复合式双连拱隧道施工技术

摘要：双连拱隧道由于开挖跨度大，结构对荷载变化比较敏感，施工难度大，本文概述复合式双连拱隧道的开挖及施工技术，对类似工程具有指导意义。

关键词：复合式；双连拱隧道；施工技术

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况：

74省道南延三门毛张至椒江二桥三门段工程项目桃峙隧长度为545米，为复合连拱式隧道，正洞施工需要在中导洞贯通、中隔墙砼浇筑完成后才能进行，且必须在完成一个正洞的全部工作后才能进行另一个正洞的施工。围岩以正长斑岩为主，其中洞口段穿越F6、F9断层，洞身段穿越F7、F8断层，节理裂隙较发育，围岩稳定性极差，易产生坍塌，施工时应及时支护，并做好超前地质预报工作；地下水为孔隙型潜水和基岩裂隙水，易产生滴水。隧道洞口端的覆盖层主要为含砾（碎石）粉质粘土，全-中风化正长斑岩，围岩级别为Ⅴ、Ⅳ级；中间段主要为中、微风化正长斑岩，最大埋深85m以上，围岩级别为Ⅲ级，中间夹杂有Ⅴ、Ⅳ级围岩。

根据现场地形，线路前进方向为下坡。桃峙隧道从出口向入口单口掘进，采用压入式通风方式，明洞按明挖法施工，暗洞按新奥法(NATM)施工。

二、施工工艺：

新奥法是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将喷射混凝土和锚杆组合在一起作为主要支护手段，通过监控量测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。喷射混凝土、锚杆和监控量测是新奥法的三大支柱，而核心是现场围岩变形监控量测。

采用单向掘进新奥法施工，由进口向出口方向掘进。明洞段采用明挖法施工，正洞开挖采用“三导洞”法，即中导洞先行贯通，先施工完中隔墙，再施工两侧导洞，左、右导洞拉开一定距离。洞身衬砌采用复合式衬砌，初期支护采用锚、喷、网、工字钢架、格栅钢架结合长、短管棚、超前锚杆支护。

三、施工方案：

1．明洞施工

隧道进出口明洞明挖法施工。

（1）洞口开挖及排水施工

据地勘资料显示，由于本隧道进口明洞洞口段浅埋，进出口表层分布有残坡积粉质粘土夹碎石，其下为全强风化岩，施工开挖易造成崩塌，施工中采用锚、喷、网防护进行加固处理。开挖前要清理场地，测量地面标高，复核开挖断面数量，放出开挖边桩，精确放出明洞门开挖边坡线，开挖一次到位,开挖时及时支护暴露面，开挖宽度应加上锚喷混凝土厚度;土方采用风镐配合挖掘机开挖，自卸汽车运弃，石方开挖采取松动爆破，确保边坡稳定及施工安全。进洞前要加强洞口临时边仰坡的防护，防护分为：

①覆盖层表土全风化岩层部分：开挖坡率1:1～1:1.25，喷砼厚度20cm+双层钢筋网（2×φ8～20×20cm）+φ42注浆小导管（长4.5m，间距1.5×1.5m）。

②强风化岩层部分：开挖坡率1:0.5～1:0.75，喷砼厚度15cm+双层钢筋网（2×φ8～20×20cm）+φ22钢筋砂浆锚杆（长3.5m，间距1.5×1.5m）。

③中风化岩层部分：开挖坡率1:0.3～1:0.5，喷砼厚度10cm+单层钢筋网（φ8～20×20cm）+φ22钢筋砂浆锚杆（长3.0m，间距1.5×1.5m）。

洞口开挖前在洞顶开挖边坡以外5～10m范围内开挖截水沟，避免地表水冲刷边仰坡及洞门，造成危害。截水沟用M7.5浆砌片石砌筑，使之与路堑侧沟形成完整的洞外防排水体系。

（2）护拱段施工

隧道进出口采用中隔壁法开挖、套拱衬砌进洞方案，洞口明洞路堑临时边仰坡开挖支护完成后施作护拱。护拱纵向长2.0m，开挖轮廓外设纵向φ108×6mm超前管棚，管棚尾部焊接在护拱钢架上。

护拱段其施工主要步骤为：

A、护拱范围内环形开挖；开挖采用风镐配合挖掘机开挖。

B、临时边仰坡面支护，外侧边坡及仰坡喷锚支护，核心土坡面做素砼防护；

C、架立护拱钢架；孔口管安装；

测量放线后，人工安装18号工字钢，用Φ22钢筋纵向连接和定位，工字钢与联接钢板采用焊接，联接钢板间采用螺栓连接。根据实际情况，每节工字钢的长度可根据实际施工需要做适当调整。拱脚置于牢固的基岩上。间隙过大时用混凝土楔块或钢板顶紧，保证工字钢置于稳固的地基上。

Φ127mm孔口管作为管棚的导向管，用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管用Φ22钢筋牢固焊接在工字钢上。

D、护拱钢架外设φ108×6mm超前管棚；

超前管棚采用钻机钻孔，钻进并顶进长管棚钢管，一次性打入。施工时先打有孔钢管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管作为检查管，检查注浆质量。

E、浇注套拱砼；

套拱模板采用木模，底模及挡头模首先安装，底模用Φ22钢筋与I18工字钢固定，钢筋一端焊接在工字钢上，另一端与底模连接牢固。外模随着套拱混凝土的施工由下至上逐段安装套拱用C30混凝土浇筑，混凝土浇注采用输送泵，由下至上、左右对称进行。套拱在明洞外轮廓线以外，紧贴掌子面施工。

护拱段施工工序流程图

（3）洞口施工

本隧道洞口段施工程序和方法如下：

挖基：采用人工配风镐挖基，人工整修。

钢筋绑扎：钢筋绑扎采用脚手架平台施作，端墙式明洞钢筋同时绑扎。

洞门砼浇筑：墙身采用C15片石砼浇筑，洞门外露面采用钢管架组合钢模立模，预留镶面层，砼浇筑采用泵送砼分层浇筑，插入式振捣。

镶面：洞门表面采用毛面花岗岩细料石砌块贴面装饰，贴面采用灰浆掺加粘合剂进行贴面施工。

墙顶水沟：洞门及明洞施工完成后，于洞门及明洞衬砌外侧铺设防水层及纵向排水管，回填土石，洞顶铺粘土隔水层并设浆砌排水沟，与仰坡外截水沟连通。

2．中导洞(中隔墙)施工

Ⅴ、Ⅳ级围岩段采用台阶法开挖，断面超前3～5m，作为钻孔喷锚作业平台。开挖前先施作小导管或砂浆锚杆超前支护。Ⅴ级围岩以人工风镐开挖为主，Ⅳ级围岩以松动爆破开挖为主，视围岩稳定情况，每循环进尺Ⅴ级围岩1m、Ⅳ级围岩1.2m；初期支护采用锚、网、喷及钢拱架联合支护，紧跟开挖面及时施作。

中导洞Ⅴ级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：

Ⅴ级围岩中导洞掘进作业循环时间表(循环进尺1m)

考虑施工干扰，每天平均进尺1.5m

中导洞Ⅳ级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：

Ⅳ级围岩中导洞掘进作业循环时间表(循环进尺1.5m)

每天平均进尺3m。

中导洞Ⅲ级围岩段每天施工两循环，循环作业时间见下表：

Ⅲ级围岩中导洞掘进作业循环时间表(循环进尺2.5m)

每天平均进尺5m。

中隔墙在中导洞贯通后自隧道进口方向向隧道出口方向浇筑砼。中隔墙钢筋采用现场绑扎，液压模板台车衬砌，按每两天一循环，每循环9m施作。台车就位后，利用中导洞钢架支护，对衬砌台车稳定性定位加固后，进行砼浇筑。中隔墙砼完成后，在中隔墙顶部回填与墙身同标号砼，与导洞洞顶顶紧，回填密实。砼浇筑前，预埋中隔墙排水管。

3．主洞洞身开挖

主洞待中隔墙砼达到设计强度且顶部回填密实后施工，先施工右洞，待右洞全部施工完毕后再施工左洞。

（1）Ⅴ级围岩地段开挖支护

进口K13+985—K14+18段、出口K14+478—K14+530段、K14+120—K14+145段、K14+284—K14+312段属于Ⅴ级围岩，中导洞和侧导洞（进出口段）先开挖，待其贯通后，主洞上下台阶开挖，施工遵循“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，构造节理切割形成的不稳定部位，施工时加强支护措施，防止坍塌，确保施工安全。

Ⅴ级围岩及洞口加强段衬砌施工工序：先拱部超前长管棚，再上部断面环形开挖、上部断面初期支护、核心土开挖、下部断面开挖、下断面初期支护；施工要求开挖及初期支护后、及时施作仰拱、仰拱回填及二次衬砌。

Ⅴ级围岩主洞上下台阶距离控制在15m，每个台阶的开挖进尺控制在0.5～1.0m，且严禁各导坑同时进行爆破作业，以防爆破波峰值的叠加。施工加强支护采用A6定型钢筋网片及I16工字钢架（S5A@50cm，S5B@75cm），结合φ108×6mm超前管棚（S5A）或φ42×4mm-4.5m超前小导管（S5B）和φ25-3.5m中空注浆锚杆或加强支护。

Ⅴ级围岩主洞掘进作业循环时间表(循环进尺0.75m)

考虑施工干扰，每天平均进尺1.0m

（2）IV级围岩地段开挖支护

K14+18—K14+33段、K14+100—K14+120段、K14+145—K14+160段、K14+269—K14+284段、K14+312—K14+332段、K14+462—K14+478段属于IV级围岩段，IV级围岩段及加强段施工工序：先拱部超前锚杆支护，再上部断面环形开挖、上部断面初期支护、核心土开挖、下部断面开挖、下断面初期支护；施工要求在开挖及初期支护后及时施作仰拱、仰拱回填及二次衬砌。

IV级围岩段上下台阶的纵向间距控制在15～20m，每个台阶的开挖进尺控制在1.0m，且严禁各导坑同时进行爆破作业，以防爆破波缝值的叠加。

IV级段施工支护采用A6定型钢筋网片及I14@100cm工字钢架，结合拱部φ42×4mm-4.5m超前小导管和φ25-3.5m中空注浆锚杆加强支护。

Ⅳ级围岩掘进作业循环时间表(循环进尺1.5m)

考虑施工干扰，每天平均进尺2.5m

（3）III级围岩地段开挖支护

K14+33—K14+100段、K14+160—K14+269段、K14+332—K14+462段属于III级围岩，III级围岩（加强）段采用上下台阶开挖法施工。

先开挖主洞上半断面，采用自卸运输车运渣石，随后初期支护，即先喷混凝土4cm,再打设3.0m长Φ25先锚后灌中空注浆锚杆，铺设A6（20*20cm）定型钢筋焊接网片，复喷砼至设计厚度。待下半断面滞后上半断面15m时，开挖下半断面，并初支。根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，进行主洞二次衬砌的浇筑。

四、施工注意事项：

1、隧道施工应坚持“短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则；

2、小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。

3、工序变化之处钢架（或临时钢架）应设锁脚锚管，以确保钢架基础稳定。

4、钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固。

5、施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整提供依据。

五、结语

复合式双连拱隧道施工技术要求高、难度大，特别是受围岩影响极大，稍有不慎，极易造成施工中隧道结构开裂及塌方。因此在施工中必须紧密关注地质变化，及时支护，及时反馈，及时调整，确保隧道质量和安全。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部，公路隧道设计规范.北京：人民交通出版社.2004.

[2]中国人民共和国交通部. 公路隧道施工技术规范.北京：人民交通出版社.1995.

[3]何川.《公路双连拱隧道》.人民交通出版社.2006.

（赵利军，男，中铁十局三门项目部经理，工程师）

Construction technology of double-arch tunnel composite

ZHAOLi-jun

（China Railway ten Bureau Group Fifth Engineering Co Ltd，Jiangsu Suzhou,215011,China）

Double-arch tunnel due to the excavation of large span, the structure is more sensitive to load change, difficult construction, excavation and construction technology of the composite double multi-arch tunnel, which has guiding significance to the similar engineering.

Keywords: composite; double-arch tunnel; construction technology