偏压双连拱隧道施工技术

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1、偏压双连拱隧道施工技术一、工程概况岗子隧道位于河北省茅荆坝（蒙冀界）至承德高速公路第3 合同段，岗子隧道是一座双洞 四车道高速公路连拱隧道，隧道全长327m，位于右偏曲线R5500 （125.69m） +直线（201.31m） 的平面上，线路纵坡为0.3%。隧道进/出口分别设置了 8/16m明洞，暗洞长度为303m。隧道所在区域位于燕山断隆的东段，基底构造线方向受东西-北东东向复式皱褶构造控制， 地质构造较为复杂。隧道区域地层主要为第四季全新统冲洪积（Q4al+pl）碎石土和白垩系（K） 凝灰岩及元古界斜长岩。隧道贯穿山体地形左高右低，山体倾斜角度约40，对隧道产生了偏 压。进口段围岩较差，表

2、层覆盖碎石土。隧道区域的地下水为基岩裂隙水，岩体含水量少，属 贫水区。岗子隧道区域的围岩为花岗岩、局部夹凝灰岩。二、结构设计形式（一）岗子隧道内轮廓设计隧道内轮廓采用单心圆，净空内半径5.86m，界限净宽10.75m，净高5m；内轮廓高度7.10m。（二）衬砌结构设计隧道衬砌按新奥法原理设计，采用复合衬砌结构，初期支护由锚杆、喷射混凝土、网片、 钢架联合组成，二衬及中隔墙采用C30 （钢筋）混凝土。岗子隧道LS5b+围岩衬砌断面图见图1。图1 LS5b+围岩衬砌断面图（单位：cm）三、施工方法及施工工序（一）施工方法的采用： 结合隧道情况，本隧道采用中导洞施工法。考虑本隧道承受左侧山体偏压，右

3、侧主洞先进 洞，其支护与中隔墙形成闭合环，可以最大限度的起到平衡山体侧压力的作用。由于隧道进口 端接岗子乡中桥，为了避免桥施工干扰，本隧道自出口单侧进洞，至进口贯通。隧道采用新奥法施工，施工中严格遵守“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、紧封闭”十八字方针，加强围岩与支护动态的观察、监测，以有效控制围岩变形；开挖后及时进 行初期支护，以有效发挥支护体系整体支承作用；二衬原则上在围岩与初期支护变形基本稳定 的前提下完成浇筑。（二）施工工序原设计对施工工序安排为：贯通中导洞一中隔墙施工（同时主洞洞口管棚施工）f中隔墙 加固回填一右线正洞掘进及初期支护贯通一右线正洞仰供施工一右线二次衬砌一左线正

4、洞掘进 及初期支护f左线正洞仰供施工f左线二次衬砌。进口T出口图2 调整后的施工工序平面图考虑到放炮可能对已完成二衬造成不良影响，变更调整了施工工序：贯通中导洞一中隔墙 施工（同时主洞洞口管棚施工）f中隔墙支撑加固f右线正洞掘进及初期支护f右线正洞仰供 施工f左线正洞掘进及初期支护f右线二次衬砌f左线正洞仰供施工f左线二次衬砌。使左洞 开挖掌子面超前右洞二衬3050m,防止出现因炮震导致的二衬开裂，具体施工工序如图2所示。L-VVVVVVVV VVVVVVV 7卜厂门叮左洞1v w vv v v vv VV v- - . - . - . - - - - . -. - - 开挖及初支 %*娱鼻欢

5、収xxk/x 二衬 y y 1r- -j *f丿：；：- i fJ中导洞贯通四、施工步骤及关键施工技术（一）贯通中导洞中导洞起迄桩号K50+030K50+333，长303m，净宽6m,净高5m。首先对洞口排水系统 进行修建，边坡尽量不扰动；在洞口 V级围岩地段采用卩50超前注浆钢管进行支护。布设于拱 部120范围，环向间距0.35 m。本隧道中导洞开挖采用全断面开挖法，支护跟进，有利于进行 机械化施工作业。待隧洞中导洞全线挖通后，便可进行中隔墙的施工。（二）中隔墙施工岗子隧道中导洞中隔墙采用对称曲墙顶部支撑结构形式，中隔墙采用C30 （钢筋）混凝土， 高5m,中部厚度视不同围岩级别有变化，尺寸

6、在150100cm之间。因受作业空间限制，中隔 墙混凝土灌筑由出口向进口方向进行，采用泵送混凝土施工，每个循环长度12 m。1.中隔墙底部在W、V级围岩地段用RD25N中空注浆锚杆按设计间距梅花布置；锚杆长 2.5m，要求嵌入岩石，并外露0.5m，与后续中隔墙混凝土连成一个整体。2先将虚渣清理干净，清除积水，再浇注混凝土中隔墙底板找平层。3中隔墙底板找平层达到强度后施作墙身，中隔墙中心线平面位置允许误差控制在 10 mm,以确保中隔墙受力均匀、不侵入二衬。4施工缝是中隔墙受力的软弱面，每次必须凿毛处理，连接筋严格按要求焊接牢固，地质 变化地段增设沉降缝。5在中隔墙顶部按设计埋设柔性注浆管，在中

7、隔墙混凝土达到设计强度后，对中隔墙顶部 残留空隙进行注浆处理，使中隔墙与洞壁紧密连接。6中隔墙是连拱隧道的关键部位，中隔墙是整个隧道受力转换和受力平衡的支撑点，它在 开挖过程中要承受长期的爆破震动影响，而且是主要的承力结构，因此应确保中隔墙的施工质 量。为此，我们在施工中采取了以下措施：（1）混凝土灌注过程连续，振捣到位，提高混凝土的密实度和均质性，减少气孔，杜绝蜂 窝麻面。（2）混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求；由于中导洞已经贯通，空气对流强， 必须及时对其进行采用一膜一布覆盖包裹养生。（3）中隔墙达到设计强度后，再进行顶部注浆、回填、支撑加固及单侧的开挖爆破作业。（三）主洞洞口管棚

8、施工本隧道左右主洞进出口均设有超前大管棚，管棚采用（p 108预注浆钢花管，环向间距0.4m, 长度均为30m。管棚施工在隧道开挖之前完成，形成预支护，提高围岩自身自稳能力，为后面 的开挖提供条件。（四）中隔墙支撑加固 原设计中隔墙支撑加固方案，采用炮渣石回填的方式进行施工，经过分析，我们认为回填 的方式不是很好。撇开成本问题，从工艺来看，其通道狭窄，无法机械作业，两侧回填作业不 便，其效果无法保证。同时回填后，无法对中隔墙的受力变形情况进行观察。因此，本隧道中 隔墙加固进行了优化，采用了支撑法施工。即中隔墙开挖主洞对侧采用圆木、钢管等进行对撑， 中隔墙开挖主洞一侧用废轮胎、竹夹板等材料防护，

9、防止炮损。为了验证此方法在本隧道的可行性，在中隔墙的侧面增设监控量测设施，对中隔墙进行位 移观测。中隔墙支撑加固如图3所示。主开| 挖; 侧;1、底部 RD25N 中空注浆锚杆 2 、中隔墙墙身 3、中隔墙与洞顶间注浆管4、主洞开挖对侧支撑 5、主洞开挖一侧防护 6、增设的监控量测测线图3 中隔墙支撑加固图（五）正洞开挖及初期支护原设计洞口浅埋段V级围岩采用侧壁导坑法，洞内II、III、W级围岩采用上下台阶法施工, 因本隧道岩石以花岗岩为主，岩性较好，为了减少工序转换时间，正洞掘进及初期支护统一采 用上下台阶法施工，并通过监控量测验证施工的可行性。上台阶支护，应注意确保正洞钢架与 中隔墙上预埋

10、钢板焊接牢固可靠，防止钢架移位变形。主洞开挖进尺控制在1.52m之间。多 打眼，少装药，减小周边眼的间距，根据围岩情况的不同，一般控制在3545cm之间。减少超 欠挖，控制开挖成型，减小爆破对围岩的扰动。（六）正洞仰拱施工 在下台阶开挖及支护完成后，要及时分幅开挖仰拱，安装仰拱钢筋，进行仰拱混凝土浇筑 施工，使初期支护尽早封闭成环，使其构成稳固的环形支护体系。（七）结构防水施工 全隧道拱墙设土工布加防水板，二次衬砌采用 S8 抗渗混凝土。环向施工缝拱墙段设置背贴 式止水带和膨胀止水条。纵、环向排水管以及纵、横向排水管均采用三通连接，排至隧底中心 排水管内。虽然设计防排水系统对本隧道已经按两个单

11、洞独立设置，可以很好地解决中隔墙处 渗漏水问题，但为了更加可靠，杜绝此处渗漏水现象的发生，在中隔墙顶部双侧增设纵向排水 盲管，对中隔墙与顶部围岩间可能存在的缝隙水进行引排。（八）衬砌施工 本隧道混凝土衬砌采用全断面液压钢模衬砌台车，泵送混凝土。考虑到左右洞均需及时推 进二衬施工，安置了 2 个衬砌台车。在仰拱施工完毕后，立即进行二衬的施工。由于本隧道进 出口属于浅埋偏压，所以先期完成明洞及洞门的施工，以确保作业安全。为了减少相临主洞爆 破对二衬的影响，防止二衬出现震动裂缝，施工中，使相邻洞室开挖面超前二衬30m左右，并 适当推迟二衬脱模时间。五、监控量测 通过监控量测，监视隧道围岩及支护的变形

12、情况，验证支护衬砌的设计效果，保证围岩稳 定和施工安全，是保证安全施工、优化施工方案的重要条件，贯穿隧道施工的全过程。（一）监控量测必测项目 根据本隧道实际情况，选定的必测项目主要包括：洞内外观察、隧道净空变形、拱顶下沉 洞口浅埋地段地表沉陷，增设了中隔墙的位移观测。（二）监控量测注意事项 1为取得开挖后围岩早期力学状态变化数据，各项测点应尽量靠近开挖面布置，在爆破后 12h24h以内记录初次读数，且在下一次爆破之前必须完成。当围岩变形基本稳定后，量测作 业应再持续23周。2为了检验量测结果的可靠性、了解围岩应力状态、变形规律和稳定性程度，每次量测后 应及时进行数据整理，并绘制“位移时间”曲线

13、关系图，对量测数据进行回归分析。（三）监控量测结论 综合中导洞、左右主洞的监控量测结果，围岩较差的进口浅埋段围岩段地表下沉为 30 80mm,拱部下沉为2550mm,净空收敛值为2030mm；围岩较好的出口浅埋段围岩地表下 沉为2040 mm,出口浅埋段及中部暗洞段拱部下沉为1530mm,净空收敛值为1020mm； 支护无明显变形及沉降，量测数据表明可进行正常施工。对中隔墙进行的位移量测为010mm, 数据表明中隔墙处于稳定状态。根据对监控量测结果的分析，得到结论：（1）、洞口浅埋段V围岩开挖支护由设计的侧壁导 坑法施工优化为上下台阶法施工是可行的；（2）、中隔墙支撑加固方式的优化是可行的。六

14、、结论 通过制定科学合理的施工方案，精心组织，周密安排，该隧道得以顺利竣工，取得了较好 的社会效益及经济效益。1连拱隧道施工，采用中导洞法施工，兼顾了隧道施工安全和施工进度。先贯通中导洞， 还起到了地质超前预报作用。2爆破作业，控制正洞循环进尺的长度，根据围岩及时调整爆破参数，坚持“弱爆破、短 进尺、少扰动”的施工原则，是确保安全施工的前提和必要手段。3本隧道洞口浅埋段由设计的侧壁导坑法施工优化为上下台阶法施工，节约了侧壁导洞临 时支护费用，缩短了施工时间。4中隔墙支撑加固由炮渣石回填优化为采用圆木、钢管等进行对撑，在费用有所减少的情 况下，减少了回填和二次清渣时间。同时能够全过程对中隔墙进观察、监测，如出问题可以做 到早发现早预防早处治。本隧道中隔墙受力后未受到明显损坏，墙面距中墙中心线偏差均在规 范允许值内，未侵入二衬。5监控量测是确保施工安全的必要手段。在二衬仰拱及铺底施工完毕后，支护结构已基本 稳定，二次衬砌完成后，未发现开裂及变形。隧道完工后，洞内未发生滴、渗水现象。