雙連拱隧道施工技術(shù)

摘要：宛坪高速公路是國(guó)家重點(diǎn)公路上海至武威國(guó)家重點(diǎn)干線公路的重要組成路段，B12標(biāo)共有4座隧道總長(zhǎng)783m，為關(guān)鍵和難點(diǎn)工程。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的經(jīng)驗(yàn)就公路雙連拱隧道施工中的技術(shù)難題及其解決辦法發(fā)表點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞：公路連拱隧道 中隔墻 施工

1 總體施工方案

隧道采用先中導(dǎo)洞法進(jìn)行施工，中導(dǎo)洞貫通、中隔墻襯砌完成后進(jìn)行其余部分開(kāi)挖作業(yè)。Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)圍巖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工；Ⅳ類(lèi)圍巖采用臺(tái)階法施工，臺(tái)階長(zhǎng)度15-20m；左右洞開(kāi)挖距離控制在30m以上；利用新奧法原理，開(kāi)挖后及時(shí)施做初期支護(hù)，量測(cè)緊跟，以量測(cè)數(shù)據(jù)分析確定加強(qiáng)初期支護(hù)及二次襯砌時(shí)間，襯砌臺(tái)車(chē)進(jìn)行全斷面襯砌。明洞采用明挖明做的方法施工，在確保洞口邊仰坡穩(wěn)定的條件下，然后就地模筑全斷面整體式砼襯砌。

2 施工工藝與施工方法

2.1 施工工序 Ⅱ、Ⅲ類(lèi)圍巖：中導(dǎo)洞開(kāi)挖及支護(hù)→中隔墻襯砌→左、右洞側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖及支護(hù)（兩洞相距30m）→中隔墻加固→左右洞上半斷面開(kāi)挖及支護(hù)→左右洞下半斷面開(kāi)挖及支護(hù)→仰拱開(kāi)挖→仰拱襯砌→二次模筑砼施工。Ⅳ類(lèi)圍巖：中導(dǎo)洞開(kāi)挖及支護(hù)→中隔墻襯砌→中隔墻加固→左、右洞上半斷面開(kāi)挖及支護(hù)→左右洞下半斷面開(kāi)挖及支護(hù)→仰拱開(kāi)挖→仰拱襯砌→二次模筑砼施工。

2.2 中導(dǎo)洞施工及中隔墻襯砌

2.2.1 導(dǎo)洞開(kāi)挖及支護(hù)。開(kāi)挖斷面寬度為5.96m，高度為7.74m，中導(dǎo)洞采用全斷面開(kāi)挖，人工鉆眼，采用光面爆破，裝載機(jī)配合自卸車(chē)出渣。中導(dǎo)洞的支護(hù)：Ⅱ類(lèi)圍巖超前支護(hù)采用φ50注漿小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長(zhǎng)度5m，間距40cm，角度5～7°，搭接長(zhǎng)度1m，注漿材料采用水泥漿，水灰比一般為0.5：1～2：1，注漿壓力為0.5-1.0MPa，必要時(shí)在孔口處設(shè)置止?jié){塞。

2.2.2 Ⅲ類(lèi)圍巖。超前支護(hù)采用RDN25中空錨桿，錨桿長(zhǎng)度3.5m，環(huán)向間距1m，搭接長(zhǎng)度1m，錨固砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后再進(jìn)行開(kāi)挖。

2.2.3 中隔墻襯砌。中隔墻襯砌開(kāi)挖支護(hù)完成后統(tǒng)一襯砌，從中間向兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，襯砌用墻架選用14#工字鋼制作，模板采用組合鋼模板，混凝土集中拌合，混凝土運(yùn)輸采用泵送，插入式振搗器振搗。

2.2.4 中隔墻的保護(hù)。在雙洞聯(lián)體隧道中，要注意中隔墻上方用混凝土回填密實(shí)，必要時(shí)及時(shí)進(jìn)行壓漿加固。在主洞掘進(jìn)時(shí)，要保護(hù)中隔墻墻體和中隔墻頂部與拱部的結(jié)合部。針對(duì)被保護(hù)的部位在掘進(jìn)時(shí)采取了以下措施：①在主洞開(kāi)挖前，首先用I20b工字鋼支撐對(duì)中隔墻左（右）側(cè)部分進(jìn)行加固處理，工字鋼支撐的縱向間距應(yīng)與中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)的拱架一致，并與之焊接牢靠。②對(duì)中隔墻墻體及頂部的保護(hù)。開(kāi)挖主洞時(shí)，在爆破手段上采取控制爆破，一次的齊爆藥量控制在能承受的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)范圍內(nèi)。

2.3 主洞開(kāi)挖

2.3.1 主洞洞口段大管棚施工。為保證主洞開(kāi)挖的順利進(jìn)行，必須對(duì)主洞洞口段進(jìn)行超前支護(hù)。洞口段用大管棚進(jìn)行超前支護(hù)。大管棚施工就是沿拱部開(kāi)挖輪廓線外0.3m處沿外插角2°打入φ89鋼管（間距0.4m，鋼管長(zhǎng)20m），然后壓入水泥漿，使拱部上方形成管棚。

2.3.2 超前支護(hù)。Ⅱ類(lèi)圍巖深埋段及Ⅲ類(lèi)圍巖破碎段采用小導(dǎo)管注漿進(jìn)行超前支護(hù)，施工方法見(jiàn)中導(dǎo)洞超前支護(hù)部分。

2.3.3 主洞開(kāi)挖及支護(hù)。主洞選用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔開(kāi)挖，施行光面爆破，噴錨支護(hù)，出碴運(yùn)輸方式用無(wú)軌運(yùn)輸，側(cè)卸式裝載機(jī)裝渣，8t自卸車(chē)運(yùn)輸。

2.3.3.1 II、III類(lèi)圍巖。①I(mǎi)I、III類(lèi)圍巖采用側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。②Ⅱ類(lèi)圍巖主洞臨時(shí)支護(hù)。側(cè)壁導(dǎo)坑內(nèi)側(cè)開(kāi)挖時(shí)采用φ22砂漿錨桿超前支護(hù)，φ22砂漿錨桿、掛網(wǎng)、C25噴射砼18cm（淺埋段20cm）。③Ⅲ類(lèi)圍巖主洞臨時(shí)支護(hù)。側(cè)壁導(dǎo)坑內(nèi)側(cè)開(kāi)挖時(shí)采用φ22砂漿錨桿超前支護(hù)，φ22砂漿錨桿、掛網(wǎng)、C25噴射砼16cm。

2.3.3.2 Ⅳ類(lèi)圍巖。Ⅳ類(lèi)圍巖采用臺(tái)階法施工，臺(tái)階長(zhǎng)度為15-20m，臨時(shí)支護(hù)采用RD25N錨桿，格柵鋼架，C25噴射砼20cm。掏槽眼與距中隔墻較近的眼先起爆，實(shí)施逐排逐孔起爆順序。

2.3.4 臨時(shí)支護(hù)。斷面開(kāi)挖后，立即噴砼以封閉斷面，同時(shí)量測(cè)緊跟，根據(jù)量測(cè)信息及時(shí)調(diào)整開(kāi)挖及支護(hù)手段及時(shí)機(jī)，必要時(shí)立即進(jìn)行砼二次襯砌。

2.3.5 圍巖量測(cè)

2.3.5.1 量測(cè)項(xiàng)目及儀器。①洞內(nèi)圍巖、支護(hù)和地表狀況觀察。②上導(dǎo)拱頂下沉量測(cè)，采用拱頂位移計(jì)，精密水準(zhǔn)儀和標(biāo)準(zhǔn)鋼尺，讀數(shù)精度1.0mm。③上導(dǎo)凈空水平收斂量測(cè)，收斂計(jì)讀數(shù)精度0.01mm。

2.3.5.2 量測(cè)內(nèi)容。監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目分為必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目。必測(cè)項(xiàng)目為日常施工管理必須進(jìn)行的量測(cè)，其中包括：地質(zhì)及支護(hù)狀況觀測(cè)、周邊位移、拱頂下沉、錨桿內(nèi)力及抗拔力量測(cè)。選測(cè)項(xiàng)目包括：圍巖內(nèi)部位移量測(cè)、地表下沉量測(cè)、初期支護(hù)及二次襯砌混凝土應(yīng)力量測(cè)、圍巖壓力及層間支護(hù)量測(cè)以及鋼支撐應(yīng)力量測(cè)等。

2.3.5.3 量測(cè)方法。①隧道每次爆破后和初噴后通過(guò)肉眼觀察、地質(zhì)羅盤(pán)測(cè)量和錘擊檢查。對(duì)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷圍巖類(lèi)別是否與設(shè)計(jì)相符，必要時(shí)拍照，測(cè)量地下水流量。每一量測(cè)斷面要有一張記錄。②圍巖周邊位移量測(cè)。在預(yù)設(shè)點(diǎn)的斷面，隧道開(kāi)挖爆破以后，盡可能早地沿著隧道周邊的拱頂、拱腰和邊墻部分埋設(shè)球頭測(cè)樁。測(cè)樁埋深在35cm左右，鉆孔直徑同錨桿，用快凝混水泥或早強(qiáng)錨固劑固定，測(cè)樁球頭需設(shè)保護(hù)罩。采用鋼尺式周邊收斂計(jì)量測(cè)周邊收斂變形。

2.3.6 防排水施工

2.3.6.1 隧道襯砌防水卷材的安設(shè)。兩隧道襯砌防水采用350土工布和1.5mm厚防水板，鋪設(shè)在初期支護(hù)和二次襯砌之間。防水卷材的安設(shè)在自制的臺(tái)車(chē)上進(jìn)行，安設(shè)采用吊掛式，每1m2不少于一個(gè)吊掛點(diǎn)。為了保證粘結(jié)質(zhì)量，粘結(jié)工作在洞外進(jìn)行，粘結(jié)成大塊后進(jìn)洞安裝。洞外場(chǎng)地平整硬化，并采取防雨措施。防水卷材大塊在平整的場(chǎng)地上拼接，環(huán)向長(zhǎng)度根據(jù)隧道實(shí)際噴砼內(nèi)輪廓長(zhǎng)留出1.0～1.5m富余量，以防澆注砼時(shí)拉壞。拼接縫寬度10cm，洞內(nèi)接縫和二次襯砌工作縫錯(cuò)開(kāi)1m以上。

2.3.6.2 施工縫和沉降縫防水。施工縫和沉降縫均采用中埋式橡膠止水帶，間距10m。止水帶預(yù)埋于襯砌厚度的1/2處，在澆搗砼及止水帶定位時(shí)，應(yīng)注意安裝位置和振搗壓力，以避免止水帶偏移，要充分振搗，使止水帶和砼很好貼合。

2.3.6.3 襯砌排水施工。縱向間隔5～10m環(huán)向設(shè)置Ω型半管排水管，把水引入橫向排水管經(jīng)由排水溝排出洞外。環(huán)向排水管安裝在初噴砼后進(jìn)行，在有滲水處安裝排水半管，然后再?lài)婍鸥采w。在初期支護(hù)完成后，有滲水處縱向間隔3.0m，無(wú)水處間隔5.0m，從拱腰至墻底打深50cm排水孔3～5個(gè)，環(huán)向設(shè)置YAS型排水半管，把水引入縱向排水管，半管外用砂漿封閉。在邊墻下部設(shè)PVCφ100×4縱向排水管和防水板同時(shí)施工。

2.4 主洞襯砌

2.4.1 襯砌工藝流程

2.4.2 施工方法

2.4.2.1 拱襯砌及填充。仰拱襯砌及填充前：一是清除仰拱底部的虛碴、雜物及積水；二是制作仰拱拱架，準(zhǔn)備水溝、電纜溝架及模板；三是復(fù)核好隧道中線。先襯砌仰拱，待混凝土終凝后，隨即進(jìn)行半幅仰拱填充施工。填充頂面以下的邊墻及水溝、電纜溝可與填充同時(shí)施工。

2.4.2.2 基底處理。在襯砌施工前，首先徹底清除基礎(chǔ)下的松渣，露出基巖，嚴(yán)禁欠挖，排除積水。

2.4.2.3 防水板及排水管鋪設(shè)。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，保證洞內(nèi)不積水，確保施工正常進(jìn)行。

2.4.2.4 襯砌臺(tái)車(chē)就位及模板安立控制。采用整體式液壓襯砌臺(tái)車(chē)進(jìn)行隧道拱、墻二次模注砼襯砌。首先鋪設(shè)臺(tái)車(chē)軌道，縱向移動(dòng)臺(tái)車(chē)至襯砌位置，調(diào)整就位符合要求后，支立牢固；調(diào)整模板支立絲杠及千斤頂，按設(shè)計(jì)順序逐塊立模至設(shè)計(jì)位置，經(jīng)校核無(wú)誤后，鎖死絲杠及千斤頂，搭設(shè)平臺(tái)，準(zhǔn)備灌注混凝土。①混凝土澆注。混凝土在澆注送入倉(cāng)時(shí)，注意經(jīng)常通過(guò)襯砌臺(tái)車(chē)的觀察窗口觀察混凝土的澆注情況。混凝土分層厚度0.3～0.4m，采用插入式振搗器為主、附著式振搗器為輔的振搗方式，封頂時(shí)用附著式振搗器振搗。②拆模及養(yǎng)護(hù)。砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的20%，即5Mpa方可拆模，然后澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24天。

3 結(jié)束語(yǔ)

雙連拱隧道是目前高速公路施工中一種較新的隧道結(jié)構(gòu)形式。它不僅可以滿(mǎn)足上、下行車(chē)分離的要求，而且占地少，接線難度小，是當(dāng)前高速公路隧道施工常采用的隧道結(jié)構(gòu)。筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)雙連拱隧道的施工方案和工藝流程進(jìn)行整體說(shuō)明，并重點(diǎn)解析Ⅱ、Ⅲ類(lèi)圍巖和Ⅳ類(lèi)圍巖的開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)措施，希望能對(duì)解決連拱隧道設(shè)計(jì)與施工的難點(diǎn)提供一定的幫助。

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