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摘要：本文结合高速公路连拱隧道施工实例，针对隧道深埋、结构特点、地质条件、安全工期的要求，阐述了软弱围岩连拱隧道中导洞三台阶开挖施工方法和技术，收到了良好的效果，供同类型的隧道施工参考与借鉴。
关键词：连拱隧道；三台阶；施工技术
公路隧道工程施工是一项综合性复杂施工技术，该技术一般包括爆破（岩石）、挖运、初次支护（超前钢筋或锚杆、钢拱架架设、喷混凝土、打锚杆及挂钢筋网）、复合式防排水、钢筋、模板、混凝土衬砌、施工通风、施工测量控制等技术。双联拱隧道作为一种较新的隧道结构形式，存在施工相对工期长，施工复杂繁琐、技术安全要求高等特点，特别是左右洞开挖与支护交错进行，导致围岩应力变化和衬砌荷载转换复杂化，中墙顶部围岩因受多次开挖爆破的扰动，极易发生安全质量事故。而在软弱围岩地质条件下，双联拱隧道施工犹如在蛋糕中打洞，如施工方法不当，不但会造成隧道大面积垮塌、衬砌、中墙开裂和渗漏水等恶性安全质量事故，而且还造成财产损失、工期延误和巨大社会影响。影响双连拱隧道施工方法的因素较多，主要取决于隧道围岩级别、埋深、开挖面积、跨度、工期等。由于开挖工作是隧道施工过程中的第一流程，关键工序，该工作好坏与否直接影响隧道施工的安全、质量和成本。因此，双连拱隧道施工方法的选择集中体现在开挖方法上，以下介绍高速公路连拱隧道中导洞三台阶施工开挖方法与技术。
1.工程简介
某高速公路标段内地形复杂，山岭河道纵横，共有连拱隧道五座，共长 914.5 米，隧道净空（宽×高）：2×10.25×5m，设计行车速度 80Km/h，衬砌结构形式采用“新奥法”复合式衬砌，隧道围岩以 IV、V 级为主。
2 .施工方案及施工工艺
因各隧道覆盖层均较薄，围岩地质差，因此均采用先贯通中导洞后进行主洞开挖的三导坑的施工方法，中导洞采用上下台阶法开挖，主洞采用三台阶法开挖，由于存在山体偏压，靠山体外侧正洞超前另一侧正洞 40m，并将中导洞靠后开挖正洞侧采用 15 号浆砌片石回填。为了加快施工进度，仰拱使用简易栈桥进行全断面施工，砼衬砌采用全断面液压衬砌台车（9 米）和泵送砼施工，施工方案具体见图 1。
2.1 施工方案开挖、支护顺序
（1）中导洞上部开挖、初期支护、临时支撑；（2）中导洞下部开挖、初期支护、临时支撑；（3）全隧道模筑钢筋混凝土中隔墙；（4）中导洞一侧以 15 号浆砌片石回填；（5）先行上部开挖、初期支护；（6）先行中部开挖、初期支护；（7）先行下部开挖、初期支护；（8）后行上部开挖、初期支护；（9）后行中部开挖、初期支护；（10）后行下部开挖、初期支护；（11）先行拆除临时支撑，模筑二次衬砌；（12）后行拆除临时支撑，模筑二次衬砌。
2.2 施工准备
隧道施工前，先对洞口段原地面进行复测，做出纵、横断面图，由此判断进口洞顶覆盖层的厚度，依据断面图来决定进洞的位置。尽量少挖仰坡，甚至不挖，达到零仰坡进洞。仰坡开挖后及时进行护拱施作，同时加强对山坡的监测，确保施工安全。
2.2.1 进洞方案
采用套拱法进洞，施工步骤如下：按测量放样开挖至起拱线，然后在洞口衬砌外采用两榀型钢钢架紧贴仰坡放置，钢架间距 0.8m，纵向采用 Φ22mm 螺纹钢连接，经测量检查，同隧道洞口开挖断面方向一致后，与仰坡锚杆焊接固定，安装模板，埋设管棚导向管，浇注挂板混凝土固结，形成洞室轮廓。护拱混凝土强度达到要求后开始长管棚施工，中导洞掘进在长管棚注浆达到设计强度后进行。同时，中导洞掘进 40米后即可开始进行正洞长管棚施工，出口正洞长管棚在中导洞贯通后进行施工。
对于四号隧道，由于地质条件特殊，洞口段岩层松散破碎，进洞时先进行地表帷幕注浆，再施工护拱及长管棚，然后进洞。
洞口应加强防排水，防止积水长时间浸泡墙脚和隧底，造成边墙围岩失稳。
2.2.2 中导洞施工
中导洞采用上下台阶法开挖，先开挖上台阶，边开挖边支护，尽量采取人工配合挖掘机开挖，必要时，采取小药包松动爆破，减少对围岩的扰动。上台阶开挖 4~5m，进行下台阶开挖，为保证稳定，在洞口及 V级围岩地段，下台阶采用左右分部开挖，且每次开挖进尺控制在 2 榀拱架。因中导洞设计宽度较小，装渣、运输机械在洞内操作困难，在征得设计单位的同意后，在实际施工过程中在不增加高度的情况下对中导洞下部断面宽度增加了 2 米，使得施工机械在洞内可以掉头，加快了施工速度。
中导洞开挖完成后，开始进行中隔墙混凝土浇筑，先浇筑隔墙基础，然后在基础上拼装整块双轨模板台车，混凝土采用输送泵泵送入模，直至封顶。中隔墙混凝土施工时，注意预埋好注浆管道，在正洞开始开挖前，须完成墙顶注浆，保证中隔墙初支及与洞顶围岩密贴。
2.2.3 正洞施工
中隔墙模筑钢筋混凝土施工约 40m 后，先开挖覆盖较浅侧正洞并衬砌，正洞开挖采取“三台阶七步流水作业法”，并保证仰拱及时闭合，其距离掌子面最大不超过 2D（D 为隧道开挖直径），为避免群洞效应叠加，先行正洞与后行正洞开挖距离相错大于 3D 即 40m 以上。开挖时将隧道分成三层短台阶，先开挖上部弧形导坑，施作初期支护，洞口段由于地质特殊，在施工时加设临时仰拱，临时仰拱位置一端处在中隔墙顶部位置，其距离掌子面最大不超过 2D（D 为隧道开挖直径），然后左右错位开挖中台阶，施作初期支护，左右错位开挖下台阶，施作初期支护。
短台阶七步平行流水作业法示意图 单位：米
2.2.4 仰拱施工
仰拱混凝土应及时施作，尽早使支护闭合成环，整体受力，确保支护结构稳定。为了保证出碴和进料运输与仰拱施工平行作业，减少施工干扰，施工中采用简易栈桥进行仰拱混凝土施工，解决仰拱施工和隧道掘进工序之间相互干扰的矛盾。
简易仰拱防干扰作业平台结构由主梁、前坡道、后坡道 3 部分组成，主梁长 12m 采用 8 根 I32b 工字钢制作，工字钢间距为 23cm，主梁面上铺 10mm 厚防滑钢板，钢板与主梁工字钢焊接固定，同时在钢板顶面焊接螺纹钢进行防滑处理。前后坡道的主体结构同主梁结构。前后坡度均为1：5，坡长以仰拱高度而定。
2.2.5 防排水工程
管区内隧道防水措施主要有：在初期支护与二次衬砌之间铺设防水板，在隧道施工缝及沉降缝处分别设置止水带；排水措施主要有：根据水量大小设置 Yas 排水半管，将水引至两侧墙角外侧纵向双壁打孔波纹管中，然后经横向排水管从两侧水沟排出洞外。
连拱隧道中隔墙顶渗漏水较难控制，因此需重点关注，施工工程中的主要监控重点有：①中隔墙顶初期支护空洞注浆处理质量控制；②中隔墙顶防水板安装、搭接质量控制，与正洞初期支护连接处的预留长度及质量控制；③正洞开挖及中导洞拱架拆除过程中的预留防水板保护；④预留防水板与正洞防水板的搭接质量。
2.2.6 混凝土二次衬砌
因隧道均位于半径较小的曲线段上，隧道衬砌采用 9m 全断面液压钢模衬砌台车，每个作业面配置 1 台，每台每 2 天 1 个循环。
3.小结
采用中导洞三台阶开挖施工方法时，应先贯通中导洞，有利于超前预测地质情况和洞内通风。不仅可以保证施工质量,同时确保施工安全。本工程通过中导洞施工进度明显加快，最大月进尺达到 100 米；中隔墙顶渗水现象完全避免；简易栈桥经济、速度快；确保了工程质量，取得了良好的效果，受到了各方的好评，对类似工程具有借鉴意义。
论文作者:郭宝林
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期
论文发表时间:2015/10/12
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