随着国民经济的发展，对基础设施建设的需求在不断增加，不可避免会出现轨道交通和公路工程同期建设的问题，当轨道交通与公路采用上下双层桥梁形式跨越河流、山谷，跨越后需要通过隧道工程穿越山体时，由于地形地势、土地利用、桥隧连接和环境保护等限制，出现了上下近接重叠隧道洞室群，且隧道洞室之间距离很近，导致近接施工问题突出。对上下重叠隧道洞室群近接影响程度进行研究，对新建及既有隧道结构所受荷载影响进行预测，进而提出经济合理的施工工艺及对策措施是急待解决的问题 ^[1]。

　　 目前隧道工程力学的经典理论主要基于半无限体中单一洞室的力学行为，但当2个以上的洞室近距离施工时，新建结构物的受力模式已经不同于半无限体或无限体中修建单一洞室的一般状况，其初始应力场往往是经过多次扰动，而且施工过程中将再进行多次扰动，这种应力的演变导致了既有隧道和新建隧道的受力变异，造成既有隧道的安全性、新建隧道的复杂性以及同时修建时的相互影响带来的工法、工序和对策优化等问题 ^[2,3]。

　　 本研究依托工程的进口端上层为双向六车道一级公路隧道，最大开挖跨径达16m，下层为轻轨隧道，轻轨隧道与公路隧道同期实施，隧址区域地质构造相对简单，隧道穿过的岩层为侏罗系上统遂宁组(J3sn)厚层砂岩夹泥岩与侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)泥岩，地表覆盖有厚度不一的不连续第四系坡残积层，局部分布有少量人工填筑土。隧道围岩等级为Ⅳ～Ⅴ级，结构支护形式采用复合式衬砌，支护参数如表1所示。上层公路隧道属于小净距隧道，净间距<4m，下层轻轨隧道左右洞中隔岩厚度<2m，属于极小净距隧道;上下双层隧道之间中隔岩厚度亦很小，净间距<4m，如图1所示。针对本工程面临的上下重叠隧道洞室群近接难题，从整体隧道群开挖顺序优化、下层轻轨隧道极小净距隧道后行洞开挖技术、上下双层隧道近接段开挖技术等方面进行研究。

　　 由于隧道群开挖后整体围岩应力场发生了多次应力重分布，为减小开挖对隧道群各衬砌结构的影响，通过数值仿真方法，对4个洞室的开挖顺序进行优化分析，确定最优开挖方案。同时对于优选方案，确定其中的关键工序与主要影响因素。

　　 根据本隧道工程的地质勘查报告，隧道洞室群段围岩工程地质分级以Ⅳ～Ⅴ级围岩为主，再参考本地地质特征及相关规范，围岩的主要物理力学参数及支护结构物理力学参数如表2,3所示。

　　 理论分析表明，均质弹性无限域中开挖的圆形洞室，由于荷载释放而引起的洞室周围介质应力和位移变化，3倍洞径之外的影响即可满足工程精度要求 ^[4]。本工程中，考虑到隧道各洞室比较集中，模型左右两侧即模型的水平方向两侧各取3倍洞径，竖向按实际埋深考虑，如图2所示。

　　 模型共包括围岩、衬砌支护、锚杆支护等部分。模型单元数约10万个，围岩选用三维八节点实体单元，衬砌支护选用壳单元，锚杆支护选用三维杆单元，设计中模型采用的屈服准则为D-P准则。模型沿x轴左、右边界及沿y轴前、后边界水平位移约束，沿z轴下边界竖向位移约束，上边界为地表自由面。模型荷载为围岩自重荷载。模拟地应力平衡和隧道开挖支护工况。

　　 通过对比分析发现:先施工下部轻轨隧道，后施工上部公路隧道，隧道群整体支护结构及围岩受力和变形均较为合理，优于先上后下的方案。同时，公路隧道必须在轨道隧道已施工完毕且二次衬砌达到设计强度后进行施工，特别是公路隧道仰拱开挖对轨道隧道支护结构影响较大。另外，由于轨道交通隧道属于极小净距隧道，右侧后行洞开挖对左侧先行洞支护结构影响较大。其中图3为较合理施工工序的计算结果，通过后期现场监控量测结果对比分析，隧道的拱顶下沉、隧道收敛及初期支护内力等现场实测值与模型计算值基本一致。

　　 针对上下部隧道开挖顺序及上部隧道下部开挖这两个关键施工工序，在本工程中进行了详细的现场试验研究。

　　 设计方案中没有针对下层轻轨隧道极小净距段开挖施工提出专项措施，根据国内目前常规施工方法，通长采用中导洞法施工，这样一来大大增加了工期和成本。在确定总体开挖顺序后，针对下部轨道隧道，基于爆破冲击波散射理论、偏心不耦合装药理论及渗透扩散注浆理论 ^[5]，通过现场试验，研究了一种快速安全的极小净距隧道后行洞开挖技术。

　　 首先在后行洞掌子面靠近中隔岩一侧钻设减振孔，再进行爆破施工。爆破分2次进行，先进行偏心(向中隔岩相反方向)爆破，然后进行周边爆破，形成开挖洞室。其次对开挖洞室进行初期支护，在初期支护同时对中隔岩预留注浆加固小导管。最后在初期支护强度达到设计要求后，对中隔岩进行注浆加固，使得隧道结构和中隔岩成为整体结构。

　　 采用地质钻机在搭设的钻孔平台上钻打纵向减振孔。孔径为150mm，孔深不小于一个循环爆破进尺。纵向减振孔在靠近中隔岩的一侧布置2排，沿后行洞高度方向成排设置，靠近中隔岩的纵向减振孔距离开挖边线1m，远离中隔岩的纵向减振孔距离开挖边线2m，布孔高度从底部开挖边线开始至后行洞拱腰部分。在布孔高度方向上相邻减振孔的孔距为300～400mm。减振孔布置如图4所示。

　　 向远离中隔岩的一侧偏离1～2m对后行洞进行掏心爆破，清碴，形成偏移掏心爆破洞。偏心爆破范围如图4所示。

　　 采用弱爆破，严格控制炮眼深度和装药量，通过爆破试验确定爆破参数，光面爆破及预裂爆破参数如表4所示。

　　 沿后行洞环向相邻注浆导管的间距为0.5m，沿后行洞纵向相邻注浆导管的间距为1m，每根注浆导管向先行洞洞顶仰2°～5°。注浆导管分布:从底部开挖边线开始至后行洞拱腰部分。注浆导管为钢花管，直径为42mm。

　　 在初期支护强度达到设计要求后，即可对中隔墙进行注浆加固。中隔墙注浆范围如图4所示。

　　 在后行洞开挖时采用减振爆破和偏心定向爆破技术，后行洞开挖后对中隔岩进行注浆加固，实现了对先行洞和中隔岩的保护，且达到双洞一体式初衬支护效果。解决了中隔岩厚度<2m的极小净距隧道后行洞施工技术难题。本工艺具有以下优点:钻设减振孔工艺简单，花费时间不长，效果明显;偏心爆破+周边爆破可以很好地控制爆破效果，最大限度减少超欠挖;中隔岩注浆加固不影响隧道开挖掘进施工，并且保证隧道结构和中隔岩形成一个整体，共同受力，确保工程安全。

　　 由于上下层隧道之间的中隔岩很薄，上部公路隧道在施工接近下部轻轨隧道时需要采取保护措施，基于水化膨胀反应理论和岩体断裂理论，通过现场试验，研究了一种上下双层隧道近接段开挖技术。

　　 在上层公路隧道上半断面开挖支护完成后，下半断面(近接段)开挖首先在水平面中间位置用切割机切槽，凿除岩石形成临空面，用破碎油锤凿除岩石。然后在两侧钻孔、装膨胀药剂，通过药剂化学反应，实现静力爆破，破坏岩石整体结构，通过破碎油锤破解小岩石，达到开挖效果。

　　 在上层隧道下半断面的中间沿隧道的纵深方向切槽，槽宽≥50cm，为实施静态爆破创造临空面，如图5所示。

　　 在上层隧道的下半断面沿竖直方向向下钻多个装药孔，孔间距的大小与岩石硬度有直接关系，硬度越大孔间距越小，一般情况下孔间距以30cm×30cm(IV级围岩)和40cm×40cm(V级围岩)为宜，在同一层面上，装药孔呈梅花形布置，孔深0.5～1.0m，孔径42mm。然后用清水浸泡药卷，塞入孔中。在整个过程中，严格控制周围环境与药卷发生作用需要的环境相适应，这样才能使得静态爆破效果最佳。

　　 该技术在上层超大断面公路隧道下部近接处开挖时采用中间切槽工艺和分层静态爆破技术，解决了上下双层隧道隔岩厚度极小的上层超大断面隧道施工技术难题。本工艺具有以下优点:沿隧道纵向在中心切槽形成临空面，可以最大程度保证静态爆破效果;静态爆破对围岩扰动性非常小，可以和机械开挖相媲美;静态爆破工作面大，和机械开挖相比速度快，并且工艺简单。

　　 本文依托某大型公路与轻轨层叠隧道群，通过数值仿真及现场试验等手段，得到以下结论。

　　 1)先施工下部轻轨隧道，后施工上部公路隧道，隧道群整体支护结构及围岩受力和变形均较为合理，优于先上后下的方案;极小净距轨道交通隧道的右侧后行洞开挖对左侧先行洞支护结构影响较大;同时，上部公路隧道仰拱开挖对轨道隧道支护结构影响较大。

　　 2)在轨道隧道的后行洞开挖时采用减振爆破和偏心定向爆破技术，后行洞开挖后对中隔岩进行注浆加固，实现了对先行洞和中隔岩的保护，达到双洞一体式初衬支护效果。

　　 3)上层超大断面公路隧道下部仰拱近接下层轨道隧道部位开挖时采用中间切槽工艺和分层静态爆破技术，对上下层隧道之间的中隔岩和下层轨道隧道支护结构起到了很好的保护作用。