连拱隧道开挖与衬砌施工方法

浅谈双连拱隧道开挖施工

一公司赵喜坤

关峡隧道全长150米，其中进出口明洞各5m，暗洞140m，隧道位于半径为840m的曲线上，结构为双连拱。单孔净宽8m+2m，净高5m。初期支护采用喷射砼，系统锚杆，双层钢筋网，钢拱，超前小导管注浆，二次衬砌为模筑砼，根据围岩类别喷射砼厚25cm，二次衬砌厚度为50－60cm，开挖最大尺寸高9.47m，宽厚23.76m，Ⅱ类围岩长40m，Ⅲ类围岩长110m，隧道最大埋深80m。以此隧道为例，介绍一下双连拱隧道的开挖、支护主要施工方法和一些施工工艺。

一、施工方案

1.1、根据该隧道的围岩类别，围岩软弱、破碎，连拱施工工序多，工艺要求高的特点，选定“弱爆破、少扰动、早喷锚、紧封闭、勤测量”的施工方法，先进行导洞开挖，其后采取先右洞后左洞逐步推进的方式开挖，左洞比右洞掌子面滞后30m以上，时间相隔20天以上，从进口独头掘进，最终完成连拱开挖与衬砌。

1.2、导洞开挖，三导洞均采用台阶法半断面开挖，即双侧壁导洞，中导洞。导洞开挖步骤是：⑴中导洞上半断面开挖支护；⑵中导洞下半断面开挖支护；⑶中墙模注；⑷右侧导洞上半断面开挖支护；⑸右侧导洞下半断面开挖支护；⑹左侧导洞上半断面开挖支护；⑺左侧导洞下半断面开挖支护。

通过这7个步骤可以使三个导洞完成开挖与支护。工程转到下道工序右、左洞开挖。

1.3、右洞开挖步聚：⑴上弧导开挖;⑵初期支护;⑶拆除导洞临时支护;⑷开挖核心土;⑸仰拱砼浇筑;⑹二次衬砌。左洞开挖步聚：⑺上弧导开挖；⑻初期支护；⑼拆除临时支护；⑽开挖核心土；⑾仰拱砼浇筑；⑿二次衬砌。

1.4、因围岩破碎在开挖之前，施作超前小导管并注浆，开挖均采用上下半断面短台阶法，台阶长度3－5m，随挖随喷射砼，采用钢拱格构及锚杆相结合的方法进行防护。

二、主要施工方法

2.1、中导洞开挖断面选择

中导洞开挖断面选择：满足模筑中墙砼及予埋件的最小空间要求，中导洞偏离中墙中线0.7m，考虑到出碴等因素，中洞宽为5m，高

7m，台阶长5¬7m，拱圈半径2.5m。监时支护：在II类围岩地段设钢架间距1.0m，材料为16号工字钢及锚杆Φ22，与φ6钢筋网连接喷射20号砼14cm进行防护。III类围岩段根据实际情况取消钢拱架。用注浆锚杆长5.0m，间距80cm(用于顶部)。由于本隧道只有150m长，采用了先将中导洞贯通，然后倒退模筑中墙砼，这样施工比较方便。

中导洞开挖断面图

2.2、侧壁导洞开挖断面选择

主要满足出碴运输初期支护作业的要求，开挖断面定为高7m，宽4m。

侧壁导洞开挖断面竖向高度满足格构钢架安装(拱脚至拱腰长6.27m，半径6m)最小空间要求，横向宽度满足开挖运输最小空间要求，

结构轮廓尽可能园顺。

隧道中心一侧临时支护，用钢拱架支护，材料为16号工字钢，纵向间距1.00米，φ6钢筋网，φ22锚杆长3M间距60×80cm（环×纵）梅花形布置，喷射20号砼14cm，外侧为永久性初期支护。导洞开挖后按从里到外的工序进行。防护必须及时进行以免坍塌。支护同左右洞施工，采用装载机出碴，并作好通风防尘，排水等工作。

2.3、左右洞开挖

按照左右洞相互错开30m的施工方案进行。开挖确保施工安全和结构稳定。用台阶法开挖，台阶长3－5 m，采用光面爆破，按图示顺序为：①上弧导开挖；②初期防护。从里到外，防护顺序为：双层φ6钢筋网，间距15×15cm；20号工字钢拱架安装纵距50cm（III类围岩为钢格构纵间距1.2M）；安装φ100YAS排水半管，12cm厚预留变形量，TDT450土工布，1.0mm厚LDPE防水板，25cm厚喷射砼，最后，完成拱部防护，再进行下道工序。③拆除导洞临时支护。④核心土开挖出碴。装载机配合自卸翻斗车运输，然后转向抑拱砼浇筑、二次衬砌等工作，使开挖部分顺利完成。

2.4、钻爆作业

爆破技术参数为：根据围岩种类，每次进尺1.0m。掏槽眼深度1.2m，辅助眼深度1.0m。间距0.6m，排距0.8m，装药系数0.5，周边眼深度1.2m，间距0.45m，外倾0.15m，最小抵抗线0.5m，装药集中度0.15kg/m。

采用2#岩石炸药或岩石乳化炸药，雷管为非电毫秒雷管。施工中根据围岩实际情况和爆破效果及时调整爆破参数。

2.5、装碴运输，爆破后出碴，采用侧卸装载机装碴，自卸汽车运输。同时作好通风防尘等工作。

2.6、超前支护

本隧道超前支护设计为φ50小导管注浆，导管长4.5m。采用7655型凿岩机打眼，导管与衬砌面设5°仰角打入拱部围岩。导管环向间距为30cm，每打完一排导管后，灌注水泥砂浆。注浆压力2.0Mpa，孔口设止浆塞，超前小导管搭接长度大于1.0m。尾部焊接在钢拱架上。

2.7、初期支护

安装钢拱架，按设计每节6.27分节预先加工好，断面为15×15cm 现场拼装，位置垂直隧道中线，拱架之间用Φ25纵向钢筋焊接牢固。

喷射砼：在隧道净空尺寸符合要求的情况下，清除所有松动危石，用高压风，喷水冲洗岩面，然后采用喷浆机进行喷射砼作业。

喷射时，喷嘴正对受喷面作均匀顺时针方向旋转，施转直径30cm。岩面有较大坑洼时，先喷凹处，然后找平。喷射距离控制在0.8－1.2m 喷射角度90°。

2.8、锚杆施工关峡隧道采用Φ22mm锚杆，长度

3.0m普通凿岩机打孔，孔位、孔径、孔深及布置均满足设计要求，使孔内注浆饱满。压力控制在1－1.5Mpa之间。

2.9、钢筋网片连接在锚杆外端，再用钩头钉固定在围岩上，网片按设计加工制作。安装网片时，随受喷面起伏铺设，留够保护层，尽量平整，保证在喷射砼时不颤动。喷头略倾斜使网后砼喷射密实。

2.10、初期支护完成后隧道整体性较好，达到了预期的目的，安全可靠，使隧道的开挖与初期支护工作进行顺利，为二次衬砌作好了准备工作。

浅谈双连拱隧道开挖施工

赵喜坤

中铁一局集团第一工程有限公司