双连拱隧道施工论文

7284# 黑古沿大跨度软岩连拱隧道施工方法研究*

李 伟 张昌国 陈柏刚 中铁二局第五工程有限公司

摘 要 上下行隧道分修是公路隧道设计中常见的方式，但有的隧道因受地形条件等因素的限制而选用双联拱隧道。但一般双联拱隧道具有浅埋、大跨、地质不良等特点，因此，技术难度高，施工风险大。

本文通过介绍一条在V级围岩中开挖跨度达29.42m的连拱式隧道（黑古沿隧道）的施工方案实例,详细阐述了大跨度软岩连拱隧道的施工方案及施工工艺。

The building of separated tunnels is a common way of building tuunels,but some have to use double united arch tunnels because of the restriction of topography.while there are also some disadvantages,like shallow burial,big span & bad geology,So,it demands high-level technology and there is high risk in construction.

This article introduces a double united arch tunnel construction plan-HeiGuyan Tunnel,which is V-shaped ,with a plan of 29.42m It expounds at length the construction plan & skills in buiding united arch tunnels of big span in soft rock.

关键词 大跨度 软岩 连拱隧道 施工方法

中图分类号： 文献标志码: 文章编号；

隧道开挖过程中围岩稳定、初期支护、二次衬砌的安全性倍受关注 ,开挖顺序和及时支护的施工方案是成败的关键。详细开挖及支护顺序等叙述如下：

黑古沿隧道为双连拱四车道公路短隧道，是北京

市首座双联拱隧道。该隧道设计新颖，结构复杂，技术难度大，科技含量高，具有“二大二新”的特点。

“二大”是：一是净空跨度大，成洞断面大；二是地质条件差，浅埋暗挖，工序繁琐、跨越时间长，安全威肋大。

“二新”是：采用了新技术，新工艺。结构设计新颖，三导洞开挖法新颖。

1 工程概况

黑古沿隧道全长为 164m，其结构形式为：16m(明洞)+133m(暗洞）+15m (明洞)。见图1。该隧道最大净空跨度达29.42米,最大净空高度达11.08米，高跨比仅为1:2.66，成洞净空面积达258m2，最大埋深为27.0m。

隧道围岩均为Ⅴ级，主要为太古代沙厂组的片麻岩岩体，夹黄红色混合岩，岩体较破碎，局部较完整。经岩石物理力学试验统计表明，隧道围岩饱和单轴抗压强度一般为5.0～28.0MPa，整体上属于较软岩，局部风化程度较低的混合岩为较硬岩，岩石的软化性较明显，整体工程地质性质较差。隧址区地下水主要为松散岩类孔隙水，分布很不均匀，无规律性。

2 施工方案设计[1] -[2]

收稿日期 基金项目

作者简介 李伟（1974年—— ），男，四川省邛崃市人，长沙铁道学院土建专业本科，研究方向：土建工程"zcg603"<zcg603@>

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采用三导洞开挖及支护，先进行中导洞开挖及初期支护，待中导洞开挖一定距离（35m左右）并初支封闭后进行左右侧导洞开挖。侧导洞支护成环后其临时支护侧在主洞开挖过程中兼做坚向支撑。主洞初支成环后，侧洞和主洞各自成环形成了独立的受力体系，但在顶部侧洞和主洞的初支连接使得侧洞和主洞共同承受顶部围岩的应力。侧导洞的施工较好的起到了大跨度隧道施工的减跨作用。

中导洞开挖贯通后浇筑中柱砼及顶部填充砼；此时中隔与中导洞初期支护一起已成为独立的支撑体系，在主洞上台阶开挖时，顶部围岩的压力通过主洞初期支护传至侧导洞和中导洞。

这种方案施工工艺技术新颖 ,各施工阶段应力传递明确 ,施工安全有很好的保证，但施工顺序比较繁杂,施工工期较长。

为了防止隧道坍塌，施工中还遵循新奥法的十八字方针：“管超前，严注浆，短进尺，强支护，早封闭，勤量测”，确保施工安全。

3 主要施工工艺

[3] -[4]

中柱底部小导管加固图（图一） ⑵中柱临时支撑

中柱为双连拱隧道整个结构中的主要受力部分，为防止由于主洞开挖产生的推力过大影响而使中柱产生附加弯矩，继而发生变形和破坏，中柱施工完毕后，两侧必须采用有效措施对中柱进行临时支撑：

①根据现场监控量测情况，在施工中采用φ219×10mm热轧无缝钢管进行临时支撑。

②横向间距1.0m，竖向间距为1.0m，至中柱底1.65m，坚向上设置4排。

3.2防排水措施

针对黑古沿隧道防水的特点，施工方案遵循“以排为主、防、堵、截相结合”的综合治理原则。双连拱隧道中以中柱顶的防水质量尤难控制，施工中除正常铺设防水板外，增设一层2mm厚BAC自粘防水卷材，并在墙顶沿隧道纵向设一根φ80mmTS弹性软式透水管，中柱内每隔5m设置竖向φ80PVC排水管与φ80mmTS弹性软式透水管连通，将墙顶汇水引至隧道边沟。为确保柱顶积水能顺利排入纵向的φ80mmTS弹性软式透水管，在柱顶增设30cm厚碎石反滤层，将软式透水管保护起来，形成排水通道。

为避免中柱顶汇水通过附近纵向施工缝渗入隧道，该处纵向施工缝高出中柱顶一定距离，形成“Y”字型。为保证防水效果，该处纵向施工缝设外贴式止水带、中埋式橡胶止水带各一道，并预埋注浆软管。中隔墙防水图见（图二）。

隧道暗洞采用三导洞法施工，在超前支护后，先实施中导洞及两边侧导洞，两边侧导洞与中导洞开挖面拉开适当的安全距离，相隔35米左右。待中导洞全线贯通后，浇注中柱混凝土及安设临时支撑或回填低标号混凝土；然后在主洞中部采用台阶法分部开挖、分段拆除临时支撑、及时浇筑二衬。

洞内出碴均采用无轨运输，洞身开挖成型后，模筑仰拱及填充混凝土，再利用衬砌台车一次连续浇注二次衬砌混凝土。现重点介绍中柱加固措施和双联拱隧道施工控制的重点----防排水措施：

3.1中柱加固措施及临时支撑 ⑴中柱加固措施

本隧道由于地质条件差，施工中采用三导洞开挖法，势必对中柱附近岩体产生多次扰动，而中柱又是双连拱隧道受力的重要支点，因此必须做好中柱柱顶和柱底的加固措施。

①中导洞开挖后及时对拱顶围岩进行加固注浆。柱顶采用φ42×4mm小导管，L=3.0mm，纵环向间距0.5×1.2m。②在分段浇筑中柱前，对中柱底进行加固注浆。柱底采用φ42×4mm小导管，L=3.5mm，纵横向间距1.0×0.8m，矩形布置。中柱底部小导管加固图

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度。

（3）必须解决好中隔墙顶部的防排水 由于中墙Y形结构和客观存在的蓄水效应，使得此处水压力大且此处为“直弧”交接，排水不畅通，因此联拱隧道的防水重点是中墙顶部的防排水。

（4）仰拱应及时封闭

仰拱及时封闭是隧道施工安全的保证，大跨隧道仰拱及时封闭更为重要。仰拱施工前，隧道始终为两开口的环，整体受力极为不利，结构受力靠边墙和中柱，承受面积较小，抗倾覆、抗压均不理想，整体受力十分不利。

（5）合理控制好各作业面间的距离

根据围岩情况及开挖跨度合理控制中导坑、侧导坑开挖作业面之间的距离，合理控制左右线正洞开挖作业面的距离，合理控制正洞开挖作业面与衬砌作业面的距离是双联拱隧道安全建成的关键，应根据监控量测结果及时进行修正。

5 结束语

对于连拱隧道的施工 ,本工程所采用的“三导洞开挖法”与常用的“中导洞”法隧道开挖方案相比,具有明显的技术安全优势。中柱加固措施具有施工工艺技术新颖 ,各施工阶段应力传递明确 ,安全威胁小的特点。结合对比成熟的施工工艺，结果表明了黑古沿双连拱隧道的施工方案是科学合理的。黑古沿隧道工程是大跨度、软岩、连拱隧道成功采用三导洞开挖法施工的一个成功典型实例，对于类似工程有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]《隧道工程施工》 [M] 关宝树 人民交通出版社（2003.1第一版）2008年4月，第六次印刷； [2]《公路隧道施工》 [M] 黄成光 人民交通出版社（2001.8第一版）2009年2月第十次印刷； [3]《公路工程施工工艺标准》 [s] 中交第一公路

工程局有限公司 （2007.12第一版）2008年7月第二次印刷；

[4]《公路隧道施工技术规范》 [s] 弓天云 中交一

公路工程局有限公司 2009年9月第一版。

中隔墙防水图（图二） 3.7监控量测

采取信息化施工，以监控量测成果反馈修正设计和指导施工。主要进行如下量测项目：

（1）地表沉降监测；（2）洞内拱顶下沉监测；（3）洞内水平收敛监控；（4）临时支撑应力量测；（5）中柱砼应变量测；（6）正洞钢拱架拱脚内力量测。

地表沉降量测和拱顶沉降量测采用精密水准仪（精度达0.01mm）及铟钢尺进行监测，收敛量测采用数显式坑道收敛计进行量测。监测数据输入计算机绘制成曲线并进行分析。

4 施工控制重点及注意事项

（1）保证中墙稳定，是建成双联拱隧道的关键所在联拱隧道的围岩荷载通过拱部结构传递到中墙，使中墙集中受力。施工中必须采取足够的措施，确保中墙不偏移、不发生不均匀沉降。施工中可采取对称设置临时横撑或填充石渣和低标号砼的方式对中墙进行保护，确保其不发生偏移。可对中墙地基采取施做挤密桩、树根桩或钢管注浆加固等对地基进行改良处理，提高地基承载力，确保中墙不发生不均匀沉降。同时，施工中可采用加宽加厚基础，提高其本身的抗不均匀沉降的能力，使隧道荷载通过基础进行分散，控制中墙上部荷载对中墙造成的“剪切”破坏。

（2）导坑支护必须有足够的强度

大跨度联拱隧道施工采用导坑先行的减跨原则，导坑的施工关系到隧道能否顺利建成。在很长一段时间是靠导坑初支结构来抵制围岩的荷载，从时间效应看，它单独承受荷载的时间比拱墙初期支护还要长，况且临时支护的失稳将会增加正洞整个结构附加荷载，因此临时支护的强度应不低于拱部初期支护的强

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李伟（1974年—— ），男，四川省邛崃市人，中铁

二局第五工程有限公司长沙铁道学院土建专业本科，研究方向：土建工程"zcg603"<zcg603@>联系人：张昌国；

联系电话：15202340288

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