公路双连拱隧道的围岩稳定与施工工艺研究

摘要：随着社会经济的发展，我国的交通也在不断的发展壮大中。我国幅员辽阔，地理环境复杂，在修建公路、铁路时常常会遇到各种各样的不良地形。双连拱隧道的优点很多，譬如：节约用地、减少隧道两端山体边坡开挖量、对环境破坏小等，这些优点使得双连拱隧道在公路的建设上得到了广泛的运用。本文就以公路双连拱隧道工程为例，分析此工程中的围岩稳定和施工工艺。

关键词：公路双连拱隧道；围岩稳定；施工工艺

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

1公路双连拱隧道概述

虽然说双连拱隧道有着很多优点，但是，要将这些优点体现出来则需要一定的施工工艺来支撑。另外，我国的公路建设中应用双连拱隧道的历史还不长，在建设中难免会忽视一些问题，带来了一些诸如漏水、墙体开裂等质量问题，这不利于隧道使用中的安全和提高隧道的使用寿命。

双连拱隧道是在通过山势不高，纵向长度较短，横坡较陡，下行线，公路上，下行线在此分不开的情况下，设置双跨连拱隧道，其单跨断面为单心圆结构，边墙为曲墙，中隔墙也为曲墙。双连拱隧道一般具有以下特点：

第一，双连拱隧道适用于地势较低的地区，最大埋深在50—80m，纵向深度也一般在500m以内。在地势较高的地区一般采用单拱隧道。

第二，由于埋深较浅，双连拱隧道的地质条件复杂，围岩软弱破碎，节理发育差，隧道内的水受地表水的影响较大，因而施工时不宜选在雨季，同时也使得在施工时更加要注重安全。

第三，跨度较大，一般而言，单拱隧道的跨度是12.8m，双连拱隧道的跨度是单拱的两倍，也就是25.6m，相对于铁路隧道车站的跨度而言，其跨度较大。

第四，施工工序复杂。双连拱隧道的各个特征决定了在设计施工时需要分开进行，各个工序之间又是相互作用，相互影响的，这样使得在设计时需要综合考虑多方面的因素，利用准确详细的地质数据资料做依据，让工程的各个工序之间有序的连接起来，既要做到保证工程的质量和使用寿命，又要做到施工的安全。

2工程概况

在当前公路双连拱隧道修建的大潮中，为了优化设计方案，提高隧道的使用寿命，对公路双连拱隧道工程进行详细的分析研究必不可少。而且由于双连拱隧道的施工工艺复杂且相互之间会产生一定的不良影响，如何将这些不良影响消除，最大限度的提高隧道的质量呢？本文从一个具体的公路双连拱隧道工程出发，来分析工程的施工工艺和围岩稳定。

某公路双连拱隧道属于直线型双连拱隧道，山体陡峭，中部起伏较大，全长195m，单洞净宽10.2m，净高5m,隧道最大埋深为51m。隧道周围的植被发育良好，围岩的性质主要是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类。

3围岩稳定分析

为了保证工程的质量，必须做好围岩稳定，做好支护结构，在不同性质的围岩上采用不同的开挖方法。Ⅱ级围岩采用的开挖方法是全断面开挖法。风动凿岩机钻孔，塑料导爆管微差毫秒雷管起爆；光面爆破全断面一次开挖成型；采用挖掘机辅助装卸机装碴，自卸车出碴。混凝土湿喷机配机械手喷混凝土，在施工中采取“钻爆—装碴—运输—喷锚”机械化的一条龙作业。Ⅱ级围岩相对来说围岩的性质还比较好，所以在施工时也相对比较容易，只要合理设计施工流程，采用正确的机械设备，一般都能保证施工的顺畅。

Ⅲ、Ⅳ级围岩采用微震动控制爆破法开挖，上半断面开挖超前下半断面5—8m，开挖后及时施作喷锚网支护。风枪钻孔，非电毫秒雷管微差起爆，采用TK500湿喷机混凝土作业，上台阶洞碴用挖掘机扒至下台阶，再用装载机装碴，接着就是出碴运输。开挖后施作初期支护及时成环，下半断面施工6—8m后施作仰拱。

由于双连拱隧道的施工中还要考虑到双拱而不是单拱，因为从单拱的受力压力来看，支护结构是不必要的，而双拱就必须要采用支护结构了，这是从隧道内部对围岩施加约束，控制围岩变形，保证围岩的稳定，支护结构就是围岩稳定的主要承载单元。

围岩稳定还需要施工中各个工艺的协调配合，合理设计施工方案，可以最大限度的促进围岩的稳定。围岩的稳定关系到公路双连拱隧道的质量和安全，我国在公路双连拱隧道的施工中还存在很多问题，而围岩稳定目前我国已经有了不少计算模型，在隧道的设计方案中，可以充分利用模型来进行设计方案的优化，促进隧道工程质量的提高。

4施工工艺

目前，我国在公路双连拱隧道的施工工艺上主要采用的是三导洞施工和中导洞施工，但是这两种施工工艺特别复杂，程序特别多，施工起来难度较大。而且，施工工艺的选择是根据围岩的状态来确定的。

4.1中导洞施工

中导洞施工也就是首先开挖中导洞，然后施作中隔墙，再分别开挖左右导洞，开挖中导洞就是为了首先施作中隔墙。中隔墙的建设是整个隧道工程中质量控制的要点，是隧道工程中重要的结构物，对围岩的支撑和左右主洞的衬砌结构的稳定性起着重要的作用。在中隔墙的施工中，我国的施工工艺已经较为成熟，施工技术很多，一般中隔墙从结构形式上来说可以分为直墙式和曲墙式。在本文分析的这个工程中采用曲墙式的中隔墙施工。首先，在中隔墙的顶部与围岩的每个断面之间设置锚杆，这是为了使得中隔墙与围岩连接的稳定。锚杆的安装中要力求钻孔的准确，孔洞与开挖表面呈现垂直的状态，孔位的误差不能超过15cm。其次，在中隔墙中预埋钢板，由于本工程中的围岩性质还比较好，所以只需要在Ⅳ级围岩中预埋钢板就行，其他级别的围岩中就不需要埋设钢板了。

在左右导洞的开挖过程中，可以两个同时进行，也可以先开挖一个，再开挖另一个。中导洞的施工中需要根据具体的地理地质条件来进行施工，所采用的机械设备和技术工艺也都要符合要求，尤其要注意围岩的稳定性，而且要做好初期支护，封闭围岩，这是为了防止因拱部支护长时间悬空而造成坍塌，否则就会不利于工程的建设，给工程建设带来了一定的安全隐患。中导洞施工适用于围岩性质较好的区域中。

4.2三导洞施工

三导洞施工是中导洞超前开挖，两侧壁导洞跟进，中导洞贯通后浇筑中隔墙混凝土，两侧导洞贯通后浇筑边墙混凝土，拱部采用保留核心土的方法开挖正洞并进行初期支护。正洞下断面开挖，施工正洞仰拱及填充，最后进行正洞混凝土衬砌。三导洞的施工工艺具有支护闭合及时、结构刚度大、施工较为安全，较适用于洞口段的施工。三导洞的施工工序较多，施工也较为复杂，在施工中要有非常详细的设计方案，施工要完全遵循规范一步步来展开。

对比中导洞施工工艺和三导洞施工工艺可以看出，中导洞施工较为简单，临时支护拆除量小，工期较短，而且在一些地质条件复杂、围岩性质弱的地区可以实现安全施工。而三导洞施工工艺具有支护闭合及时、结构刚度大、施工较为安全等优点，在实际的隧道工程的施工中应该将这两者有机的结合起来，灵活运用。

中导洞施工和三导洞施工各有优势特点，适用于不同围岩性质的施工，而在一个地区的公路双连拱隧道施工中，围岩性质会有很大差别，这就需要在施工中针对具体情况进行施工方案的设计优化。所以说，施工中将中导洞施工和三导洞施工有机结合起来，灵活的设计施工方案，可以提高施工效率，可以提高施工安全度，还可以提高工程的质量和使用寿命。

结束语

随着社会经济的发展，在公路建设中双连拱隧道越来越多。在建设双连拱隧道工程时，一定要有详细准确的地质材料，根据地质材料、水文材料、施工工艺、工期、造价等方面的因素来综合考虑，设计出最好的最为细致的方案，将工程施工中的各个方面都考虑到，保证工程的质量和施工安全。

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