对双连拱隧道施工工艺的初探

前 言
　　山区高等级公路隧道，由于受地形、地质条件的限制，常采用双连拱隧道方案。赣粤高速公路珠湖隧道采用了双连拱隧道的结构型式，由于按常规方法施工，工序较多影响工期且中隔墙顶部防排水较难解决，因此改进双连拱隧道的施工工艺及对部分结构进行优化设计，对缩短工期及隧道施工、运营的安全，具有非常重要的实际意义。
　　1 珠湖双连拱隧道工程概况
　　珠湖隧道是赣粤高速公路泰赣段的重点控制工程之一，桩号为K196＋569-K196＋720，全长151m，隧道左、右洞轴线间距11.5m，为连体拱结构形式，是江西公路建设史上的第一座双连拱隧道。
　　珠湖隧道内轮廓为曲墙半圆拱，拱半径为5.71m，连拱隧道中隔墙宽1.8m，单洞净宽10.25m，最大开挖总宽度达25.22m.
　　隧道自北而南穿越池锣坑山脊。山脊标高184.4m，高差50m，属丘陵地带。区内地层单一，为寒武系上统水石群和第四系。区内构造受南北及北东向华夏、新华夏的影响，构造活动期次多、断裂较发育，测区内共发现4条断裂，构造属张扭性的层间断裂。区内岩面遭多期次构造作用，节理普遍发育，其中尤以泥锣坑山脊一带即隧道范围更为发育。节理以陡倾角为主，节理的发育程度属于发育至很发育。节理充填物，靠近地表为泥质充填，而下部则以方解石充填。隧道区地表水不发育地表径流后分南北两向顺坡而下，北坡自南而北、南坡由北而南，然后由西向东双双流入碧洲溪。
　　2 珠湖双连拱隧道快速施工方法
　　2.1 双连拱隧道施工的工序
　　中导洞开挖并支护——>>修筑中隔墙——>>左侧导洞开挖并支护——>>左洞上半断面开挖并支护——>>左洞下半断面开挖支护并开始修筑二次衬砌——>>修筑左洞仰拱——>>右侧导洞开挖并支护——>>右洞上半断面开挖并支护——>>右洞下半断面开挖支护并开始修筑二次衬砌——>>修筑右洞仰拱。按此工序施工是可行的，但施工周期较长。
　　2.2 珠湖隧道施工方法
　　为缩短工期，在珠湖隧道施工中，采取以下施工方法，并获得成功，主要作法是：
　　（1）中隔墙由两头向中间施工，在中隔墙施工一段时间后即进行正洞开挖。
　　（2）正洞施工锁口导管及1.5m长护拱。
　　（3）正洞在锁口导管及护拱的掩护下采用上下台阶法开挖，取消两个侧壁导洞施工。
　　2.3 中隔墙施工
　　中导洞贯通并支护完毕后，即进行中隔墙的施工。
　　2.3.1 工序安排
　　（1）由进出口向中间施工中隔墙基础，包括用片石混凝土进行基底处理。
　　（2）由进出口同时向中间施工中隔墙，待出口已施工50m时即进行出口正洞开挖。
　　（3）中隔墙施工完毕后即进行进口方向正洞开挖。
　　2.3.2 中隔墙混凝土施工
　　（1）支立模板。为保证中隔墙的外观质量，在中隔墙基础两侧通过人工组装2.0m×2.0m的大块钢模。模板安装加固用槽钢和碗扣件支撑在中导洞初期支护上，以外撑为主，内拉为辅。模板的中线、标高、尺寸和平整度等经检验合格后才可进行下道工序。
　　（2）钢筋绑扎。墙身钢筋与基础钢筋均必须按规范要求焊接，并且一定要注意预留基础与仰拱，中隔墙与二衬，及中隔墙与初期支护钢拱架连接的钢筋。其他预埋件的位置也一定要准确。
　　（3）混凝土浇筑。基底虚渣、污物和基坑内积水必须排除干净。中隔墙全部采用泵送混凝土，混凝土严格分层振捣。浇筑前必须仔细检查一遍，每5m一道的竖向排水管是否已经布设到位，浇筑混凝土的时候还一定要注意不得将排水管堵死。混凝土浇筑完毕后要做灌水实验以检查排水管是否堵塞，能否起到排水作用。
　　2.3.3 中隔墙防排水施工
　　水不仅是影响隧道正常施工的因素之一，也是影响隧道正常运营的重要因素之一。双连拱隧道中隔墙顶部渗水是一通病，为解决这一通病，珠湖隧道在中隔墙的防排水施工中，将防、排、堵、截四字方针认真地落实到位，解决了这一工程难题。具体做法如下：
　　（1）中隔墙二衬拱脚与中隔墙接缝适当抬高至中隔墙顶以上40cm，初衬拱脚位置维持原设计不变，通过这种方式使中隔墙顶部形成一个汇水槽。
　　（2）中隔墙顶面满铺一层复合式防水板，并预留一定的搭接长度以便和主洞防水板的搭接。
　　（3）在防水层上面沿隧道纵向布一通长的软式透水管，并与原埋设的竖向排水管连接，以便汇水槽内的水能顺利排往边沟。
　　（4）对中隔墙顶渗水量较大的地方采用注浆堵水。
　　（5）中隔墙与二衬拱脚的接缝处设两条止水条。
　　（6）二衬及中隔墙混凝土的抗渗标号不低于S6.
　　具体实施情况见中隔墙防排水结构示意图。
　　2.4 正洞开挖
　　珠湖隧道采用新奥法施工，为防止出现偏压，双连拱隧道必须兼顾左右洞开挖，否则会给隧道施工带来一定的安全隐患。
　　2.4.1 隧道进洞
　　珠湖隧道正洞在大管棚及护拱的掩护下进洞，采取台阶分部开挖法施工，将隧道断面分上下台阶开挖逐步成型。若采用双侧壁导坑超前开挖法施工。则需要在开挖并支护好侧壁导坑后，再开挖正洞的上台阶，而且施工正洞下台阶时还要将侧壁导洞的初期支护拆除，工序比较复杂，并且因工作面较多，相互干扰大。
　　2.4.2 隧道爆破开挖
　　隧道的光面爆破不仅直接影响着超欠挖，而且对减少围岩所受的扰动，提高锚喷支护能力起着非常重要的作用，光面爆破效果要求为：
　　（1）轮廓整齐、美观圆顺、不欠挖、平均线性超挖小于10cm.
　　（2）炮眼痕迹保存率大于85%，每循环炮眼对齐大致一条线。
　　（3）两茬炮衔接台阶平均值小于10cm.
　　为了增强光面爆破的效果，利用在中导洞开挖时积累的围岩情况做出相应的光面爆破设计，对布眼、装药、起爆等技术标准都做了严格规定。
　　2.4.3 初期支护
　　隧道的初期支护施工时有几个容易忽视但却非常重要的问题。
　　（1）为了保证锚杆能发挥其作用，锚杆的角度、长度、锚固力必须严格按规范及设计文件规定的实施。
　　（2）钢拱架必须要有足够的钢度，拱架安设间隔应符合设计图纸要求，并要放在与隧道轴线垂直的平面内，拱架脚应置于坚实的地层上，拱架拼装接头处应连接牢靠。
　　（3）小导管角度一定要满足设计要求，一般控制在仰角5-10°为宜，与钢拱架配合使用焊接在一起并从钢拱架的腹部穿过，还要保证注浆量。
　　2.4.4 监控量测
　　珠湖隧道在监控量测上分了必测项目和选测项目。必测项目为地质和支护状况观察、净空收敛、拱顶下沉。选测项目为锚杆轴力、围岩内部位移、支护衬砌应力、围岩及层间支护压力、地表下沉。通过监控量测掌握了围岩力学形态的变化和规律以及支护的工作状态。
　　2.4.5 二次衬砌施工
　　二次衬砌除模板应有足够的强度、刚度和稳定性外。还要求模板表面要光滑。浇筑混凝土时一定要振捣密实，且严格按照配合比要求施工。混凝土强度达到设计强度的70%以上方可拆模。在浇筑二次混凝土之前一定要检查防排水系统是否已布设到位，并且要完全符合规范和设计要求。通风、照明、消防三大系统的预埋件是否已经按设计和规范要求布设到位。
　　2.4.6 安全措施
　　由于珠湖隧道地质条件较差，整个隧道开挖都是在超前小导管的掩护下进行的。并且将所有的钢拱架都与纵向的槽钢焊接以增加整体支护的效果。个别围岩情况较差的地段槽钢数量还必须增加。整个隧道开挖过程中严格做到“弱爆破、短进尺、强支护、早成环、勤量测”同时控制好两个掌子面的间距。
　　3 经济分析
　　取消两个侧壁导坑后不但施工进度加快了，工期由预计的24个月缩短为17个月提前了5个月，同时也大大节省了工程投资，节省了侧壁导坑的临时支护工程量。总节省费用为1506896元，具体费用
　　详见下表：

　　4 结 语
　　由于珠湖隧道采用中隔墙分段施工，正洞采用上下台阶法进行开挖，取消了两个侧壁导坑施工，同时对中隔墙部分结构进行优化设计，所以大大缩短了施工工期，节省了投资并且中隔墙滴水不漏，在整个隧道施工过程中也没有出现一例安全事故。该施工方法，可在类似工程中借鉴使用。
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