连拱隧道浅埋施工技术的研究.doc

1、连拱隧道浅埋施工技术的研究【摘 要】连拱隧道施工技术为加强我国社会发展具有重要的意义，其技术的研究在我国发展尚未成熟，本文就该技术的施工方法进行了简要阐述，望与各位共同探讨。 【关键词】连拱；隧道；浅埋；施工；埋深 引言 连拱隧道作为一种新型的隧道结构形式，其设计相对复杂，对施工技术要求比较高，由于其开挖断面跨度大，高跨比较小，开挖需分多步进行，对围岩扰动次数较多，围岩-支护系统的稳定性和受力状态在施工过程中复杂多变；并且开挖和支护相互交错，使得围岩应力变化和衬砌荷载转换复杂，尤其是中隔墙部分受力更复杂，拉、压、剪、弯均有，并且中隔墙的下沉和水平位移决定连拱隧道结构的整体稳定性。若设计不合理或

2、施工不当，容易造成衬砌、中隔墙开裂或渗漏水，甚至发生塌方等。 连拱隧道是随着我国公路建设迅速发展而提出的新型大跨隧道结构形式，其线路布线方便，线形流畅，占地面积小，空间利用率高，避免洞口路基或大桥分幅，与洞外线路连接方便；同时在适应地形条件、环境保护以及工程数量上都具有优越性。因此，连拱隧道具有很大的发展潜力，在我国山区高速公路建设中会被广泛采用。 1.工程概况 百勺阳隧道进口 K25+635K25+660 段。洞顶埋深 026.00m，洞口覆盖有薄层崩坡积块石土，厚度小于 1m，下覆基岩为三叠系下统北泗组（T1b）灰岩，强风化厚度小于 1m，中-厚层状构造，岩层呈单斜状产出，岩层走向与洞轴线

3、呈大角度相交，较坚硬岩，构造裂隙较发育，岩体较破碎-较完整，层间结合一般，围岩波速为Vp=30633570m/s，Kv=0.430.59，跨度小于 5m ，可稳定数日-1 个月，局部可出现松动掉块现象，侧壁基本稳定，爆破震动过大易塌。地下水较贫乏，洞壁主要为滴水或渗水，K1 取 0.3，K2 取 0.3，K3 取 0.0。 2.连拱隧道的施工方法 在我国，连拱隧道结构形式最初应用于铁路隧道中，随后在城市地铁，特别是在往返区间中常采用这种结构形式，在地下输水隧洞中也应用连拱形式；连拱形式在公路隧道中的应用相对晚一些，但发展得比较快，广泛应用于高速公路隧道中。相对于大跨单洞隧道结构形式，连拱隧道因

4、有中隔墙，可以有效得减小隧道跨度，其稳定程度要比大跨扁平单洞隧道的高。相比而言，小间距隧道虽然减小了隧道跨度，但在施工中，由于两主洞间的距离很小，中间岩柱受爆破震动的影响比较大，其整体性和稳定性很难保证。并且连拱隧道在选线上受地形影响小，其整体美观性也好一些。 3.连拱隧道的两种结构形式 公路连拱隧道因其使用环境的特殊性，在结构形式上与城市地铁连拱隧道（如下图 3.1）有所不同。根据中隔墙结构形式的不同，可分为两种：整体式中隔墙结构形式和复合式中隔墙结构形式。整体式中隔墙结构形式也是我国初期采用的连拱结构形式，通常采用直中隔墙形式，现在建成的连拱隧道大都采用该结构形式。从结构稳定性和受力角度看

5、，这种结构形式存在一个较为明显的缺点：中隔墙施工后，其上边与中导洞之间的空洞不能及时回填，造成开挖后整个隧道的跨度增大，高跨比减小，并且开挖断面相对扁平，使围岩处于很不利的受力状态，拱顶下沉比较快，并且下沉量也会增大；即便是回填后，也不一定回填密实，由于中隔墙顶部又是两侧支护结构的支撑点，在该处支护结构会发生不均匀沉降，容易产生裂缝。 图 1.地铁连拱隧道结构 复合式中隔墙形式也是现在使用比较普遍的连拱隧道形式，但建成的隧道还不多。这种结构形式解决了整体式中隔墙结构形式的不足：中导洞开挖后，随即修筑中隔墙，其顶部与中洞顶部紧密接触，克服了中隔墙顶部与中洞顶之间存在空洞的缺点，有效得减小了开挖毛

6、洞的跨度，有利于整个隧道结构的稳定性。 4.浅埋偏压连拱隧道施工方法 对于浅埋连拱隧道，在城市地铁中比较常见，常用的施工方法有明挖法，或是浅埋暗挖法。但对于山岭连拱隧道而言，个别地段也可以采用明挖法施工，即采用明洞形式；如果整个隧道都采用明洞形式，对周围山区的生态环境破环太大；关键是明挖修筑隧道不如暗挖形式经济安全。因此，对于山岭重丘中的浅埋连拱隧道，仍应遵循新奥法施工的指导思想。就目前状况而言，根据不同的围岩地质条件和施工水平，上述几种开挖方法对偏压连拱隧道仍然是适用的，不过三导洞法和中导洞法应用得相对多一些。与不偏压情况下所不同的是，在两主洞的合理开挖顺序上：先施工埋深较大一侧的主洞，再施

7、工埋深较小一侧的主洞，称为“先里后外”施工顺序；相反，如果先施工埋深较小一侧的主洞，再施工埋深较大一侧的主洞，称为“先外后里”或“先外后内”施工顺序。究竟哪一种方法更适用，还要综合考虑地形、地质构造特点和施工水平等。在有些国家，对于不良地质条件下的超浅埋大跨连拱隧道，采用对偏压侧先回填加固地层，后开挖施工的方法。在山岭地区，这种方法的施工可行性相对小一些，我国也很少有类似的工程实例。 5.隧道埋深的划分 隧道埋深的划分，一般情况下，应以隧道顶部上覆岩（土）层能否形成“自然拱”为原则，但要确定界限并不容易，因为它与许多因素有关，因此，只能按经验做出概略的估算。 公路隧道设计规范中规定：浅埋和深埋

8、的分界，按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判定。判定公式为： HP = （2 2.5）hq 式中： P H 深浅埋隧道分界的深度； q h 荷载等效高度，按下式计算： h q=q/ 其中： 围岩容重； q 垂直均布压力；可以按下式计算： q = h = 0.45 2s?1 6.有关浅埋的分析 对浅埋隧道而言，其上覆岩层很难形成“自然拱” ，若用暗挖法施工，可能影响至地表；从这种意义上来讲，浅埋隧道的设计和施工，与深埋隧道都会有所不同：隧道结构的荷载有可能就是隧道上覆岩层的重度，因此，对浅埋隧道进行设计或相关计算时，不能忽略上覆岩层的自重荷载；施工时应对地层进行适当的加固，以确

9、保围岩的稳定性。岩（土）体的工程性质及其地质特征，是浅埋隧道开挖后围岩稳定性的主要影响因素。岩体的工程性质决定岩层的初始应力状态，岩层的地质特征如节理、裂隙、结构面等直接影响隧道的开挖效果和围岩的稳定性。在围岩不好的情况下，浅埋隧道施工后，很容易发生坍塌；若施工方法或支护不当，有可能发生坍塌至地表。浅埋隧道多出现在隧道的进出口，围岩在不同程度的都会有风化现象，有的还有软弱岩层或泥夹层，在这种情况下，必须对围岩进行超前加固，方可开挖，否则，开挖后隧道的稳定性很难保证。近年来，被广泛应用于高速公路中的连拱隧道多为浅埋隧道，由于连拱隧道开挖断面比较大，其施工中的力学行为和稳定性，已成为业内人士研究的

10、热点课题。 7.结束语 近几年来，随着高速公路的快速发展，在诸多高等级公路隧道中，选用连拱隧道结构形式，因其占地少、洞外接线方便等，受到工程界的青睐。公路隧道多位于山岭重丘区，因地形条件而造成的隧道偏压普遍存在。近年来，我国已修建或在建的公连拱隧道中，多为浅埋隧道，并且地质条件不是很好。在地形偏压作用下，浅埋连拱隧道开挖后的稳定性，是一个复杂的力学问题，特别是中隔墙的应力模式、应力状态的相互转换更为复杂。应引起重视。 参考文献： 1蒯行成，潘兴，杨海朋.施工顺序对双连拱隧道围岩和支护结构力学行为的影响.中南公路工程，2010，6（31）：69.73 2马万权，程崇国.关于连拱隧道建设技术问题的思考.公路，2010（5）：29.32 3刘招伟.浅埋大跨连拱隧道施工中变形的监测与控制措施.岩土工程学报，2009，25（3）：339342 4张国强，李焱.关于连拱隧道中隔墙常见问题的探讨.西部探矿工程，2009.7 5丁文其.龙山浅埋大跨连拱隧道方案优化分析.岩石力学与工程学报，2011，24（22）40424047