高速公路连拱隧道开挖施工方法--以长深公路西台子隧道为例

高速公路连拱隧道开挖施工方法探讨--以长深公路西台子

隧道为例

摘要：本文以长深公路西台子隧道施工实例，根据连拱隧道的工程概况，并通过现场监测数据分析，最终确定将中导洞台阶法开挖施工方案采取为最佳方案，并对连拱公路隧道施工过程中遇到的工程措施、施工方法、围岩稳定性与动态施工控制和防排水等关键技术问题进行研究和探讨，并提出了相关建议，从而为隧道施工提供相关实践与理论参考。

关键词：高速公路；连拱隧道；施工方法；西台子

中图分类号： u412.36+6 文献标识码： a 文章编号：

1工程概况

西台子隧道位于长（春）深（圳）公路承德至承唐界段，隧道起止点桩号为k60+150.00~k60+353.00，长203m。位于r=1340m，ls1=200m，ls2=155.565m的曲线上。纵坡采用+0.4％（1470m）的单向坡，拟定隧道净宽14m，有效净高为5m的建筑限界，隧道平面见如下图1。为满足该隧道建筑限界和通风、照明、交通监控、通讯、消防等设施所需空间和路线曲线情况，隧道设计净跨为

14.736m。净高为7.605m的三心圆拱曲墙断面。隧道穿越微风化砂岩，灰白色，中细粒砂状结构，薄—中层状构造，坚硬。隧道所处区域基本无地表水，未发现泉水等地下水出露，隧道顶部均覆盖有微风化砂岩，岩体较完整。

3 西台子连拱隧道施工方案分析

由子西台子隧道所穿越围岩基本为ⅱ级围岩，围岩易破碎，自稳能力差，不允许产生较大变形，必须控制围岩的变形，充分发挥围岩的自稳能力，设计时决定采用双侧壁三导洞施工法施工，单洞采用环形开挖预留核心土法，以减小变形，确保施工安全。但是，根据中导洞开挖的实际情况和现场监控量测信息反馈，最终采取中导洞施工法:贯通中导洞，采用台阶法开挖正洞。在洞内，ⅱ类围岩段采用“管注浆超前，弱爆破，短进尺，少扰动，早喷锚，勤量测，早成环，二次衬砌紧跟”，ⅲ类围岩段采用“短进尺，弱爆破，少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭，早成环、快衬砌”等技术措施，并根据监控量测成果及时调整开挖方法和根据监控量测成果，分析情况，适当调整设计参数，以保证安全。由于本隧道的特殊性和施工难度，设计采用双侧壁导坑法施工，因为分步开挖势必造成对围岩的多次扰动，应力不断重新分布，受力十分复杂，稍有不甚将造成坍塌，确定合理的工序关系和施工步骤非常重要。根据本隧道现场实际施工情况，并通过监控量测分析，取消两侧壁导坑，最后决定采用中导洞台阶法开挖施工方案，即：贯通中导洞→中墙混凝土灌筑→洞口管棚施正→正洞上台阶掘进及初期支护→中墙顶防排

水处理→正洞下台阶开挖及初期支护→正洞边墙基座衬砌，封闭仰拱一正洞二次衬砌。根据大跨浅埋软弱围岩双连拱隧道修筑的实际经验，中导坑贯通后，在开挖上下行线时，其左右洞掌子面纵向错开约30m，仰拱铺底超前，一般与开挖面的距离为约3om，二次衬砌紧跟，一般与开挖面的距离为约50m。

4中导洞台阶法开挖

为确保工期及施工安全，遵循“早进洞、晚出洞、少扰动、强支护”的方针，先进行洞口防排水处理，再在进出口各预先施作长约4m衬砌护拱进洞，边、仰坡尽量不扰动，这样做既保护环境又确保施工安全。进洞口拱部打设超前小导管注浆，先开挖中导洞上半断面进洞。依据中墙设计尺寸，并考虑施工作业空间。采用人工配合pc200型挖掘机开挖，pc200型挖掘机配合装载机装碴，10t

翻斗车出碴。开挖后挂网喷混凝土封闭并配以工字钢钢支撑，间距lm。因为是临时支护，工字钢需拆除，施工中以确保安全为原则，视监控量测结果，可适当调整其支护参数。为防止中导洞洞身积水软化及中墙基础便于施工作业，掘进时先开挖上半断面，底部预留.05m~1.0m高。中导洞贯通后，再扩槽开挖下半断面，支护紧跟。中导洞开挖进尺控制在1.0m以下，台阶长度控制在3~5m，根据量测结果分析，可适当调整台阶长度。其中k57+090涵洞进口便道挖方横断面如下图2、图3：

图2 k57+090涵洞进口便道挖方横断面

图3 k57+090涵洞进口便道挖方横断面

5 中导洞施工技术

5.1 正洞上台阶掘进及初期支护

左右洞平行作业时，严禁齐头并进，两洞室禁止同时处于初期

支护状态。超前洞室的二次衬砌与另一侧洞室掌子面距离不小于

10m。掌子面至二次衬砌的距离和左右洞间错开距离进行控制；正洞开挖采用台阶法，上、下行线并挖错开距离大于30m。施工中由于上下行线初期支护加载于中墙的力大小不一，时间不一为防止中墙侧移、倾倒，中墙两侧随施工进展，打设木支撑。

5.2 正洞下台阶掘进及初期支护

上台阶贯通后，即开挖下台阶，开挖先预留马口，作为拱部初期支护的支撑点。采用松动弱爆法，以保护中墙混凝土。马口跳槽开挖，初期支护紧跟。正洞边墙基座衬砌及封闭仰拱:下台阶开挖后，先衬砌侧边的矮边墙，并及时封闭仰拱。

5.4 防水层施作

由于采用曲中墙结构，故防水层按分离式隧道形式设计，防水板及土工布按全断面布设。虽然施工时围岩裂隙水较为丰富，待衬砌完毕后，未出现渗漏水现象，彻底解决了整浇中墙与二次衬砌连接处渗漏水严重难以处理的设计缺陷。

5.5 正洞二次衬砌

二衬采用先墙后拱法施工，用泵送混凝土，由于曲线半径较小，6m一个工作循环。衬砌模板用衬砌台车，施工时焊接一台架作为作业平台。为防止施工缝漏水，在施工缝处混凝土中部按设计埋设桥式橡胶止水带，混凝土面凿毛处理。

6 结论与建议

本文对连拱公路隧道原设计为三导洞施工，施工完中墙后，再

开挖两侧导坑。但是，根据现场实际情况及监控量测分析，采用台阶法开挖更加有利于隧道的整体稳定，因此取消两侧壁导坑，结果表明施工效果不错。此次研究表明，在实际工程应用中，对施工技术不断的探索与改进，将会使整个施工工程取得更好的生产效率，保证施工安全，在此将本次研究得出的相关要点总结如下。

6.1 侧壁导洞法施工评价

该法最明显的优点：突破隧道施工中开挖的一般次序，对控制地表及内部变形十分有利，可减小由于拱顶压力产生的拱脚下沉。但也存在不少问题：工序繁多、作业空间狭小，进度较为缓慢、不利于机械化施工；各作业面施工相互影响较大，在围岩条件较好时转换施工方法困难；对围岩扰动次数较多，对控制工程造价较为不利；在施工中量测资料表明围岩变形无收敛趋势，加固比较麻烦，对施工要求相当高等等。这些需要今后在实际施工过程中不断探索与改进。

6.2 对台阶法施工的建议

通过在西台子隧道正洞开挖对该方法的应用实践，在此建议施工时应注意以下事项:（1）台阶施工中，拱部弧型导坑钢拱架要求拱脚部位有扩大基础的硬底，又要保证接腿时便于螺栓的连接，一般用厚4~5cm，宽40cm，长1~2m的厚木板做基垫可有效解决；（2）“后部接腿”要求严格，必须严格控制接腿的及时性，确保不出现多榀钢拱架单侧同时悬空或两侧同榻钢拱架同时悬空现象的出现，并应充分考虑到松散围岩或软弱固岩中锁脚锚杆的不可靠性；（3）