巖溶地區無中隔墻連拱隧道施工關鍵技術

摘要：無中隔墻連拱隧道中巖層厚度較小，施工難度較大，相應的施工參考案例不多。結合眼井隧道無中隔墻連拱隧道施工項目實際情況，介紹了三眼井連拱隧道初支施工的關鍵技術措施，尤其連拱隧道薄弱處的中巖層保護和基地加固措施進行了詳細的闡述。同時結合三眼井隧道地處巖溶發育區的特點，提出了不同條件下的溶洞回填等處置方案，以保證巖溶區隧道安全快速施工。

關鍵詞：巖溶地區;連拱隧道;中隔墻;施工

0" "引言

連拱隧道在公路施工中較為常見，在我國高速公路的建設施工過程中較為常見[1]。多數的連拱隧道都是通過采用中導洞的辦法來進行中隔墻施工[2]，但施工中導洞的連拱隧道較少，相應的施工參數也較為缺乏。但大量的連拱隧道施工和分析案例，也為無中隔墻的連拱隧道施工提供了豐富的參考。

王炎[3]對上隴眉連拱隧道中隔墻受力進行分析，認為連拱隧道中隔墻偏壓的出現和消失對結構受力影響較大，不建議采用單跨狀態修建連拱隧道。陳貴紅[4]等通過數值模擬分析得出，在一定程度上中隔墻的應力隨著墻厚的增加而出現減小的趨勢，但是當隔墻厚度超過2m時，應力減小不明顯，所以通過增大中隔墻的厚度來保證安全是不經濟的。楊果林等[5]根據現場實測數據，劃分了連拱隧道中隔墻鋼筋軸力的發展階段并對其發展規律進行了分析，歸納了中隔墻承載模式及演變過程，得出了其有可能發生的失穩類型。鄒興林[6]利用數值模型，分析了受限條件下采用1.2m厚度中隔墻方案的合理性和安全性。劉建波[7]采用有限元軟件分析了連拱隧道8種中洞法施工方案，認為采用分臺階法在縮短工期和節約成本方面更優。梁緘鑫[8]結合轉角塘隧道施工案例，分析了中導洞法和三導洞法的適用條件。錢正富等[9]通過現場監測對楚姚高速陳家沖隧道爆破施工參數進行修正，保證了無中導洞連拱隧道的順利施工和二襯施工質量。

上述文獻大多數是對中導洞連拱隧道的中隔墻進行分析，關于無中隔墻連拱隧道的涉及較少。為總結無中隔墻連拱隧道施工關鍵措施，本文結合三眼井隧道施工案例，對連拱隧道薄弱處的中巖層保護和基地加固措施進行了詳細的闡述，以方便同類項目施工參考。

1" "工程概況

1.1" "隧道整體情況

云南丘硯高速公路 3 標位于云南省文山州壯族苗族自治州硯山縣境內，標段內的三眼井隧道位于硯山糯邑村北約 1.5km 處。隧道按連拱隧道設計，隧道起止里程 K49+760～K50+140，長度 380m，為短隧道，隧道最大埋深約為64m，線路縱坡-0.8%，全部位于直線段上。

隧道屬構造溶蝕低中山峰叢地貌， 隧道區地形變化大，隧道整體坡度較陡。隧道區海拔高程1529～1603m之間，相對高差 74m，入口段坡腳為熔巖溝槽，坡面較陡，自然坡度 20°～30°，石芽叢生。出口段為熔巖溝槽，地形稍緩，自然坡度 15°～25°。

1.2" "不良地質情況

地勘報告顯示ZK54+260～ZK54+340段、K54+260～K54+340段，地層巖性為灰巖，巖體較破碎且巖溶發育，地表發育巖溶漏斗，鉆孔 XSDZK5-5A 驗證顯示為51.4～85.9m巖體較破碎，巖芯表面有溶蝕斷面。由于物探為體反應，鉆孔周邊仍可能存在溶洞，施工過程中極易存在冒頂、突泥涌水的風險 。

2" "連拱隧道初支施工及中巖層保護關鍵技術

2.1" "洞身開挖

三眼井隧道所處位置的圍巖級別涵蓋了Ⅲ～Ⅴ級，考慮施工安全和先行洞與后行洞之間的相互干擾關系，對不同級別的圍巖先行洞采用不同的施工方案。其中先行洞Ⅲ級圍巖采用全斷面開挖，Ⅳ級圍巖采用兩臺階開挖，Ⅴ級圍巖段三臺階預留核心土法開挖，后行洞均采用三臺階預留核心土法開挖。

對開挖進尺要嚴格控制，Ⅲ級圍巖不能超過3m，Ⅳ級圍巖不能大于2榀鋼架間距，Ⅴ級圍巖不得大于 1 榀拱架間距。為確保施工過程中的質量和安全，施工時下臺階左右兩側開挖錯距進行，前后間隔3～5m為宜，同時保證下臺階單側拉槽長度不宜過長，且保證同一榀鋼架的兩側最多只能有一側懸空。Ⅴ級圍巖段落施工程序如圖1所示。

2.2" "超前小導管和系統錨桿

超前小導管采用常規施工技術，小導管參數為壁厚4mm、外徑42mm，統一采用無縫熱軋鋼管制作。小導管前端設置有間距75mm、直徑8mm的梅花形布置的注漿孔。為確保小導管打設方便，小導管頂端設置成錐形，同時尾部留設一段不設注漿孔，以保證注漿效果和方便止漿。超前小導管加工如圖2所示。系統錨桿根據圍巖情況進行了不同類型設計，其中除Ⅲ級圍巖采用C22 砂漿錨桿錨桿外，其他均采用Φ 25中空注漿錨桿。不同圍巖系統錨桿參數如表1所示。

2.3" "中巖層保護及基底加固

三眼井隧道為連拱隧道，中巖層為薄弱環節，在施工過程中存在多次擾動。在施工過程中，對中巖層進行有效保護和及時加固是施工過程中的關鍵環節。由于中間側墻的受力較為復雜，必須對其承載力進行驗算。如果驗算承載力不能滿足要求，應該對中隔墻的基地進行加固處理。常規處理時采用Φ76鋼花管對基底進行注漿加固，鋼花管每根長度為4.5m，縱橫向間距分別為1m、0.8m，同時采用1：1的水泥漿注漿。漿液凝固后再檢測承載力，確保基底承載力滿足要求。

對中間側墻上方三角區域中夾層進保護和加固，具體如下：先行洞采用Φ76鋼花管作為橫向中管棚，SL5a圍巖段鋼花管每根長度為9.0m，縱向間距為1.0m;SL4a圍巖段鋼花管每根長度為9.0m，縱向間距為1.6m;SL4b 圍巖段鋼花管每根長度為9.0m，縱向間距為2.0m;SL3圍巖段鋼花管采用 6.0長縱向間距為2.4m。管棚施工完成后，采用 1：1水泥漿對管棚進行注漿，以保證中夾層巖層的穩定性。

先行洞及后行洞均采用采用Φ42徑向注漿小導管，對中夾層進行保護和加固。注漿小導管每根長度為3.0m，小導管呈梅花形布置。SL5a圍巖段小導管間距為100cm×50cm，SL4a圍巖段小導管縱向間距為100cm×80cm，SL4b圍巖段小導管縱向間距為 100cm×100cm，SL3圍巖段縱向間距為 100cm×120cm。小導管施工完后，采用1：1水泥漿進行注漿，以保證中夾層巖層的穩定性，同時減少中夾層巖層對中墻初支及二襯的壓力。中夾層的保護和基底加固如圖3所示。

2.4" "施工注意事項

隧道先行洞按照正常開挖順序施工，后行洞必須采用三臺階開挖，且必須先開挖支護遠離先行洞的那一側（核心在于預留臨空面）。左右洞的中夾巖往往被多次擾動，圍巖穩定性較差，施工過程中應采用Φ76橫向中管棚注漿及Φ42徑向小導管注漿對其加固處理。

三角區域基底受力較大，須在施工過程中將基底虛渣徹底清除，并采用Φ76鋼管注漿，保證其地基承載力滿足要求。為避免后行洞施作過程中先行洞二襯出現開裂情況，可在先行洞靠近中間一側的二襯表層設置一層Φ16鋼筋網作為防裂鋼筋。先行洞初期支護與二襯之間必須按設計要求鋪設減震層。施工過程中應加強監控量測，尤其是三角區域中夾巖層及基底的穩定性監測，并將爆破震動作為必測項目。

3" "隧道遇溶洞處置方案

3.1" "總體原則

隧道穿越溶洞發育區，對可能遇到的溶洞提前設定預案很有必要，按照規范要求，穿過溶洞區需要嚴格執行動態設計和施工原則，根據施工經驗，本項目遇到溶洞采用如下處理措施。

3.2" "溶洞發育深度較小地段

根據溶洞發育所處的位置，處理方式有一定的不同，具體情況如下：

溶洞發育出現在隧道拱腰以上時，處理溶洞以填實加固為主，通常回填C15混凝土，并在回填后施作鋼筋網和噴射混凝土，確保加固的整體效果。

溶洞發育出現在邊墻時，根據該處的受力情況，以不小于1.5m厚的片石混凝土進行回頭，并間隔一定距離設定透水管與排水溝相通，以防邊墻處積水影響隧道安全。

溶洞發育出現在隧道基礎及路面以下時，處理方法與在側墻時基本相通，但是對基礎底部的充填物必須全部挖出，以免影響基底整體的承載力。

3.2" "溶洞發育深度較大地段

溶洞充填物可清除或者無充填物時，先采用強度不低于C25的混凝土施做厚度不小于1m的護拱。為保證護拱的整體受力效果和穩定性，要求護拱兩側嵌入穩定巖石不小于0.5m。同時施工錨桿加固，錨桿長度不小于10m，間距不大于1m，深入穩定巖層的長度不小于1.5m。并在護拱施作結束后吹入不小于 1m厚度的細砂保護層。

溶洞內充填物充填較多且很難清除時，先采用小導管超前支護，然后爆破后施工I18工字鋼，間距不大于0.5m。為保證鋼架的基礎牢固，鋼架基腳處進行適當擴挖并加固回填，按要求打設鎖腳錨桿。

4" "結語

三眼井隧道屬于無中隔墻連拱隧道， 施工難度較大，相應的施工案例也較少，本文結合三眼井隧道無中隔墻連拱隧道施工實際，總結了無中隔墻連拱隧道初支施工的關鍵技術措施及中巖層的施工保護方案，具有一定參考意義。同時考慮到三眼井隧道地處溶洞地區，提出了不同條件下的溶洞處理方案，為巖溶地區隧道施工和溶洞處置提供了參考。

參考文獻

[1] 陳貴紅，漆泰岳.連拱隧道中墻在施工中的穩定性研究[J].公路，2012，（3）：235-237.

[2] 劉春，賀志剛，陸啟宏.上長坪連拱隧道無中導洞施工方法比選研究[J].隧道建設（中英文），2019，39（S1）：398-403.

[3] 王炎. 百靖高速公路巖溶化圍巖對連拱隧道中隔墻變形影響研究[D].北京：北京交通大學，2016.

[4] 陳貴紅，李玉文，趙玉光.連拱隧道中墻受力研究[J].中國鐵道科學，2005（1）：5.

[5] 楊果林，胡敏，申宗球，楊杰.大跨連拱隧道復合式中墻承載模式研究[J].現代隧道技術，2020，57（1）：136-141.

[6] 鄒興林.連拱隧道控制爆破施工技術及其數值模擬[J].工程爆破，2019，25（2）：19-25.

[7] 劉建波.淺埋偏壓連拱隧道施工工序優化研究[J].施工技術，2015，44（15）：118-122.

[8] 梁緘鑫.巖溶地區雙連拱隧道安全快速施工技術[J].鐵道建筑技術，2014（5）：89-92+96.

[9] 錢正富，徐金峰，周應新，等.紅層軟巖無中導洞連拱隧道爆破振動控制技術研究[J].現代隧道技術，2020，57（3） ：167-174+188.