復雜條件下雙連拱隧道設計

馮明友

（貴陽市建筑設計院有限公司，貴州 貴陽 550001）

復雜條件下雙連拱隧道設計

馮明友

（貴陽市建筑設計院有限公司，貴州 貴陽 550001）

以貴陽市五里沖花果園片區遵義中路隧道設計為例，闡述了隧道周邊建筑物密集，周邊建筑對地基變形敏感，隧道所處地質環境較差情況下的隧道設計，有關經驗可供相關專業人員參考。

隧道；復雜環境；設計

1 概述

隧道作為地下工程構筑物，不但給人們帶來交通的便利，也是各種管線的重要通道。作為現代生活一種重要的工程建筑物，在解決了交通和各種管線通達的時候，卻沒有對自然環境造成大的破壞，避免了大填大挖帶來的各種遺留問題。當然，隧道有其自身的特點——工程造價高，施工難度大，施工期間的安全必須得到高度重視。貴陽市五里沖花果園片區遵義中路隧道下穿渝貴鐵路云陽雙線中橋及改茶一號隧道進口段，同時該段臨近義信麒麟苑D棟樓及邊坡抗滑樁等建筑物。隧道中段鄰近貝地盧加諾小區部分高層建筑，隧道出口段為在建的花果園及貝地盧加諾小區，施工期間隧道進口及洞身段地表增加了部分建筑物。地面建筑物復雜，且對地面變形非常敏感，該處地質條件差。隧道在復雜的地面建筑物和較差地質條件山體中穿過，對設計施工都是一大挑戰[1,2]。

2 隧道工程設計

2.1 工程概況

遵義中路隧道為雙向六車道連拱隧道，隧道建筑限界寬31.40 m，高5.0 m，采用復合式曲中墻結構，中隔墻最小厚度140 cm，隧道全長485 m，最大埋深約51 m。平面線形呈S形，隧道平面線形進口段位于R=155 m圓曲線上，中間為直線段，出口段位于R=300 m圓曲線上。隧道縱斷面為上坡，坡度為3.66%。

2.2 隧道襯砌內輪廓設計

襯砌內輪廓的形狀和尺寸根據圍巖級別、結構受力特點以及方便施工等因素，在滿足隧道建筑限界及各種設備不侵限的前提下，充分考慮照明、通風、監控、消防等機電設施及洞內裝飾所需要的空間，綜合研究擬定隧道內輪廓，采用R1=7.9 m，R2=5.33 m的三心圓結構，隧道帶仰拱單洞內輪廓凈空面積117.16 m2，路面以上襯砌內輪廓凈空面積93.77 m2,斷面濕周38.84 m。

由于隧道之上有復雜的建筑物，沒有條件將左右洞間距拉開，隧道斷面只能選擇造價和施工難度大都更大的雙連拱隧道，見圖1。

圖1 隧道輪廓斷面

2.3 洞身結構設計

隧道洞身橫斷面采用雙向六車道連拱復合式襯砌結構。

隧道洞身支護設計以新奧法原理為指導，采用錨噴支護，復合式襯砌結構。即以環向系統錨桿、鋼筋網、噴射混凝土作為初期支護，輔以型鋼鋼架加強支護和小導管注漿超前支護。二次襯砌采用鋼筋混凝土，在初期支護與二次襯砌之間鋪設高分子復合自粘防水卷材（厚度不小于1.5 mm、幅寬2 m）。隧道襯砌類型、襯砌斷面型式、襯砌結構尺寸等主要支護參數采用工程類比法確定，并對隧道結構進行必要的理論計算及校核，結合構造要求及技術經濟條件綜合比較。

2.4 隧道防排水設計

隧道防排水設計遵循“防、排、截、堵相結合，因地制宜，綜合治理”及“以防為主、分區排放”的原則，進行環境評價，重視環境保護，采取切實可靠的設計、施工措施，充分利用結構自身防水能力，并構筑隧道結構內外完善的防排水系統，對地表水和地下水進行妥善處理。對巖溶發育地段，地下水引排對地表環境無影響時采取重力排放的措施；雖地表環境對地下水排放有一定限制，但適當排放不會影響地表環境的段落采取“以堵為主，限量排放”的措施。隧道防排水設計務求達到防水可靠，排水通暢，襯砌不滲不漏，隧道內輪廓表面基本干燥的效果，以保證隧道結構物和運營設備的正常使用和運營安全。

3 隧道施工

（1）本隧道Ⅴ、Ⅳ級圍巖段均采用三導洞法施工，其中Ⅴ級圍巖段隧道主洞開挖必須預留核心土，隧道施工應嚴格按照施工工序進行，必要時應根據現場監控量測結果，酌情調整施工工序、循環進尺及支護參數。

（2）因該隧道周圍地表建筑物密集，且隧道與正在建設的貴廣鐵路交叉，隧道進口下穿貴廣鐵路云陽雙線中橋2#橋臺及改茶一號隧道進口，隧道施工過程中必須加強監控量測，特別加強爆破振動測試，施工過程中嚴格控制爆破進尺及藥量，要求地表建筑物爆破振動速度不大于2 cm/s。

（3）隧道下穿貴廣鐵路云陽雙線中橋2#橋臺段因該橋暫時未施工，設計中暫按先施工隧道，再施工橋臺順序進行設計。隧道施工過程中加強與貴廣鐵路協調。若云陽雙線中橋2#橋臺先行施工后再進行隧道開挖，需根據現場實際情況采用靜態爆破、加強支護等措施，盡量避免隧道施工對橋臺產生不良影響。

（4）超前地質預報

隧道施工中，應通過超前綜合地質預報手段探明掌子面前方地質條件，以便有針對性地調整施工措施，規避施工坍方、突泥等突發災害的發生。

a.中長距離超前預報：采用彈性波反射法(TSP203)對掌子面前方30～100 m范圍內的不良地質體的位置、規模、性質、地下水情況作較為詳細的預報，每100 m施作一次，當遇異常情況時適當加密。

b.中短距離超前預報：采用電磁波反射法(紅外探測)對掌子面前方30 m左右范圍的巖溶形態、規模、充填物性質等地質條件作更為詳細的預報。

c.超前水平鉆探：采用掌子面超前水平鉆孔對TSP203和紅外探測的預報結果進行驗證。每個單洞斷面布設1～5個探測孔（其中一孔取巖芯），25 m一循環，單孔長度為30 m，前后相鄰探測孔之間的搭接長度為5 m。當有異常情況時，結合TSP203和紅外探測預報結果進行判釋，適當加密鉆孔或加長鉆孔。

d.對各種預測預報手段所得的資料進行綜合分析與判釋，相互印證，并結合掌子面揭示的地質情況、發展規律、趨勢及前兆進行預測、判斷。根據綜合超前地質預測預報結果，相應優化調整支護措施，以確保施工安全及結構安全，保障工程順利實施。

4 不良地質施工應急預案

本隧道部分地段圍巖自穩性差，施工過程中可能現坍塌、冒頂、涌水、突泥、等突發事件，施工單位應成立專門的應急預案領導小組，對施工過程中可能出現的各種情況提前預研，制定應急預案，確保遇到緊急情況有章可循。施工現場始終保證有專門的應急物資儲備，根據各隧道不同地質情況儲備高壓力注漿設備、大馬力抽水機、噴射機、大直徑通風軟管、200～300 mm鋼管、方木、鋼材、堵水材料、編織袋等，在任何情況下不得隨意挪作它用。

坍塌冒頂、涌水突泥施工應急預案：

（1）隧道內其他掌子面立即停止作業，所有人員立即撤離，等待命令；

（2）立即對掌子面掛網、噴射混凝土，當出水較大時應集中引排水，及時架設鋼架，對坍體進行封堵和反壓；

（3）從封堵墻位置打設φ108×6 mm超前大管棚，并壓注水泥-水玻璃雙液漿加固周圍土體；

（4）如果隧道冒頂到地面，則采用C15片石混凝土、或碎石土分層夯實，從地面將塌陷處進行回填，回填至地面處平整順暢，在其上鋪設一層彩條布，并做好地面排水；

（5）破除封堵墻上臺階，開挖掘進隧道上臺階部分，架設鋼架，形成初期支護，如果仍有坍方、涌水、涌泥現象，緊跟打設超前注漿小導管，開挖后支護緊跟。

5 結語

復雜密集的周邊建筑物，不僅限制了隧道斷面的選擇，更是不允許巖體有稍許變形。不良地質條件加大了隧道的施工難度。設計中盡可能地考慮各種不利因素，給施工留足空間。同時，對施工提出具體的各項指標要求，保證隧道建設安全進行。

[1]張樹仁.橋梁加固薄弱受彎構件承載力極限狀態計算[J].公路交通科技,2004(6):64.

[2]馮春恒.橋梁加固技術的分析與應用[J].黑龍江交通科技,2008(2):78-79.

U452.2

B

1009-7716（2017）12-0199-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.054

2017-07-07

馮明友（1977-），男，貴州貴陽人，高級工程師，從事道橋設計工作。