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摘要：我国在高等级公路建设中，上行及下行线的隧道主要采用双洞分离式方案，但在特殊地质及地形条件的地区，受总体线路线形、桥隧衔接方式等因素制约，隧道采用分离式有很大的困难。为改善线型、减少征地、增加美观效果，同时节省总体工程投资，采用连拱隧道形式是该条件下的首选方案，连拱隧道目前已成为一种重要的结构形式，在高速公路建设中得到推广应用。由于连拱隧道施工技术难度大，施工风险高。软弱围岩施工时依据新奥法原理，采用中导洞法及三导洞法进行开挖支护，拱部和边墙采用模板台车整体式衬砌，确保连拱隧道安全、优质、高效建成。
关键词：软弱围岩；公路连拱隧道；施工
1．施工特点
软弱围岩公路连拱隧道采用中导洞法及三导洞法进行开挖支护，具有以下特点：
1.0.1依据新奥法原理，将监控量测技术、数据处理和信息反馈技术应用于施工，动态修正施工方法和支护参数，确保施工和隧道结构永久性安全。
1.0.2采用中导洞及三导洞先拱后墙法开挖支护，正洞上半断面采用人工配合机械开挖，分部、分块成环，切割成合理断面，减少对围岩的扰动，抑制变形。
1.0.3中导洞及三导洞开挖起到超前地质预报作用，为正洞开挖提供详细的地质情报信息。
1.0.4以超前大管棚、超前小导管注浆等做为超前预支护措施，以型钢拱架+系统锚杆+铺设钢筋网+喷射砼等做为初期支护，使之及早受力确保结构及施工安全。
1.0.4主洞防水层拱墙全环铺设，不留纵向施工缝，衬砌采用模板台车，拱墙一次浇注砼完成，很好地解决了以往中隔墙渗漏水、衬砌砼开裂等施工缺陷。
2．适用范围
适用于新奥法指导施工的山岭高等级公路IV～VI级软弱围岩双连拱隧道，也适用于类似条件下的市政连拱隧道工程及地下铁道工程。
3．工艺原理
三导洞法，即在双连拱隧道断面的中部、左右两侧先后施工三个导洞，以降低开挖跨度和开挖高度，控制围岩变形量；然后分部开挖支护正洞剩余部分，待全断面初期支护完成后，再进行防水结构层及砼二次衬砌施工。中导洞法，即取消三导洞法的两个侧导洞，正洞直接采用分部开挖，其它工序同三导洞法。具体施工时，根据围岩级别的不同，应注意以下辅助措施：
3.0.1洞口及洞身V～VI级围岩采用三导洞法，IV级围岩采用中导洞法。
3.0.2洞口及洞身软弱围岩段采用超前大管棚、超前小导管注浆等辅助施工措施，对软弱围岩进行预加固，确保结构及施工安全。
3.0.3施工中以监控量测、信息反馈、计算机处理技术指导施工。
4．施工工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
软弱围岩公路连拱隧道根据不同围岩级别与地段特点，而采用不同的工艺流程，即三导洞法与中导洞法，其工艺流程如下：
4.1.1三导洞法（洞口段及V～VI级围岩地段）
连拱隧道三导洞法施工示意图见图4.1.1-1，施工工艺流程见图4.1.1-2。
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图4.1.1-1
三导洞法施工示意图
图1数字编号所代表工序：①超前支护；②中导洞开挖支护；③侧导洞开挖、支护；④中隔墙基础及墙身施工、基础回填及安设横向支撑；⑤中隔墙顶部空洞处理；⑥正洞上部开挖及超前支护；⑦正洞中部开挖；⑧正洞下部开挖及初期支护、仰拱及回填施工；⑨拱墙二次衬砌。
图4.1.1-2 三导洞法施工工艺流程
4.1.2中导洞法（洞身IV级围岩地段）
连拱隧道中导洞法施工示意图见图4.1.2-1，施工工艺流程见图4.1.2-2。
图4.1.2-1 中导洞法施工示意图
图3数字编号所代表工序：①中导洞超前支护；②中导洞开挖支护；③中隔墙基础及墙身施工、基础回填及安设横向支撑；④中隔墙顶部空洞处理；⑤正洞超前支护；⑥正洞上部开挖及初期支护；⑦正洞中部开挖；⑧正洞侧部开挖及初期支护；⑨正洞下部开挖及初期支护、仰拱及回填施工；⑩拱墙二次衬砌。
图4.1.2-2 中导洞法施工工艺流程
4.2操作要点
4.2.1施工准备
隧道洞门边仰坡处理遵循“早进晚出”的施工原则，比选最佳进洞位置，尽量少破坏山体植被，减少刷方和护坡工作量，确保隧道施工和今后的运营安全。边仰坡开挖后及时进行坡面防护，做好洞外排水系统。明暗洞交界处，两侧主洞断面预留平台，保证掌子面围岩稳定和便于护拱管棚的施工，中导洞施工断面满足施工要求。
4.2.2大管棚、超前小导管等辅助施工措施
洞口及洞身段的软弱围岩可根据具体情况选用超前大管棚、超前小导管注浆或者两者联合的方式进行预加固，孔隙水地段考采用化学浆液注浆，支护参数按设计要求进行。
4.2.3中导洞开挖
V～VI级围岩段采用台阶法开挖，台阶长度4～6m，尽量采用非爆破开挖，确需爆破时采用减振控制爆破技术，以减少对围岩的扰动，每循环进尺控制在0.74～1.4m；IV级围岩段采用全断面法开挖，采用预裂爆破技术，以减少对围岩的扰动，每循环进尺控制在1.4～2.0m。开挖后立即进行临时支护，以有效抑制围岩变形。
中导洞出碴采用自卸车配装载机，人工配合清碴。为满足机械设备施工要求，其导洞净空断面必须满足车辆和装渣要求。导洞宽度一般在控制在6m～7m。
4.2.4侧导洞开挖
侧导洞采用台阶法或全断面法，施工方法同中导洞。因侧导洞断面较小，可用装载机倒至洞外进行二次转运。浅埋偏压或围岩较差的侧导洞先行施工，并要滞后中导洞一倍单洞洞径以上，另一侧导洞要滞后先行侧导洞一倍单洞洞径以上。
开挖后立即进行临时支护和初期支护施工，初期支护紧跟开挖面施作，及时封闭围岩，以有效抑制围岩变形，确保施工安全。
中导洞与侧导洞开挖中的地质情况要做详细记录，以便为正洞开挖提供地质预报资料。如洞口地段存在偏压，先进行偏压处理后，再进行侧导洞的开挖。
4.2.4中隔墙施工
1）当隧道长度较短或工期不紧张时，中隔墙可单向组织施工，以减少投入节约成本，否则，须采用双向施工方式组织施工，即双向开挖中导洞。达到具备施工中隔墙的条件时，利用砼输送泵远距离输送的优势，可从一端向另一端进行中隔墙浇筑施工，74%以上强度时，可进行主洞施工。待中导洞贯通后中隔墙接续施工，以加快施工进度。
2）中隔墙基础及墙身砼采用模注泵送砼工艺，模板采用大块组合钢模板，每组砼以9m～12m为宜。模板安装时注意预留预埋正洞初期支护的钢架连接钢板及二次衬砌钢筋。
3）中隔墙受力转换过程，由竖向压力 偏压受力 竖向压力。为增加中隔墙的地基承载力及抗倾覆能力，基底浮碴必须清理干净，并按设计要求打设地基锚杆，锚杆端头伸入中隔墙的长度及锚杆的间距必须符合设计要求。同理，墙身施工前，在中导洞拱顶设径向锚杆，增强中隔墙的抗侧翻能力。
4）中隔墙顶部浇筑砼必须紧贴围岩，紧密捣实。每隔4m～4m在中隔墙顶部预留1根φ42mm注浆管，脱模后及时注1：1的水泥砂浆，防止顶部脱空。
4）中隔墙施工完成后及时按设计要求回填土石及安设横向支撑，横向支撑安设在后行施工正洞的一侧。
6）中隔墙顶部周边围岩在开挖导洞施工中已受扰动，主洞开挖施工过程中属加强超前支护范围，爆破开挖应选择合理的爆破参数。
4.2.6正洞施工
待中隔墙砼达到设计强度的70%后，可进行正洞上部开挖施工。正洞分上中下三部开挖，上部采用环形开挖，台阶长度4m～6m，中部预留核心土。V～VI级围岩段尽量采用非爆破开挖，使用挖掘机与液压镐头，个别软弱孤石使用风镐开挖，确需爆破时采用减振控制爆破加预裂爆破技术，VI级围岩段每循环进尺控制在0.74m，V级围岩控制在1.4m；IV级围岩段采用预裂爆破技术，每循环进尺控制在2.0m以内。
出碴采用自卸车配装载机，开挖后立即进行初期时支护。
由于双洞间距过小，两洞开挖相互错开30m以上，并及早施做仰拱。
4.2.7支护体系施工
1）超前支护
在洞口明暗交界处的衬砌轮廓外施做2m长的大管棚套拱，搭设钻机平台后进行大管棚施工。小导管用风钻打孔并顶进，导管尾部焊接在拱架上，与拱架形成联合支护体系。注浆采用1：1的水泥浆，注浆终压为0.4Mpa～1.0Mpa，达到设计注浆量或压力保持2min不降即结束注浆。
2）初期支护
①型钢拱架采用冷弯机弯制，格栅拱采用场坪定位钢筋现场弯制焊接成型，施工前需在洞外平整场地上进行预拼，型钢或格栅单元根据施工实际调整其单元长度并确保加工质量。
②喷射采用湿喷技术，砼料由洞外拌合站集中拌制，砼运输车运到工作面。喷射砼前，先用水、高压风对岩面粉尘、松动岩石和杂物进行清理，并使岩面保持一定的湿度。喷射作业同时采用2~3台湿喷机分段、分片、由下而上顺序进行，确保及时支护和减小围岩变形量。
③按设计要求布置锚杆位置，钻孔之后清孔并将锚杆顶入，注浆泵进行注浆，待浆液强度达到设计要求后上紧螺栓。然后将洞外加工成片的钢筋网紧贴隧道围岩凹凸面起伏敷设，用电焊焊于锚杆尾部，固定牢固。
4.2.8防排水体系施工
施工时，在初期支护与二次衬砌之间铺设防水结构层作为第一道防水措施，结构层内根据富水情况调整环向塑料盲沟间距，纵向排水软管采用透水波纹软管全长铺设。二次衬砌采用防水砼，作为第二道防水措施。施工缝及变形缝采用中埋式橡胶止水带止水。防水结构层纵向软式透水管与边墙下部横向排水管相连，将水引入边沟排出洞外。
防水板采用热合机热熔，焊缝宽度不小于1cm，搭接宽度不小于10cm。局部漏焊或无法用热合机焊接的部位用热风枪进行手工焊接。先将橡胶垫圈用射钉或木螺钉固定在初期支护上，再将防水板绑扎在垫圈上。防水板铺设时要松驰适宜，以防止砼灌注冲击，造成防水板绷裂。
4.2.9二次衬砌施工
1）仰拱紧跟正洞下部，及时进行仰拱填充，使之尽早形成封闭受力。仰拱采用整幅施工，施工车辆采用简易栈桥通行。
2）衬砌配筋施工超前衬砌砼一～二个循环，钢筋焊接时需用小块耐火材料与防水板隔离，以免烧伤防水板并引起火灾。
3）二次衬砌砼采用全液压模板台车施工，砼泵送入模，插入式捣固器配合附着式捣固器捣固砼。砼浇注时要注意两侧均匀灌注，两侧高差不得超过2m，以免台车移位。
4.2.10监控量测
进行信息化施工，以监控量测成果反馈修正设计和指导施工。主要进行如下量测项目：洞口及浅埋段地表下沉监测、洞内拱顶下沉监测、洞内水平收敛监测。下沉量测使用高精度的水准仪及铟钢尺和钢挂尺进行监测，收敛量测采用数显式坑道收敛计进行量测。
1）监控量测项目的管理基准
根据成功经验，拟采用《公路隧道施工技术规范》（TBJ1042-94）的三级监测管理并配合位移速率作为监测管理基准。现场监测时，可根据监测结果所处的管理阶段来选择监测频率：一般Ⅲ级管理阶段监测频率可放宽些；Ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数；Ⅰ级管理阶段应加强监测，通常监测频率为1-2次/天或更多。位移管理等级如表4.2.10-1。
变形管理等级 表4.2.10-1
注：.png)
－实测变形值；.png)
－允许变形值。
2）数据处理
① 根据现场量测数据绘制位移—时间曲线或散点图，在位移—时间曲线趋平缓时进行回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。当位移—时间曲线出现反弯点，即位移出现反常的急骤增加现象，表明围岩和支护已呈不稳定状态，应及时加强支护，必要时停止掘进，采取必要的安全措施。
② 当隧道喷射混凝土出现大量的明显裂缝或隧道支护表面任何部位的实测收敛值已达到3cm以上，且收敛速度无明显下降时，及时根据实测值找出回归方程，绘出曲线，由回归方程推算最终位移值，若最终位移值直接接近或超过4cm以上相对位移时，及时采取补强初期支护措施，并改变支护设计参数。
5、结束语
软弱围岩连拱隧道施工安全、经济、环保。
论文作者:刘芝明
论文发表刊物:《基层建设》2016年21期
论文发表时间:2016/12/6
标签：围岩论文; 隔墙论文; 隧道论文; 超前论文; 位移论文; 断面论文; 初期论文; 《基层建设》2016年21期论文;