無中導直中墻連拱隧道施工技術與要點分析

杜進

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽 550000）

1 工程概況

貴州省六枝至安龍高速公路云莊隧道為分離式特長隧道，左幅起訖樁號ZK57+457—ZK61+064，全長3607m，最大埋深約208m，右幅起訖樁號YK57+440—YK61+003，全長3563m，最大埋深約218m。隧道左右幅線間距進口段約22m，洞身為25m，出口段為分叉段，線間距約2～70m。

云莊隧道原設計由直墻連拱、曲墻連拱逐漸過渡到分離式隧道，共設置291m 連拱隧道，包括整體式直中墻漸變段256m，復合式曲中墻漸變段35m。經設計優(yōu)化，將連拱隧道整體式直中墻優(yōu)化為分層薄壁結構，將復合式曲中墻段優(yōu)化為超小凈距隧道。其中，云莊隧道出口端路段ZK60+960—ZK61+041（YK60+899—YK60+980）優(yōu)化為無中導雙壁式直中墻漸變段81m；ZK60+897—ZK60+960（YK60+836—YK60+899）優(yōu)化為無中導三層薄壁式直中墻漸變段63m。

2 無中導雙壁式直中墻連拱隧道施工技術與措施要點

2.1 無中導雙壁式直中墻連拱隧道施工工藝流程

無中導雙壁式直中墻連拱隧道按先行洞擴挖、初支—直中墻基礎—先行洞仰拱、二襯—后行洞開挖、初支—臨時支撐拆除—后行洞仰拱、二襯的總體施工工藝流程組織施工[1]。施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 無中導雙壁式直中墻連拱隧道施工工藝流程示意圖

2.2 無中導雙壁式直中墻連拱隧道連拱段開挖

無中導雙壁式直中墻連拱隧道出口端路段（ZK60+960—ZK61+041、YK60+899—YK60+980）圍巖級別均為V 級，先行洞與中導洞區(qū)域均采用三臺階法進行開挖，初支封閉成環(huán)后，再施工直中墻基礎[2]。

2.3 無中導雙壁式直中墻連拱隧道直中墻施工

2.3.1 施工工藝流程

無中導雙壁式直中墻連拱段直中墻施工總體流程：直中墻基礎—先行洞二襯—后行洞二襯[3]。

直中墻基礎設計高度300cm，施工時一次澆筑高度220cm，剩余80cm 與洞身襯砌整體澆筑，先行洞直中墻部位襯砌厚度80cm，后行洞直中墻部位襯砌厚度55cm，中間夾層5cm 布設排水系統(tǒng)，左右洞獨立布設防水板及環(huán)向排水管。在中隔墻位置，通過直中墻基礎縱向排水管，將襯砌背后圍巖滲水引排至中央排水溝。

2.3.2 基礎加固處理

直中墻基礎開挖后，根據(jù)設計要求進行地基承載力檢測。若地基承載力達到500kPa，則不進行基礎加固處理，反之采用中空注漿錨桿加固基礎。

2.3.3 鋼筋安裝

直中墻兩側各預埋9 根φ114×4.0 鋼管，供機電電纜使用。在直中墻與二襯連接處170cm 范圍內，設置環(huán)筋加強，加強鋼筋采用25φ20mm，與原環(huán)筋交錯布置，加強鋼筋伸入直中墻不小于35d。在施工過程中，預先埋設直中墻主鋼筋，和二襯鋼焊接成整體。

2.3.4 模板安裝、混凝土澆筑

直中墻基礎分兩次澆筑，第一次澆筑高度220cm，基礎模板采用定型鋼模板，模板安裝時在外側設置斜支撐固定模板，兩側模板間設置拉桿；剩余80cm 基礎與直中墻、洞身襯砌同時澆筑，采用全液壓模板臺車施工。

2.3.5 橫撐及拱頂加固處理

直中墻支撐采用10cm×10cm 方木進行橫向支撐。根據(jù)相關擴挖工況計算結果，直中墻上部以及先行洞右上初支搭接處存在應力集中，需進行加固處理。

3 無中導三層薄壁式直中墻連拱隧道施工技術與要點

3.1 施工工藝流程

無中導三層薄壁式直中墻連拱隧道按先行洞開挖、初支—先行洞仰拱、二襯—后行洞開挖、初支—后行洞仰拱、二襯的總體施工工藝流程組織施工[4]。施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 無中導三層薄壁式直中墻連拱隧道施工工藝流程示意圖

3.2 無中導三層薄壁式直中墻連拱隧道連拱段開挖

無中導三層薄壁式直中墻連拱隧道出口端路段（ZK60+897—ZK60+960、YK60+836—YK60+899）圍巖級別均為V 級，先行洞與后行洞均采用三臺階法開挖。上臺階開挖每循環(huán)進尺按80cm（1 榀鋼架間距），下臺階開挖每循環(huán)進尺按1.6m（2 榀鋼架間距），同一榀鋼架兩側不得同時懸空[5]。

先行洞開挖時，需由中線向右側后行洞區(qū)域擴挖，擴挖范圍為：中間加強層厚度+泡沫減震板厚度。同時，為方便安設中間加強層型鋼，先行洞上臺階開挖時加強層頂也需進行適當擴挖，待初支施工時用噴射混凝土回填至設計輪廓。在加強層與未開挖的后行洞巖壁間設置一層厚度為10cm 的泡沫減震板。此外，開挖后行洞時，靠隧道中心線側預留厚3m 保護巖墻，減弱后行洞爆破對先行洞圍巖、初支結構的破壞，保證施工安全，該保護巖墻隨后行洞每一臺階開挖完成后，采用松動爆破+機械冷開的方式進行開挖。

3.3 無中導三層薄壁式直中墻連拱隧道直中墻施工

3.3.1 施工工藝流程

無中導三層薄壁式直中墻施工總體流程為：中間加強層—先行洞二襯—后行洞二襯[6]。

無中導三層薄壁式直中墻加強層設計有兩種結構形式：一是型鋼+內外層波紋鋼板內填充C30 自密實混凝土；二是型鋼+內外層鋼筋網(wǎng)片+噴射混凝土。

其中，型鋼+內外層鋼筋網(wǎng)片+噴射混凝土屬于隧道常見的施工工藝，此處不作贅述。在型鋼+內外層波紋鋼板內填充C30 自密實混凝土施工中，需按開挖步距、開挖臺階高度確定型鋼與波紋鋼模板的分段長度。以洞口段路段Ⅴ級圍巖為例，開挖步距0.8m，臺階高度分別為4.06m、2.44m、2.66m、1.80m，加強層型鋼隨開挖高度分4 節(jié)，長度分別為1.517m、2.39m、2.613m、1.76m，波紋鋼模板分3 節(jié)，長度分別為0.963m、2.56m、2.783m，寬度為0.875m。每開挖一級臺階，即施工相應高度的中間加強層，待下級臺階開挖后，將底部混凝土鑿除，漏出型鋼端頭，進行型鋼及波紋鋼模板連接。

具體到中間加強層的施工步驟，為上臺階開挖—安裝A 單元左側波紋鋼模板—安裝A、B 單元型鋼立柱—A、B 單元鎖腳錨桿、系統(tǒng)錨桿—安裝A 單元右側波紋鋼模板—將兩側波紋鋼模板與型鋼連接成整體—A 單元自密實混凝土澆筑—B 單元鋼筋網(wǎng)、初支混凝土—中臺階開挖—安裝C 單元左側波紋鋼模板—C、D 單元型鋼立柱向下接長—C、D 單元鎖腳錨桿、系統(tǒng)錨桿—安裝C 單元右側波紋鋼模板—將兩側波紋鋼模板與型鋼連接成整體—C 單元自密實混凝土澆筑—D 單元鋼筋網(wǎng)、初支混凝土—下臺階開挖—安裝E 單元左側波紋鋼模板—E、F 單元型鋼立柱向下接長—E、F 單元鎖腳錨桿、系統(tǒng)錨桿—安裝E 單元右側波紋鋼模板—將兩側波紋鋼模板與型鋼連接成整體—E 單元自密實混凝土澆筑—F 單元鋼筋網(wǎng)、初支混凝土—仰拱開挖—G 單元型鋼立柱向下接長—E 單元型鋼安裝—澆筑D 單元三角形基礎—E 單元鋼筋網(wǎng)、初支混凝土—仰拱、二襯等施工。

按要求做好監(jiān)控量測工作，確保每一工序均實現(xiàn)設計意圖，保證施工質量與隧道結構安全。

3.3.2 鎖腳錨桿

連拱隧道采用臺階法開挖。每臺階開挖完成后，及時進行鋼拱架架設初期支護、H 型鋼接長，在先行洞設置臨時支撐，并在鋼拱架接長位置進行鎖腳錨桿施作，防止圍巖內擠及拱腳下沉，保證施工安全。采用2 根φ42×4 鋼花管鎖腳錨桿，L＝3.5m，縱向間距50cm。

3.3.3 型鋼立柱連接

連拱隧道上臺階開挖后，安裝型鋼，通過連接鋼板上預留的φ22mm 螺栓孔，內穿M20 螺母進行連接牢固。針對先行洞HW200×200 型鋼頂端、底端與主洞I18 型鋼拱架的連接，采取螺栓+焊接方式，針對后行洞HW200×200 型鋼頂端、底端與主洞I18 型鋼拱架的連接，采取焊接方式。

3.3.4 加強層模板安裝

中間加強層采用型鋼、波紋鋼模板包裹澆筑自密實混凝土施工形式，形成類剪力墻整體結構，提高其穩(wěn)定性與承載力。其中，波紋鋼模板波距為125mm，波高25mm，壁厚3mm。上下、左右兩塊波紋鋼模板安裝時搭接12.5cm，通過預留螺栓孔，螺栓+螺帽拼裝成整體。澆筑混凝土前，提前按設計要求安裝扭緊螺栓螺帽，待安裝下一塊模板時，拆除螺帽進行搭接連接即可。波紋鋼模板采用定位筋定位，精軋螺紋鋼對拉拉桿加固。

3.3.5 加強層混凝土澆筑

針對中間加強層40cm 厚C30 自密實混凝土，采取波紋鋼模板內灌注自密實混凝土施工方式，施工時在端頭模板處預留澆筑口，設置梭槽澆筑。

3.3.6 基礎加固處理

連拱隧道直中墻基礎開挖后，根據(jù)設計要求進行地基承載力檢測，若達到500kPa，可不進行基礎加固處理，反之需采用中空注漿錨桿加固基礎。采用φ25中空注漿錨桿，長3.5～4.5m，間距60mm×60mm（縱×環(huán)），梅花形布置，基礎設置縱橫向鋼筋，將錨桿連接成整體，HW200 立柱型鋼底端設置一塊260mm×260mm×14mm 鋼板，采用焊接連接方式，增大型鋼底端受力面積。

4 結語

綜上所述，為了加快施工進度，解決整體式直中墻連拱隧道施工工序復雜、轉換多，直中墻滲漏水等問題，在貴州省六枝至安龍高速公路云莊隧道施工中，將連拱隧道整體式直中墻優(yōu)化為分層薄壁結構、復合式曲中墻段優(yōu)化為超小凈距隧道，其中出口端路段分別優(yōu)化為無中導雙壁式直中墻和無中導三層薄壁式直中墻連拱隧道。通過對施工工藝流程、連拱段開挖、直中墻施工等方面的分析研究和現(xiàn)場技術管理，取得了良好的施工效果和社會效益，且在無中導直中墻連拱隧道施工方面積累了一整套成熟的工程經驗，可為同類工程提供一定的參考。