浅谈双连拱隧道施工工艺

浅谈双连拱隧道施工工艺

作者：刘传统张世兵

来源：《城市建设理论研究》2013年第32期

摘要：本文结合扬滁一级公路平山隧道建设，介绍双连拱隧道的施工工艺：分段施工中隔墙，用上下台阶法进行洞身开挖，对中隔墙的细部结构进行优化，可缩短隧道施工工期和节约投资，并且可解决中隔墙顶部渗水的通病。

关键词：隧道；双连拱；工艺

中图分类号： U45 文献标识码： A

1.引言：

扬滁一级公路建设工程项目，原计划工期24个月，后因征地拆迁原因，施工迟迟未能进行，实际施工时间仅为16个月，工期较紧，其控制性工程平山隧道设计双连拱的结构型式，若按常规方法施工，工序较多，工期难于保证，且中隔墙顶部防排水较难解决，为此，在施工过程中，对双连拱隧道的常规施工工艺进行了改进及对部分结构进行优化设计，从而缩短了工期，同时解决了影响隧道运营安全的渗水问题，具有非常重要的实际意义。

2.平山双连拱隧道工程简介

平山隧道桩号为Ｋ16＋037～Ｋ16＋578，全长541ｍ，双向４车道双连拱隧道，建筑限界净高5.0ｍ，净宽9.75ｍ，内轮廓采用单心圆的形式，半径为5.3ｍ，单洞净宽10.6ｍ，最大开挖跨度24.65ｍ，高度达10.3ｍ。中隔墙高5.8ｍ，最窄处厚1.15ｍ。

隧道处地貌属低山丘陵地带，地势起伏较大，地形坡度300，地表植被发育，残、坡积层发育，基岩露头少；进出口洞表部残坡积层厚5～8ｍ，埋置浅，围岩稳定性差。沿线大部分洞段为流纹岩，围岩分类为Ⅱ～Ⅴ，节理普遍发育，隧道区内有４条断层破碎带，为压性断层，与隧道轴线成较大角度相交。隧道区地形坡度较陡坡，表部第四系残破积层发育，疏松多孔，透水性较好。

２平山双连拱隧道快速施工方法

２．１按新奥法双连拱隧道施工的工序

中导洞开挖并支护→修筑中隔墙→左侧边导洞开挖并支护→左洞上半断面开挖并支护→左洞下半断面开挖支护并开始修筑二次衬砌→修筑左洞仰拱→右侧边导洞开挖并支护→右洞上半断面开挖并支护→右洞下半断面开挖支护并开始修筑二次衬砌→修筑右洞仰拱。

若按此工序施工是可行的，但施工周期较长，不能满足工期要求。

２．２平山隧道施工方法

为缩短工期，在平山隧道施工中，采取了以下施工方法，并获得成功，主要作法是：①中隔墙由两头向中间施工，在中隔墙施工一段时间后即进行正洞开挖。②正洞施工锁口导管及１．５ｍ长护拱。③正洞在锁口导管及护拱的掩护下采用上下台阶法开挖，取消两个边导洞施工。

２．３中隔墙施工

中导洞贯通并支护完毕后，即进行中隔墙的施工。

1）工序安排

①由进出口向中间施工中隔墙基础，包括用片石混凝土进行基底处理。②由进出口同时向中间施工中隔墙，待出口已施工５０ｍ时即进行出口正洞开挖。③中隔墙施工完毕后即进行进口方向正洞开挖。

2）中隔墙混凝土施工

①支立模板。为保证中隔墙的外观质量，在中隔墙基础两侧通过人工组装２．０ｍ×２．０ｍ的大块钢模。模板安装加固用槽钢和碗扣件支撑在中导洞初期支护上，以外撑为主，内拉为辅。模板的中线、标高、尺寸和平整度等经检验合格后才可进行下道工序。②钢筋绑扎。墙身钢筋与基础钢筋均必须按规范要求焊接，并且一定要注意预留基础与仰拱，中隔墙与二衬，及中隔墙与初期支护钢拱架连接的钢筋。其他预埋件的位置也一定要准确。③混凝土浇注。基底虚渣、污物和基坑内积水必须排除干净。中隔墙全部采用泵送混凝土，混凝土严格分层振捣。浇注前必须仔细检查一遍，每５ｍ一道的竖向排水管是否已经布设到位，浇注混凝土的时候还一定要注意不得将排水管堵死。混凝土浇注完毕后要做灌水实验以检查排水管是否堵塞，能否起到排水作用。

3）中隔墙防排水施工

水不仅是影响隧道正常施工的因素之一，也是影响隧道正常运营的重要因素之一。双连拱隧道中隔墙顶部渗水是一通病，为解决这一通病，平山隧道在中隔墙的防排水施工中，将防、排、堵、截四字方针认真地落实到位，具体做法如下：①中隔墙二衬拱脚与中隔墙接缝适当抬高至中隔墙顶以上４０ｃｍ，初衬拱脚位置维持原设计不变，通过这种方式使中隔墙顶部形成一个汇水槽。②中隔墙顶面满铺一层复合式防水板，并预留一定的搭接长度以便和主洞防水板的搭接。③在防水层上面沿隧道纵向布一通长的软式透水管，并与原埋设的竖向排水管连接，以便汇水槽内的水能顺利排往边沟。④对中隔墙顶渗水量较大的地方采用注浆堵水。⑤中隔墙与二衬拱脚的接缝处设两条止水条。⑥二衬及中隔墙混凝土的抗渗标号不低于Ｓ6。

２．４正洞开挖

平山隧道采用新奥法施工，为防止出现偏压，双连拱隧道必须兼顾左右洞开挖，否则会给隧道施工带来一定的安全隐患。

1）隧道进洞

正洞在大管棚及护拱的掩护下进洞，采取台阶分部开挖法施工，将隧道断面分上下台阶开挖逐步成型。若采用边导洞超前开挖法施工。则需要在开挖并支护好边导洞后，再开挖正洞的上台阶，而且施工正洞下台阶时还要将边导洞的初期支护拆除，工序比较复杂，并且因工作面较多，相互干扰大。

2）隧道爆破开挖

隧道的光面爆破不仅直接影响着超欠挖，而且对减少围岩所受的扰动，提高锚喷支护能力起着非常重要的作用，光面爆破效果要求为：①轮廓整齐、美观圆顺、不欠挖、平均线性超挖小于１０ｃｍ。②炮眼痕迹保存率大于８５％，每循环炮眼对齐大致一条线。③两茬炮衔接台阶平均值小于１０ｃｍ。为了增强光面爆破的效果，利用在中导洞开挖时积累的围岩情况做出相应的光面爆破设计，对布眼、装药、起爆等技术标准都做了严格规定。

3）初期支护

隧道的初期支护施工时有几个容易忽视但却非常重要的问题。①为了保证锚杆能发挥其作用，锚杆的角度、长度、锚固力必须严格按规范及设计文件规定的实施。②钢拱架必须要有足够的钢度，拱架安设间隔应符合设计图纸要求，并要放在与隧道轴线垂直的平面内，拱架脚应置于坚实的地层上，拱架拼装接头处应连接牢靠。③小导管角度一定要满足设计要求，一般控制在仰角５～１０°为宜，与钢拱架配合使用焊接在一起并从钢拱架的腹部穿过，还要保证注浆量。

4）监控量测

隧道的监控量测上分了必测项目和选测项目。必测项目为地质和支护状况观察、净空收敛、拱顶下沉。选测项目为锚杆轴力、围岩内部位移、支护衬砌应力、围岩及层间支护压力、地表下沉。通过监控量测掌握了围岩力学形态的变化和规律以及支护的工作状态，动态分析量测成果指导施工。

5）二次衬砌施工

二次衬砌除模板应有足够的强度、刚度和稳定性外。还要求模板表面要光滑。浇注混凝土时一定要振捣密实，且严格按照配合比要求施工。混凝土强度达到设计强度的７０％以上方可