浅谈偏压浅埋双连拱隧道施工技术.doc

浅谈偏压浅埋双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；阐述了半明洞施工的施工工序、工艺流程，明洞 “人工山体”的形成等关键施工技术；及监控量测数据所取得的效果。关键词：隧道工程；双连拱隧道；偏压大跨浅埋；施工技术；要点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，两洞的拱顶共同建在钢筋混凝土中墙之上。连拱隧道通常不长，多为中短规模，大多在500m以内，因连拱隧道长度较短，导至其埋深浅，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，导致施工难度较大。本文结合安徽省六潜高速公路双连拱隧道施工中，为解决进口段“偏压、大跨、浅埋”等施工技术难题；采用了半明洞、明洞“人工山体”的形成等施工技术。1 工程概况白桑园隧道是安徽省六安至潜山高速公路上的一座双连拱隧道,长170m,净宽(10.25+2.56+10.25)m,净高7.05m,建筑限界高度5.0m，设计为复合式中墙。隧道位于安徽省岳西县头陀镇白桑园村,隧道进口桩号K80+480,出口桩号K80+650,该隧道地质条件较差,全线穿越级全强风化花岗片麻岩。进口端表层为亚黏土,层厚0.5m-1m,洞口段为全风化花岗片麻岩,岩体呈角砾-碎块松散状结构,节理裂隙发育,岩体破碎，开挖易坍塌。且裂隙水入渗时，有滴水现象。隧道进口端地形横向呈左高右低特征,且右洞覆盖层薄(最浅处为-80cm)，左洞左侧山体较陡,是较典型的偏压隧道,在这种特殊地形条件下,如何保证双连拱隧道经济、快速、安全的进洞,施工方案极为重要。2 半明洞施工方案,施工工序2.1 施工方案选择 针对上述地形特点,为减少左洞土石方开挖量,同时为避免右洞覆盖层过小,采用暗做可能存在的安全风险,决定采用半明洞形式施工,右孔隧道明做,左孔隧道暗做。先施工中隔墙和右洞,再施工左洞已开挖部分的初支结构,即将左洞右上侧钢架单元拱脚与中墙连接,该单元另侧拱脚埋入开挖面,并用锁脚锚杆将其锁住。之后,分别对中隔墙左侧浆回填砌片石,对左洞洞顶回填水泥混合土,右洞洞顶回填土石混合料。最后再对左洞进行暗挖施工.施工工序及工艺流程如图1、图2所示。2.2 施工工序（1）总的施工工序为:先施工右侧明洞,再施工左侧暗洞。（2）右侧明洞施工a.开挖明洞拉槽,图中部；b.修筑中隔墙；c.中隔墙左侧回填浆砌片石；d.右侧明洞衬砌及防水；e.架设左洞右上钢架单元；f.回填右侧明洞上方浆砌片石；g.按图示部位回填水泥混合土.土石混合料及黏土隔水层；图1 “人工山体”半明洞施工工序图2“人工山体法”半明洞施工流程（3）左侧暗洞施工a.大管棚超前友护；b.左洞暗挖(需分部开挖)；c.施作初期支护，防水层及二次衬砌；3 关键施工技术31 开挖明洞拉槽拉槽到达基底高程以上达0.5m-1m时,停止爆破开挖,采用人工风镐挖至基底,并及时修建中隔墙及明洞,防止基底暴露时间过长。同时对边坡进行锚喷支护,具体方式是: 22砂浆锚杆,间距1.5m,采用梅花形布置,每根锚杆长3m。 6钢筋网,间距为20cm20cm,喷C20混凝土,厚度10cm。32 模筑混凝土衬砌模筑混凝土衬砌采用C25钢筋混凝土,掺入6%的NF-A抗裂防水剂, ,防水等级P8。施工中应注意中隔墙受拱圈推力作用产生位移,故明洞衬砌前,需在中隔墙另侧修筑浆砌片石后背,以平衡明洞拱圈推力,防止中隔墙产生过大位移受损,导致明洞拱圈开裂。实际施工中,浆砌片石砂浆标号不宜过高,否则后期拆除困难。33 暗洞上部“人工山体”的形成开挖拉槽时,暗洞部分山体被挖除,因此采用水泥混合土回填,即形成“人工山体”。水泥混合土配合比为:碎石土中掺入8%的32.5级水泥,掺水量以不泌水为度,混合土R28抗压强度达到2.0MPa。混合土分层压实,厚度控制在20cm左右。34 暗洞开挖与初期支护341施工原则 由于进口端部分暗洞为人工山体,且原山体岩石破碎,所以施工中严格遵守”短进尺,弱爆破,强支护,勤量测,早成环”的施工原则。342开挖方法 暗洞采用台阶法开挖,为防止预埋在混合土中的钢架单元开挖时位移；上台阶分左右两部,即:左半部先行,新架钢架单元与预埋钢架单元连接完毕后再开挖右半部(回填混合土部分),辅以必要求的喷锚支护,完成上导坑一个开挖循环的工作。洞口段上导坑进洞15m后,再进行下台阶开挖。对于水泥混合土回填段,在回填之前需事先预埋一个拱架单元,该钢架单元右侧与中墙连接,左侧拱脚埋入开挖面至少0.5m,并用锁脚锚杆将其锁住。预埋钢拱架为I20b,钢拱架间距0.75m,纵、环向分别设置25连接筋，环向间距按布设。预埋钢架单元时,需预先挂好6钢筋网,并初喷砼，这样开挖暗洞人工回填段时比较安全,也减少后期洞内挂网工作量。343超前支护 暗洞进口段采用管棚护顶,使用89*6mm热轧无缝钢管,管棚长25m,环向间距40cm布置。管棚施工前,套拱采用C25混凝土浇筑, 套拱厚50cm,其中按设计钻孔位置预埋108*4mm导向钢管。管棚成孔采用潜孔钻机,重量不大,易于固定。采用水泥浆液注浆,水灰比1:1,注浆孔口压力初压0.5MPa-1.0MPa,终压1.5MPa-2.5MPa。 注浆结束后用30号水泥砂浆充填钢管,以增强管棚强度。原有山体岩石破碎,管棚注浆时空气会从岩石裂隙中排出,单孔注浆量较大。而人工回填水泥混合区内的管棚注浆,孔注浆量极小,必要时需设置排气管。344锚杆与喷射砼施工 暗洞左边墙按梅花形布置25中空锚杆,锚杆长4.0m间距1m1m；施工实践证明,要发挥锚杆的效果,垫板很关键,通过加设垫板,可以充分发挥锚杆的三维约束效果。隧道喷射混凝土厚25，设计强度C25；通常情况下,混凝土在喷射前与喷射后的强度等级是不一样的,现场配比应适当提高喷射混凝土的强度等级,以确保附着在围岩表面的喷射混凝土的设计强度。35 正洞施工待开挖及支护安全穿过洞口段后进入正洞开挖，正洞开挖采用三导洞法即中导洞、左、右侧导洞。主洞采用正台阶留核心土法开挖，导洞采用全断面法开挖，中导洞先行，左（右）侧导洞滞后中导洞，右（左）侧导洞滞后左（右）侧导洞；主洞开挖先行左（右）洞，右（左）洞滞后左（右）洞，施工中严格控制各洞掌子面间的距离，一般情况下，中导洞掌子面超前主洞30，侧导洞掌子面超前主洞15，左右主洞掌子面间距50，主洞上下台阶掌子面间距10m。正洞开挖、支护顺序如图所示。图3正洞及导洞施工工系转换图：中导洞超前小导管注浆预支护：中导洞开挖：中导洞初期支护（安装钢格栅、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）：浇注中墙：左（右）导洞超前小导管注浆预支护：左（右）导洞开挖：左（右）导洞初期支护（安装钢格栅、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）：左（右）洞主洞超前小导管注浆预支护：左（右）洞主洞上部开挖：左（右）洞主洞拱部初期支护（安装钢格栅、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）：左（右）洞主洞中部开挖：左（右）洞主洞下部开挖：左（右）洞主洞仰拱初期支护（安装钢格栅、喷混凝土）：浇注左（右）洞仰拱衬砌：全断面模注左（右）洞二次衬砌。36 复合式中墙防排水隧道洞身二次衬砌采用先墙后拱自下而上整体式浇筑，二个主洞洞身防水层各自独立，其防水结构原理与分离式隧道相同，因而左右主洞拱部水不会流入中墙顶部，故中墙顶部无需另外进行特殊的防排水施工。4 监控量测41 现场监控量测的目的现场监控量测在隧道施工过程中,在于对围岩支护系统的稳定性进行监测,为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据,是确保施工安全,指导施工程序,便于施工管理的重要手段。本工程隧道跨度大,地质条件差和双连拱隧道分部施工相互影响严重,受力复杂,监控量测工作需予以重视。42 量测的项目根据公路隧道施工技术规范要求,结合本隧道特点,本隧道现场监控量测项目对地质和支护状况观测、周边位移、拱顶下沉、锚杆及抗拔力、地表沉降及中墙位移为施工必测项目。43 量测结果进口段拱部下沉为35mm-45mm，地表沉降为10mm-18mm,周边位移变化均在规范允许范围内。受浆砌片石保护,中隔墙位移几乎为零.由于在围岩应力基本释放后再施做二次衬砌,二次衬砌基本无沉降及变形。5 结 语1、本工程采用的施工方法成功地解决双连拱半明洞,偏压,大跨,浅埋的施工技术难题。2、