍隧道开挖断面的宽度。
一、使用范围
小净距隧道中夹岩加固施工成功解决了施工工艺中的难题，不但从工艺上保证了隧道施工的安全及内外在质量达到较高的要求，而且在工程投入、施工工期控制等方面效果较佳，在高速公路及其他工程类似的隧道形式中具有较大的借鉴价值。
二、工艺原理
小净距隧道左右洞中间岩柱宽度较窄，加之局部地区围岩破碎，承载能力弱。通过设置预应力水平注浆锚杆，在中间岩柱预先施加压力，产生预压应力，增加左右洞中间岩柱的承载能力，增强岩体的整体性。
三、施工工艺
（一）钻孔
1、预应力锚杆孔的开孔按施工图布设的钻孔位置进行，顶部偏高孔位，必须搭设钢管脚手架操作平台，用风钻钻头钻孔并彻底清孔。钻孔是孔径、孔深均不得小于设计值，钻孔的倾角、方位角应符合设计要求。其允许误差如下：（1）、有效孔深的超深不得大于20cm；（2）、孔口坐标误差不得大于10cm；（3）、锚杆孔应水平打设，锤子与水平偏角应小于±3°；
2、钻孔过程中，应加强钻具的导向作用水平钻进，及时检查孔斜误差，并視钻孔需要，合理采用纠偏措施。
3、为保证钻孔角度的准确，钻孔开始时应才用轻冲击造孔，反复校核钻孔角度，准确无误后再全速钻进。
（二）锚杆安装
钻孔完成后，经检查合格进行锚杆安装。锚杆制作和打设长度应随锚杆位置不同而变化；根锚杆长度应比设计中夹岩厚度加两侧喷射混凝土厚度；锚杆孔打设深度应比设计中夹岩厚度加两侧喷射混凝土厚度要长。通常由于施工现场工作空间有限，锚杆应分成多段加工，采用连接套进行连接安设。因此，在锚杆制作过程中应充分考虑不同位置处锚杆安设空间大小，以便正确确定锚杆分段长度。锚杆两端应预加螺纹，并配备相应尺寸的垫板及螺帽。垫板及螺帽必须满足预加应力强度要求。插入孔内一端的螺纹段杆体应用塑料膜包裹，以保护螺纹不被砂浆粘结。
（三）施加预应力锁定
锚杆安装后，孔口采用干硬性预缩砂浆找平，然后安装经检验合格的垫板、螺母、止浆塞，完成锚固工艺，采用扭力扳手一次直接张拉到设计吨位。预应力张拉采用扭力扳手进行，张拉设备在张拉前要进行率定，根据率定报告换算出对预应力锚杆张拉时，拉力所对应的扭力扳手刻度表读数，将扭力扳手刻度表值调整到相应的拉力值后，对预应力锚杆进行张拉，当扭力扳手报警，即认为预应力锚杆锁定到设计吨位。
（四）注浆封堵
预应力锚杆张拉完成后，立即利用预留注浆扣进行锚杆注浆，浆液采用水泥砂浆，配合比为，水泥：灌浆剂：水=1:0.01:0.38
1、注浆通过一端注浆，另一端排浆。拌制浆液要严格按照配合比拌制，当排浆管排出同注浆浓度相同的浆液且无气泡时，封闭出浆口，持荷2min，直至达到灌浆结束标准方可停止灌浆，封堵注浆口。
2、锚孔注浆不宜简单重复，若效果不能达到设计要求时，应研究其他补救措施。
3、当钻孔过程中发现孔壁岩石严重破碎时，需根据现场情况对钻孔进行固结灌浆。
四、工程概况
黄石山隧道为温州市龙湾区灵昆大道上的一座控制性工程，隧道按一级公路分离式双向六车道标准设计。隧道左线长度514m，右线为520m，隧道设计净宽14.0m，净高5.0m（断面开挖宽度达16.8m，开挖高度达11m）。隧道通过的地层为第四系粘土碎石和凝灰岩，洞身的围岩以微风化凝灰岩为主，隧道围岩为Ⅳ级和Ⅲ级，隧道双洞中间岩柱最小净宽为9.25m。
五、设计计算
隧道在右线桩号K3+410至K3+470约60m长区间中间岩柱岩体较差，为保证岩体稳定，设计采用预应力水平对拉锚杆进行加固，采用型号为φ32mm的精轧螺纹钢筋，设计标准张拉应力为100KN，水平对拉锚杆与16号工字钢拱架相间布置，初步拟定间距为80cmX80cm。
设计计算采用弹塑性本构模型，德鲁克－普拉格屈服准则，采用实体单元模拟岩体、二衬及初喷砼，锚杆采用杆单元。左右边界为距隧道边沿左右各30m，上部边界为真实地面，下部为距隧道底30m。
围岩、喷混凝土、锚杆和二次衬砌的物理力学参数根据地质勘察报告、有关规范和实际经验确定。
本隧道是小净距隧道，设计先行开挖洞是右洞，右洞开挖完毕后，在距隧道开挖线以外（边墙）5m的范围内，应力变化最为明显，最大挤压应力达869.47KPa，中间岩柱的挤压变形最大2.6mm。
左洞右边墙开挖后，对其中间岩柱进行了预应力水平对拉锚杆加固，岩柱的挤压应力达1092KPa，最大变形量2.8mm。虽然岩柱的变形量有所增大，但是变形区内没有塑性变形区出现，中间岩柱基本稳定，变形在可控范围之内。
从以上的模拟计算可以看出，由于左洞（后行开挖）的施工，对右洞有扰动作用，从而出现了应力松弛，右洞因而产生的变形较左洞大。设计通过对破碎地带中间岩柱采取了预应力水平对拉锚加固，后行开挖洞对先开挖洞室的影响有效减少了，有利于洞室的整体稳定。
六、施工方案
预应力对拉锚杆加固区间长度共计60米。采用的材料为φ32精轧螺纹钢筋，工程数量为2961米/183条。
1、施工方法及主要施工机具、劳动力的配备
预应力对拉锚杆以机械为主、人工为辅的作业方法。施工机具及劳动力配备如下：24型潜孔钻1台、二次灰浆搅拌机1台、JZB-2型挤压式注浆机1台、千斤顶1台、压力表、技工5名、普工10名。
2、施工时间
预应力对拉锚杆施工计划，计划工期80天。
3、施工工艺流程
预应力对拉锚杆采用以下施工工艺流程：成孔→安装预应力φ32精轧螺纹钢系统→浇注垫墩→待垫强度达到设计强度85%后进行预应力张拉→孔内注浆→封锚。
①施工测量放样
根据设计要求，首先对K3+410～K3+470进行施工测量放样。
②成孔
采用潜孔钻进行钻孔施工，根据围岩情况严格控制钻孔进尺进度，并随时检测钻孔倾斜度，允许偏差3%，孔径为φ10㎝。
③安装预应力精轧螺纹钢系统
在安装预应力精轧螺纹钢前，首先要进行清孔，用高压空气将岩粉和杂物清除干净，接着按编制的序号逐个安装已抽检试验合格后的对拉锚杆，沿锚杆轴线方向每隔1.5～2.0m设置一个对中器，并且连接用连接器加固好。
④浇注砼垫墩
砼垫墩采用C40现浇，布置两层φ10钢筋网片，其间距为5㎝，钢套管一端与垫墩预埋锚垫板进行焊接，确保注浆孔与孔内是相通的。
⑤预应力锚杆张力
待锚垫的强度达到设计强度85%后进行预应力张拉，张拉采用两端同时张拉，而且左右错开张拉，张拉时实际伸长值与理论计算伸长值之差控制在6%以内。张拉程序如下：0→初始应力（10%δk）→δk→105%δk(持续2min锚固)。
⑥孔道压浆
锚杆张拉锁定后，预应力锚杆压浆采用孔底返浆方法，即锚杆一端封闭，把φ1.0㎝注浆管从另一端伸入封闭端底部。注浆所用的浆液为水泥砂浆，水泥砂浆水灰比0.5，在张拉完毕后，孔道应尽早压浆，压浆施工应均匀、连续地进行，注浆压力不小于2.0Mpa，且最少维持2min，直到孔道的注浆端出口处冒出不含水沫气的浆液，且其稠度与压注的浆液稠度相同时即行停止（流出浆液的喷射时间不小于10秒），然后应将所有出浆口和孔眼封闭。
⑦封锚
孔道压浆完成后，用切割机切掉在锚具以外留的预应力锚杆，然后设置钢筋网，封锚砼采用C25喷射砼。
结语
本项目针对大跨度小净距隧道的特点采取了有效的施工技术措施，施工过程中没有发生塌方或落石掉块等安全事故，施工安全得到了保证，经监测没有发现裂缝和病害，确保了工程质量。
参考文献：
[1]刘清.浅谈小净距隧道的设计与施工[J].湖南交通科技,2007,02:105-107.
[2]李福勇.预应力锚杆在隧道中夹岩加固中应用技术[J].科技信息,2008,34:136+146.
[3]刘亮,黄明,钟祖良,梁宁慧.高速公路小净距隧道建设关键技术分析[J].地下空间与工程学报,2009,S1:1403-1406+1421.