大跨徑連拱隧道明挖施工技術

董道雷

（北城致遠集團有限公司 重慶 401147）

大跨徑連拱隧道明挖施工技術

董道雷

（北城致遠集團有限公司 重慶 401147）

本隧道工程為高切坡大跨徑雙連拱明挖隧道，為國內罕見。施工中采用了整體式雙連拱襯砌臺車工藝，在現場施工全過程中對模板安裝、鋼筋制安、混凝土澆筑、養護等各個環節實行有效控制，保證了施工質量。

大跨徑；連拱隧道；明挖；施工技術

1 方案選擇

重慶中環快速干道西政下穿隧道，設計范圍為K15+ 150.0～K15+560.0m，全長410.0m，東接回興立交，西連陡溪立交。

依據城市設計規劃，本隧道工程是重慶市中環快速干道的重要組成部分和關鍵性節點工程，該隧道下穿西南政法大學校園和寶勝大道。

依據地勘資料，下穿隧道工程所處大部分地段表層土體為第四系全新統填筑土（Q4me）及殘坡積（Q4el+d1）低液限粘土，多為碎石土和雜填土，厚度為9m～30m，土體結構極其松散，從隧道設計角度看，可采用盾構技術或采用明挖施工技術。

由于受西政校園教學和寶勝路周邊建筑樓群的制約，隧道線路走向唯一選定，加之隧道普通段為雙向6車道，隧道加寬段為雙向8車道，加寬段過渡段按3次拋物線漸變。考慮降低拆遷成本，避免影響西政正常教學秩序，設計采用雙聯拱結構形式。

采用明挖形式，更容易對洞頂高回填土壓力進行隧道結構的設計處理，有利于降低工程造價和降低施工難度，不足之處在于開挖寬度較大，對校園影響較大，施工時必須分段分區域施工；而采用盾構技術則需要引進相應的大型盾構設施，設備投入較大，大跨徑的隧道盾構設計將更為復雜，工程造價更高，優點是施工方便，幾乎不受周邊環境影響。

最后經多方論證，決定采用大跨徑整體雙連拱明挖結構形式，這樣類型的隧道在國內罕見。隧道全長410.0m，其中校區內開挖長度為268.52m，另一部分則穿越寶勝大道，開挖寬度為50.60～137.50m，開挖深度為28.0～30.55m。隧道普通段寬29.5m，雙向6車道；隧道加寬段寬36.5m，雙向8車道；加寬段過渡段按3次拋物線漸變伸入回興立交。

2 工程特點

由于臨時邊坡土體極其松散，穩定性極差，而K15+320～440.0m段左側隧道邊墻外西北側約25m為西南政法大學第四教學樓，樁基礎框架結構；K15+240～280.0m段右側隧道邊墻外西南側約20m為西南政法大學在建教學樓（行政樓），樁基礎框架結構。因此明挖隧道臨時邊坡根據相應段土層、巖層情況，分別采用放坡、錨噴網支護、樁板擋墻等支護方案。

由于隧道處于填方中，斷面大，屬于“高切坡，深開挖，高回填”的“三高”工程，施工難度高，施工風險大，且國內尚無先例。因此施工時優化施工方案，精心組織，合理安排及隧道監控量測尤其重要。

本工程地處重慶市渝北區西南政法大學校園核心地帶，建設期間，西政校園B1、B2、B5線和寶勝大道均要先后斷道施工，要經過兩次交通轉換，而西政校內師生員工達2萬人，校內和寶勝大道的車輛和行人流量大，因此保證西政校區交通通暢和安全文明施工十分重要。

由于土石方爆破震動，機械噪聲，棄土、棄料等密閉運輸和隧道洞頂回填土進出西政校園等，施工時必須考慮環保措施，盡最大可能降低施工對西政正常教學秩序的影響。

3 主要技術標準

隧道設計總原則是在滿足 《公路工程技術標準》（JTGB01-2003）的前提下，結合地形、地貌、地質、氣象、社會人文及環境的基礎上，力求安全、經濟、適用。

道路等級：城市快速干道，城-A級；

隧道設計行車速度：60km/h；

隧道設計縱坡：0.92%；

設計抗震標準：基本烈度6度，按6度設防，采取7度抗震構造措施；

單洞限界：凈高H=5.00m，凈寬B=13.5m （三車道）及17.0m（四車道）。

4 施工總體部署

根據工程設計圖紙和合同文件的工期要求，為確保西南政法大學正常教學秩序，結合施工現場實際情況，本工程有如下具體部署。

整個隧道施工分為兩個階段：第一階段先施工隧道兩端，即K15+150～340m段和K15+490～560m段；第二階段施工K15+340～490m段。具體詳見圖1。

圖1 西政下穿隧道工程平面布置示意圖

這樣劃分可確保隧道從進、出口兩端向中部推進，可縮短施工工期，確保西政學校師生暑假期間能施工學校中間校園區隧道開挖，并在學校開學前恢復B1線和校園外寶勝大道，實現西政校園B1、B2、B5線和寶勝大道的交通轉換，并制定具體的交通組織實施方案。

5 施工技術

本隧道施工難度在于高切破土石方開挖和雙連拱隧道整體一次成型施工兩個方面。

5.1 臨時邊坡開挖、支護

由于隧道埋深較大，采用明挖施工將于隧道兩側形成最高達25m的臨時邊坡。

一般段巖質邊坡近1∶0.5放坡，土質邊坡按1∶1.5放坡。

K15+320～392.0m段巖質邊坡按1∶0.1放坡，土質邊坡按1∶1.25放坡，K15+300～320.0m段采用漸變接順。

K15+300～448.75.0m段西北側約25m為西南政法大學第4教學樓，為確保教學樓的安全，在K15+392～448.75m段，設置15根1.5×2.0m的抗滑樁，樁頂土質邊坡按1∶1.25（392m處）～1.75（448.75m處）放坡。

K15+300～448.75m段臨時邊坡（靠教學樓側）中的巖、土質邊坡均采用錨噴網臨時支護。

邊坡施工層面自上而下，邊開挖邊噴錨，每層施工面開挖不應大于3m。采用XU—100型鉆機干法鉆孔，嚴禁用高壓水沖洗，以防沖刷坡面。施工時注意灑水降塵。

5.2 隧道結構施工

5.2.1 隧道內輪廓設計要點

根據道路整體布置，左、右幅隧道采取連拱隧道的形式，其中標準路段凈空標準按單向三車道布置，行車道寬12.25m；加寬路段凈空標準按單向四車道布置，行車道寬15.75 m。

5.2.2 明挖隧道施工工藝流程

測量放線→ 土石方開挖→臨時邊坡防護→邊墻、中墻基礎澆筑→基礎兩側回填及仰拱回填→雙連拱整體臺車就位→鋼筋制作與安裝→襯砌臺車外模及端模安裝→澆筑混凝土→混凝土養生→移模養護→隧道防排水施作→隧道兩側及拱頂回填→隧道總體及路面和洞頂綠化與地面恢復。

5.2.3 洞口施工

根據洞口現場實際地質、地形情況均采用端墻式洞門，洞頂仰坡采用綠化生態護坡，回填坡面與原地面順接。

5.2.4 基礎處理

本隧道位于山谷回填地段，明挖后要先進行邊墻、中墻基礎換填、仰拱及充填的施工，然后再采用整體模筑臺車進行全斷面襯砌整體澆筑。

要求左右洞澆筑進度嚴格保持一致，并嚴格控制中墻的側向位移，確保換填基礎嵌入完整中風化巖石內大于0.5m。基礎回填工作應待混凝土達到設計要求后均勻對稱回填。

5.2.5 防排水施工

本隧道為雙連拱明挖隧道，其防排水要求十分高，采取以排為主，因地制宜，綜合治理原則進行處理。

（1）在洞口段設置截水溝及護坡防護。

（2）襯砌混凝土采用抗滲標號不得低于S8的防水混凝土澆筑。混凝土采用雙摻技術，即混凝土中摻KF-1聚丙烯短纖維及BR型系列增強防水劑（或性能指標相同產品）。

（3）在明洞襯砌及填土之間鋪設CW2防水板，二次襯砌施工縫設BW-96型遇水膨脹止水條，沉降縫設E型止水帶。

（4）隧道回填防排水

隧道洞身襯砌強度達到設計要求后即可敷設隧道防排水系統，隧道洞身兩側采用碎石土同步回填，并用小型機械夯實，密實度大于93%。洞頂回填土密實度大于93%。在距離洞頂一定的回填高度，設置砂卵石層和粘土隔水層，以防地表水的滲入。粘土隔水層以上采用普通土回填，密實度達到80%（路基范圍要求為93%）。

5.2.6 洞身襯砌施工

洞身襯砌混凝土均采用鋼筋混土整體結構形式。普通段明洞襯砌厚度為1.0m，仰拱厚度為0.6m；加寬段及加寬過渡段明洞襯砌厚度為1.2m，仰拱厚度為0.8m。洞身襯砌施工時采用雙連拱整體臺車一次性模注現澆，每次澆筑長度不小8m，以提高襯砌的整體密實性，盡量減少橫向施工縫。

（1）鋼筋工程

由于本隧道為明挖隧道，跨徑大，洞身襯砌臺車就位后再進行鋼筋制安，而鋼筋結構為雙層筋，主筋為Φ25、Φ16鋼筋（如圖2），施工難度較大，因此再襯砌臺車前后沿臺車拱部圓弧采用Φ25鋼筋做成弧形護架，既可作為襯砌臺車施工的安全防護架，同時作為鋼筋和臺車端模安裝的操作平臺。護架和臺車爬梯懸掛密目安全網。

圖2 大跨徑雙連拱明挖隧道鋼筋結構圖

由于鋼筋采用機械螺紋連接，鋼筋制作安裝過程中，必須嚴格控制鋼筋的配料尺寸和安裝預埋位置必須準確。為確保鋼筋安裝質量，施工中采用了專用的弧形定位塊將底層縱向鋼筋固定，同時起保護層的作用。安裝弧形主筋時，采用正反絲直螺紋連接接頭與基礎預埋件連接，箍筋與主筋綁扎或電焊必須確保位置準確牢固。

為加快施工進度，確保鋼筋安裝質量，主筋先在鋼筋制作房加工連接成型后再搬運至施工現場，人工配合汽車吊起吊安裝成型。因隧道外拱架與外拱模板和鋼筋自重較大，在鋼筋安裝時沿臺車拱部均敷設縱向支撐筋以支撐外層鋼筋骨架?？v向支撐筋采用Φ25豎向鋼筋點焊在縱向底層鋼筋上。

隧道邊墻、中墻基礎縱向水平施工縫采用不銹鋼板，安裝在拱圈斷面中部。不銹鋼板采用不銹鋼焊條電焊在基礎預埋主筋上，每環斷開，沿不銹鋼內側設置止水條或止水膠水，確保止水條或止水膠與不銹鋼板粘結牢固。

隧道每環均設置沉降變形縫，并安裝E型止水帶，沿拱圈“O”型斷面環向全封閉。

（2）混凝土工程

隧道結構均采用C30防水混凝土，采用先進工藝集中拌合站拌制運輸，隧道左右洞身襯砌一次對稱澆筑成型。

由于隧道中墻為大體積混凝土，澆筑時施工水化熱大，為防止混凝土開裂，在中墻中設置雙排Φ32冷凝管，橫向間距80cm，豎向間距50cm。

（3）支架系統

本隧道支架系統經過多方論證，為避免常規性雙連拱隧道縱向施工縫較多和解決拱頂角丫滲水和漏水的普遍病害問題，采用專門設計的定型全斷面雙連拱整體式鋼模板襯砌臺車，如圖3所示。

圖3 大跨徑雙連拱明挖隧道襯砌臺車總圖

該臺車是以電動機驅動行走機構帶動襯砌臺車行走，利用液壓油缸調整模板到位及收模的隧道混凝土成型機械設備，該臺車具有成本較低，結構可靠，操作方便，可調性大，安全穩定，襯砌速度快，成型面好的優點。本臺車左、右洞連拱同時就位安裝，同時對稱襯砌施工，這是國內首創的施工工藝。臺車由模板總成、托架總成、平移機構、門架總成、主從行走機構、側向液壓缸、側向千斤頂、托架支撐千斤頂、門架支撐千斤頂、臺車外?？偝珊团_車外模拱架等組成。

6 結語

本隧道施工中采用了整體式雙連拱襯砌臺車工藝，在現場施工全過程中對模板安裝、鋼筋制安、混凝土澆筑、養護等各個環節實行有效控制，保證了施工質量，達到了設計要求和預期目標，為今后施工中類似工程提供了經驗。

[1]JTGB01-2003，公路工程技術標準[S].

[2]JTJ042—94，公路隧道施工技術規范[S].

[3]GB50086—2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范[S].

[4]GB50330—2002，建筑邊坡工程技術規范[S].

責任編輯：余詠梅

施工經驗

用隅撐模板實現異型隅撐與主構件緊密安裝

對于平面外剛度較小的鋼構件，往往使用成對隅撐來保持其結構穩定，某工程設計要求鋼柱楔進隅撐張口處，隅撐螺栓孔高度、中心位置必須和鋼柱相應部位高度吻合。實現隅撐與鋼柱表面緊貼連接，達到外露構件安裝美觀的目的。

采用常規方法施工，如果成對隅撐分別焊接在預埋件上，會產生不協調變位，使鋼柱不能順利楔進隅撐張口處；或者安裝后隅撐張口與鋼柱表面連接不緊密，影響美觀。而如果采用成對隅撐先與鋼柱連接后再安裝，一則缺乏工作面，二則吊裝中容易造成結構損傷?？梢娛褂贸Ｒ幏椒ê茈y實現設計意圖。

施工中做了一個和隅撐與鋼柱連接位置完全一樣的標準構件，稱之為隅撐模板，先將隅撐與隅撐模板安裝在一起。之后一起安裝成對隅撐，由于隅撐模板完全模擬了隅撐與鋼柱的連接空腔，協調了成對隅撐安裝時產生的相互變位，消除了偏差影響，很容易實現隅撐與鋼柱的緊密連接。隅撐模板重量輕，成對隅撐安裝完成后可拆除重復利用。

（摘自《建筑工人》）

Construction Technology Featured with Long-Span,Double Arch,and Cut and Cover Tunnel

The tunnel project under discussion,a high slope cut and long-span double-arch is a hard-to-find project case within China.An overall styled double-arch lining template technology is adopted during the construction which effectively ensures the construction quality that brings under control the entire process including such different construction phases:the scene of the template installation,steel fabrication and installation,concrete pouring,curing and others.

long-span;double arch tunnel;cut and cover tunnel;construction technology

U455.4

：A

：1671-9107（2010）07-0016-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.7.016

2010-4-16

董道雷（1970-），男，國家一級注冊建造師，現任北城致遠集團有限公司工程技術發展部項目經理。