連拱隧道開挖技術研究

陳 濤 （中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北 唐山 063000）

關鍵字：連拱隧道；中導洞；中隔墻；開挖；圍巖；施工

1 工程概況

王格爾塘3號隧道為蘭州至郎木寺高速公路（S2）臨夏至合作段施工的一部分，此隧道為一座四車道高速公路連拱隧道。隧址位于大夏河縣唐尕昂鄉完么多村，隧道起訖樁號：右洞YK69+296～YK69+517，長211m，其中Ⅳ級圍巖130m,占隧道總長58.82%，Ⅴ級圍巖91m，占隧道總長41.18%；左洞ZK69+287～ZK69+523，長236m，其中Ⅳ級圍巖132m,占隧道總長55.93%，Ⅴ級圍巖104m,占隧道總長44.07%，（圍巖分級情況見表1），中隔墻211m。隧道最大埋深57m。洞內縱坡：左線縱坡2.5%，-0.3%；右線縱坡2.5%，-0.3%。進出口均采用端墻式洞門。

表1 隧道圍巖分級情況

本隧道穿過扎油河右岸一段殘留三級階地基座，隧址區屬高山峽谷山地地貌單元。隧道蘭州端進口位于格河右岸岸坡，自然坡度45°左右，夾巖裸露。郎木寺段出口山坡下陡上緩，上部坡度30°～40°，中下部40°～45°。地勢西高東低，區域內海拔高低懸殊，地形復雜，河谷縱橫，地形陡峭且切割深邃，山體破碎、侵蝕嚴重，滑坡、泥石流、崩塌發育。

2 隧道開挖技術

開挖按照“短進尺、弱爆破、少擾動、早噴錨、勤量測、早封閉”的原則進行，洞口加強段采用大管棚超前支護開挖，暗洞中導洞先行開挖。主洞Ⅳ級圍巖采用留核心土上、下正臺階法開挖；主洞V 級圍巖采用三導洞側壁導坑法開挖。施工主要工序為中導洞開挖、支護→中隔墻澆筑→側導洞開挖、支護→隧道襯砌施工。施工時，先開挖中導洞，中導洞開挖完成并貫通后，澆筑中隔墻，中隔墻的澆筑要由里到外進行澆筑，澆筑完成后，根據圍巖強度情況，采用不同的方法前后錯開30～50m，同時開挖左右兩導洞。

2.1 洞口段工程

洞口段施工前，排水設施的施工要完成。采用挖掘機自上而下分層開挖，遇石質地層采用松動爆破，挖掘機、裝載機裝車，自卸汽車運輸。邊坡按照設計要求一次整修到位[1]，當在石質的邊坡或仰坡上采用預裂爆破法時，爆破后，人工要進行修整，并嚴格控制邊坡超挖，采取措施進行邊坡防護。洞口開挖到設計標高后，用推土機整平，壓路機壓實，當洞口難以壓實時，要進行場地硬化。隧道進洞施工正常后，根據設計要求，并結合當地地形盡早進行洞門的施工。

2.2 中導洞開挖

導洞開挖尺寸要滿足施工運料要求，本工程V 級圍巖中導洞開挖寬度和高度分別為5.9m和6.04m。IV級圍巖中導洞開挖寬度和高度分別為5.8m 和5.56m。高度開挖前根據圍巖情況，對拱部采用超前小導管或起前錨桿進行預加固后[2]，采用全斷面法開挖，圍巖風化強烈地段可采用臺階法開挖，中導洞V級圍巖段采用上下臺階法開挖，人工使用風鎬開挖，弱爆破配合施工；Ⅳ級圍巖采用全斷面開挖，人工鉆眼，光面爆破，裝載機裝碴，自卸車運輸出碴。

2.3 連拱隧道Ⅳ級圍巖開挖

連拱隧道Ⅳ級圍巖施工遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、勤量測、早封閉”的原則，采取中導洞法，主洞采用留核心土、上下臺階開挖法施工，左右洞交錯開挖，左洞先行開挖，右洞滯后30m，短臺階長度3～5m，初期支護緊跟開挖面。施工步序如圖1所示。

圖1 連拱隧道Ⅳ級圍巖施工步序圖

施工順序：

a.中導洞開挖

①中導洞初期支護（掛鋼筋網、安裝錨桿、噴混凝土）；②澆注中隔墻襯砌（墻頂壓漿回填、中墻底部注漿加固）。

b.中隔墻側壁導洞臨時支撐

c.左（右）線隧道上導坑開挖（留核心土）

左（右）線隧道上導坑初期支護（安裝鋼拱架、掛鋼筋網、安裝錨桿、噴混凝土）

d.左（右）線隧道拱部留核心土開挖

e.左（右）線隧道下部開挖

①左（右）線隧道下部初期支護（安裝鋼拱架、掛鋼筋網、安裝錨桿、噴混凝土）；②左（右）線隧道仰拱二次襯砌支護；③全斷面模筑左（右）線隧道二次襯砌。

在中導洞貫通并完成相應的襯砌支護和中隔墻側向臨時支撐后方可進行，左、右線隧道施工時要求錯開施工，縱向間距30m～50m；先行開挖主動二次襯砌工作面和后行開挖主洞開挖面縱向間距10m～20m；主洞采用短臺階法，臺階長度3m～5m，初期支護緊跟開挖工作面，二次襯砌工作面距離仰拱襯砌工作面10m～15m。連拱隧道Ⅳ級圍巖地段，每天2 個循環，每循環1.0m，月進尺56m。

2.4 連拱隧道Ⅴ級圍巖開挖

連拱隧道Ⅴ級圍巖施工遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強制護、勤量測、早封閉”的原則，掘進采用三導洞法施工，中導洞貫通并澆注完中隔墻砼后，開挖左右側導洞，左側導洞先行。V級圍巖左、右側導洞全部開挖、支護完后，開挖左洞拱部斷面并施作初期支護，開挖左洞核心土，開挖左洞下斷面并及時進行初期支護和仰拱施工；右洞開挖滯后30m；初期支護緊跟開挖面。出碴采用裝載機裝碴，自卸車運輸。施工順序如圖2所示。

圖2 連拱隧道Ⅴ級圍巖施工步序圖

施工順序：

a.中導洞開挖

①中導洞初期支護（掛鋼筋網、安裝錨桿、噴混凝土）；②澆注中隔墻襯砌（墻頂壓漿回填、中墻底部注漿加固）。

b.中隔墻側壁導洞臨時支撐

c.左（右）線隧道側壁導坑開挖

左（右）線隧道側壁導坑初期支護（安裝鋼拱架、掛鋼筋網、安裝錨桿、噴混凝土）

d.左（右）線隧道拱部留核心土開挖

左（右）線隧道拱部初期支護（安裝鋼拱架、掛鋼筋網、安裝錨桿、噴混凝土）

e.左（右）線隧道核心土開挖

①左（右）線隧道仰拱初期支護（安裝鋼拱架、噴混凝土）；②左（右）線隧道仰拱二次襯砌支護；③全斷面模筑左（右）線隧道二次襯砌。

在中導洞貫通并完成相應的襯砌支護和中隔墻側向臨時支撐后方可進行，左、右線隧道施工時，要求錯開施工，縱向間距30m～50m；先行開挖主洞二次襯砌工作面和后行開挖主洞開挖面縱向間距10m～20m；主洞采用短臺階法，臺階長度3m～5m，初期支護緊跟開挖工作面，二次襯砌工作面距離仰拱襯砌工作面10m～15m。連拱隧道V 級圍巖地段，每天2 個循環，每循環0.8m，月進尺44.8m。

3 小結

連拱隧道在進行開挖時，要充分考慮周圍的地形地貌及工程地質水文情況，選擇合理的開挖方式，充分利用開挖的新技術、新工藝，嚴格控制施工過程，開挖后立即進行支護，及時進行量測，預防隧道發生安全和質量問題，為隧道的建設和發展提供應有的技術保障。