偏压浅埋大跨径连拱隧道施工技术.doc

1、偏压浅埋大跨径连拱隧道施工技术摘要：文章结合工程实例，重点介绍了双连拱隧道进口段“偏压、大跨、浅埋”等施工技术难题；阐述了进洞施工工序与工艺；监控量测的目的及指导施工的作用；采取预留核心土施作管棚，挖机配合镐头机凿岩开挖等施工技术。 关键词：连拱隧道；偏压、浅埋、大跨；施工技术；要点 中图分类号：U45 文献标识码： A 0 前言 公路连拱隧道(Multi-arch Road Tunnel),最初是指两座隧道连成一体的单线双洞隧道,即现今的双连拱隧道,也有人称之为“M”隧道或“眼镜”隧道。其特点，突出地表现在其形态上的两洞紧紧相连，只有一中墙相隔，两洞的拱脚共同建在钢筋混凝土中墙之上。连拱隧道

2、通常不长，多为中短规模，大多在 500m 以内，因连拱隧道长度较短，导致其埋深浅，围岩强风化、破碎，地质条件较差等一系列特点。再因连拱隧道双洞相连，导致开挖跨度大，2 车道的跨度超过 20m，3 车道的跨度大于 30，且易产生偏压，施工工序较多，导致施工难度增大。本文奉化三高连接线“牛角尖双连拱隧道”施工中，为解决进口段“偏压、大跨、浅埋”等施工技术难题，采取预留核心土施作管棚，挖机配合镐头机凿岩开挖等施工技术。 1 工程概况 “牛角尖连拱隧道”位于浙江宁波奉化市萧王庙镇以南约 200 米处，连拱隧道进口桩号为 AZK8+445，出口桩号为 AZK8+615，长 170 米；隧道进口明洞长 1

3、8 米，出口明洞长 15 米，隧道进口段位于缓和曲线上，出口位于半径 R=1200 米的圆曲线上，纵坡为 05%。隧道单洞净宽为1025 米，建筑界限净高为 5 米。进口采用端墙式洞门，出口采用削竹式洞口。地貌以残丘为主，地面植被茂密，以低矮灌木为主，坡度不大，一般不超过 30。表层为坡残积的含砾亚粘土，层厚 69 米；以下为层风化基岩，强风化层 25 米，岩体极破碎破碎，弱风化层 35 米，岩体较破碎较完整，再下为微风化夹泥岩砾岩或粉砂岩。该段围岩整体性及稳定性差，降水较大时可能出现积水。洞身围岩以微风化基岩与弱风化基岩为主，中厚层状，层岩节理较发育较不发育，洞顶以上覆盖层厚度一般超过 20

4、 米，其中微风化基岩一般超过 14 米，围岩完整性相对较好，地下水主要为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，以接受大气降水及上部渗流为主，水量贫乏，开挖可能有局部渗漏水。根据地质资料报告，隧道穿越山体的围岩级别长度如下：级围岩长 106 米，级围岩长 64 米。隧道不良地质现象主要为隧道进出洞口洞顶以上分布厚度较大的第四系松散堆积层。隧道进出口围岩均为第四系坡残积成因的1 含砾亚粘土。该层结构松散，围岩稳定性差，纵深、厚度较大，隧道开挖明洞和洞门时，边坡极易产生坍塌，且其刚性较差，可能会产生差异沉降，隧道进口端地形左高右低，右洞洞顶覆盖层厚度不超过 2 米，且为湿陷性黄土，极易坍塌，是典型的偏压

5、浅埋隧道，在这种特殊地形条件下，如何保证双连拱隧道安全、经济、快速的进洞，施工方案极为重要。 2 施工方案及关键施工技术 针对上述地形特点，特制定专项施工技术方案：隧道施工采用三导坑法施工。施工中先从出口端开始向进口端方向开挖中导洞，边开挖边施作中导洞初期支护，开挖至离进口出洞还剩约 15 米时停止，由内向外施作中隔墙，同时从进口方向开挖中导洞，使中导洞贯通，中隔墙施工完毕后，墙顶挂网喷射混凝土填实；然后从进口方向开始主洞开挖，考虑到右主洞偏压、浅埋较突出，故选择先施工左主洞，左主洞进洞 30 米后开始开挖右主洞，左右主洞采用平行交替开挖保持拉开距离 30 米左右；出洞时左洞直接穿出，右洞开挖

6、离出洞口还有 20 米时停止开挖，采取从右洞出洞口进洞的方式在中间贯通。施工过程中根据监控量测的数据及现场围岩情况随时调整开挖方案；左右洞纵向分别贯通后，进行仰拱开挖及回填，这道工序施工时要求一个“快”字，开挖后要求尽快回填，避免拱体下沉或不均匀变形。而且在进行仰拱开挖时左右洞要错开，右洞开挖并回填后左洞才能开挖，尤其在进出洞口处更应注意，施工长度不宜过长，在围岩软弱时必要的话，采取跳码口施工，即开挖十米，间隔十米，利用间隔十米的原状土来支撑两则拱脚，待回填的砼达到一定强度后，再进行间隔段的开挖回填施工，以确保洞身拱体的安全。仰拱施工完成后，方可施工二衬，路面，装饰和机电。采用此方案施工隧道实

7、际施工只花了不到 10 个月，其关键施工技术如下： (1)中导洞与中隔墙施工。隧道中导洞开挖从出口向进口方向进行（出口围岩情况相对较好） ，采取两台阶法掘进，小导管进洞、超前锚杆、格栅钢拱架及锚、喷、网联合装载机倒退出渣的方式作业。当中导洞施工进洞 115 米时，即停止掘进，开始施工中隔墙，中隔墙施工首先平整中隔墙基础后立模浇筑 20cm 左右厚度的 C25 细石砼作为中隔墙基础的垫层，在砼垫层上按设计图纸要求施工基础竖向锚杆和洞顶锚杆，然后按9 米一模绑扎钢筋，墙身模板采用组合钢模，泵送砼入模的施工方式自洞内向洞外依次施工。中隔墙施工的同时，隧道进口开始刷坡，作好中导洞进洞准备，进口中导洞进

8、洞采取和出口导洞施工方式一样，中隔墙砼浇筑完后立即对中隔墙顶喷射 C30 砼，回填密实，使中隔墙顶与围岩密贴。 (2)隧道出口主洞进洞及主洞开挖施工。通过中导洞施工发现隧道围岩为砂砾岩，岩质软弱但围岩整体性较好，故主洞开挖仍采取出口端向进口方向掘进，且先施工左主洞，采用 108 管棚进洞，按设计要求先施工左右主洞管棚然后浇筑 1 米厚 2 米宽 C30 护拱砼。待护拱砼达到设计强度后，进行主洞开挖，主洞进洞开挖采用台阶法开挖，遵循“弱爆破（甚至不爆破） 、短进尺、紧支护（早封闭） 、勤量测”的原则，一炮一支护，每循环进尺严格控制在 1.01.5 米，对围岩破碎的地方按设计要求,采用小导管或超前

9、锚杆超前支护，同时 V 级围岩用 18 号工字钢间距 50cm 的钢拱架进行加强支护。施工时严格控制钢拱架的竖直度，并与围岩开挖面密贴，用喷射砼喷射饱满密实。左主洞进洞 30 米后开始开挖右主洞，左右主洞采用平行交替开挖，保持拉开距离 30 米左右。同时左右主洞做好监控量测工作，位移速率大于 20mm/日，需特殊支护：水平收敛值 0.1-0.2mm/d，拱项下沉值 0.07-0.15mm/d 以下一般基本稳定，左主洞开挖还剩 2 米时从中间开小口穿出，右主洞开挖离出洞还有 20 米时停止开挖，由进口端相向掘进至贯通通。 (3)隧道进洞口开挖及进洞施工。整个隧道施工的重难点全部集中在右洞进口，右

10、洞进口处地质条件极差，且距离进口 12 米的地方有一处民房，40 米的地方有一处厂房，对爆破作业甚为不利。首先在进口右侧顺着明洞的方向竖立一道隔声屏障，以防噪声扰民。在隧道进洞口开挖采用挖掘机配合镐头机开挖的方式，当开挖到左右主洞正前方时，预留 4米高 7 米宽 3 米厚的核心土，作为管棚施工的工作平台及浇筑护拱砼的支撑受力基础。待管棚施工完毕，左右护拱砼同时浇筑完成后，首先挖除左洞核心土，采用弱爆破扩洞支护，至此左洞洞口开挖支护完成。右主洞针对偏压、浅埋的问题，采取先挖除核心土后，主洞从中间开始用挖机挖进 60cm，再慢慢向下开挖，拱部以下开挖完成后再使用稿头机配合挖掘机慢慢凿除拱部黄土。挖

11、进 60cm 时立即进行 18 号工字钢钢拱架施工，钢拱架按 25cm（设计为 50cm）一道架立 3 榀，钢拱架架设时，现场专职安全员全程监测拱部土层变化，防止坍塌以保证施工作业人员人生安全，3 榀工字钢架立完成后马上初喷一层 4cm 厚 C20 钢纤维砼，再进行锚杆挂网作业及超前小导管施工，二次喷砼，初期支护完成，这样就完成了第一循环的进洞作业。下一循环采用同样的方法再掘进 60cm，用此方法一直掘进 4 米以后土层消失，进入软弱岩层，此时右洞进口停止掘进，再从出口方向向进口方向采用上下台阶方式开挖，同时支护紧跟，开挖还剩 5 米左右时候采用开挖左侧导洞的方式贯通主洞，再分部开挖扩洞直至主

12、洞开挖完成。 (4)后续施工。左右主洞开挖初支完成后，即进行左右主洞仰拱开挖支护回填，防水层施工及二衬砼浇筑，洞内砼路面浇筑和装饰及机电安装施工。 3 结语 牛角尖连拱隧道施工过程中面对进洞难的问题，抛弃常规的隧道爆破作业方式采取机械掘进、人工凿岩机配合进洞，避免了爆破振动可能导致坍塌的危险，成功的克服了偏压浅埋的施工难题。同时使我们清醒的认识到： (1)针对不同的连拱隧道要根据现场实际地形地质情况制定合理的施工技术方案，确保安全、工程质量的情况下合理的加快施工进度。 (2)今后爆破作业，可能离建筑物越来越近，如何运用科学的手段，既保障爆破作业的正常施工，又能保障周边人员的安全，也不造成附近结构物的损坏，这将值得我们去研究和深思。 参考文献 1关树宝.隧道施工要点集M.北京：人民交通出版社，2003. 2中华人民共和国交通部.公路隧道施工技术规范.北京：人民交通出版社，2009.