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双连拱隧道施工方法

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1  施工方法

   随着高速公路和城市道路建设的发展 , 双连拱 隧道以其节省征地拆迁 ,具有接线难度小 、 占地宽度 少、 利于环保的特点 , 在 500m 以下的特定地形地质 条件下的短隧道设计中已普遍采用 . 广西柳州市南二环城市主干道Ι 级道路 K2 + 180 —K3 + 810 共 1167km 路段上共设计有桐油山隧 # # 道、 银仔山 1 隧道 、 银仔山 2 隧道 3 座双连拱隧 道 . 这 3 座隧道长度分别为 455m 、 255m 、 205m , 双跨 净宽 2616m ,净高 712m ; 隧道处在喀斯特岩溶地区 , 其中Ι、 Ⅱ类围岩 180m 、 Ⅲ类围岩 155m 、 Ⅳ类围岩 230m 、 类围岩 350m ,隧道群穿越主要不良地质有 : Ⅴ 180m 浅埋人工杂填土地层 ( 埋深 10m) 、 塌落堆 50m 积体 、 粘土充填的大溶槽 , 围岩溶洞 、 4Om 溶隙十分 发育 . 国内单洞隧道施工技术已十分成熟 , 而双连拱 隧道这种隧道结构形式 ,其受力结构复杂 ,可供借鉴 的施工经验还不多 , 其施工技术尚在探讨和摸索之 中 . 在柳州市南二环路双连拱隧道群施工中 ,针对不 同围岩情况 ,分别采取了相应的施工方法 ,并在实际 施工中取得成功 . 双连拱隧道施工方法归纳起来可分为以下 4 种: ① 三导洞分步施工法 ; ② 中导洞施工法 ; ③ 单洞 施工法 ; ④ 双洞全断面*行施工法 . 111 三导洞分步施工法 三导洞分步施工法其工序流程为 : ① 中导洞开 挖及支护 ; ② 中墙衬砌 ; ③ 左导洞开挖及支护 ; ④ 左
Ξ

第 23 卷   2 期 第 Vo1123 No12

重              庆 交 通 学 院 学 报 JOURNAL OF CHONG QINGJ IAOTONG UNIVERSITY

2004 年 4 月 Apr. ,2004

双连拱隧道施工方法
唐  亮
( 重庆交通学院 育才工程咨询监理有限公司 ,重庆 400074)
Ξ

摘要 : 结合广西柳州市南二环路桐油山隧道 、 银仔山 1 # 隧道 、 银仔山 2 # 隧道双连拱隧道群施工中采取的施工技术 方法 ,对双连拱隧道施工方法进行了较为全面的分析 、 比较和总结 ,对不同施工方法的采用提出了建议 . 关     :双连拱隧道 ; 施工技术 ; 施工方法 键 词 中图分类号 :U45514    文献标识码 :B    文章编号 :10012716X(2004) 0220031205 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

收稿日期 :2003206210 ;修订日期 :2003210216 作者简介 : 唐   (1969 - ) ,男 ,重庆市人 ,工程师 ,从事高速公路隧道 、 亮 桥梁及道路的监理咨询工作及材料力学的 教学工作 .

侧边墙衬砌 ; ⑤右导洞开挖及支护 ; ⑥右侧边墙衬 砌; ⑦ 左洞*攵厦婵诩爸Щ ; ⑧ 左洞拱部衬砌 ; ⑨ 右洞*攵厦婵诩爸Щ ; ⑩ 右洞拱部衬砌 ; λ 左 ω 洞下半断面开挖及仰拱衬砌 ; λ 右洞下半断面开挖 及仰拱衬砌 . 三导洞分步施工法施工工序如图 1 示 . 这种施工方法的优点是 : 1) 采用三导洞分步施工 , 确实安全可靠 , 特别 是很好地处理了左右拱部施工由不对称性到左右洞 拱部均施工完毕后的对*峁固逑底 , 确保了结 构在施工过程中的安全 ; 2) 对于地质情况很差 、 埋深较浅的软弱围岩 ( Ⅰ 、 类) ,如桐油山隧道 180m 浅埋人工杂填土 类 Ⅱ 地层中 ,采用了这种方法 . 该方法缺点是 : 1) 由于施工工序多 ,对围岩和已建结构存在多 次扰动 ,不同部位衬砌间隔时间长 ,使得施工缝更加 明显化 ; 2) 拱墙衬砌分步施工 ,防水系统施工质量难以 保证 ,特别是中墙顶处易出现渗漏水现象 ; 3) 从经济上考虑 , 由于多导洞开挖和支护 , 加 大了成本 ,隧道造价高 ; 4) 多导洞施工工序多 ,耗时长 ,施工断面小 , 不 利于大型机械作业 . 112 中导洞施工法 对于 Ⅲ 类或 Ⅲ 类以上围岩 , 可以考虑不设两侧 导洞 ,而是中导洞中墙施工后 ,直接进行左 、 右正洞

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图1  三导洞分步施工法施工工序

的开挖 ,开挖方法可采取全断面法 、 正台阶法等 . # 银仔山 1 隧道进口端 80m 为 Ⅲ 类围岩地段 ,采 用了中导洞施工法 . 中导洞施工法的施工工序流程为 : ① 中导洞开 挖及支护 ; ② 中隔墙浇筑 ; ③ 左洞开挖及初期支护 ; ④ 左洞二次衬砌 ; ⑤ 右洞开挖及初期支护 ; ⑥ 右洞二 次衬砌 . 相对于三导洞分步施工法 , 采用中导洞施工法 减少了两个边导洞的施工 ,拱墙采取整体一次衬砌 , 具有工序较简单 、 机械化程度较高 、 临时初期支护工 作量小 、 施工进度较快 , 节约成本的特点 ; 而且中导 洞先施工 ,起到了超前探明隧道地质情况的作用 ,为 左右正洞施工创造了条件 . 中导洞施工法施工工序如图 2 示 . 113 单洞施工法 单洞施工法的工序流程为 : ① ( 或右) 洞开挖 、 左 初期支护及中墙浇筑 ; ② ( 或右) 洞二次衬砌施工 ; 左 ③ ( 或左) 洞开挖及初期支护 ; ④ ( 或左 ) 洞二次 右 右 衬砌 . 单洞施工法的特点是 : 1) 减少了工序 , 降低了对围岩的扰动 , 缩短了

图2  中导洞施工法施工工序

全断面结构建成时间 ; 2) 采取了单洞防水系统 , 保证防 、 排水施工质 量; 3) 减少了导坑开挖支护 ,降低了工程造价 ; 4) 工程进度快 ,工期较短 . 单洞施工法施工工序如图 3 示 . 由于单个隧道施工技术已很成熟 , 根据围岩情 况可采用全断面法 、 正台阶法和其他分步施工方法

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第 2 期                  : 双连拱隧道施工方法                 唐 亮 33 洞室提供支持力 ,保持结构*衡 ; 3) 后施工的单洞则应特别注意不对称受力的 影响 . 后开挖的单洞 ,最好采用上 、 下台阶分步开挖 , 尤其要严格控制下台阶的开挖长度 , 下台阶开挖后 要及时作二次衬砌 ,最大限度地缩短不对*峁 ,确 保结构在时间和空间上的安全性 . 原则上 ,后开挖的 洞要在先开挖的洞施工完主体结构后才能进行 , 尤 其是要在仰拱施工后 , 使之形成闭合受力结构后施 工 ;后开挖的洞 , 在开挖靠中墙部分的围岩时 , 可以 通过控制爆破 ,减少对中墙的破坏 . 下台阶开挖时可 采取先施工远离中墙一侧围岩 , 增加靠中墙一侧围 岩的爆破临空面 . 114 双洞*行施工法 双洞*行施工法工序流程为 : ① 、 左 右洞开挖及 初期支护 ; ② 中墙开挖及中墙衬砌 ; ③ 中墙顶部开挖 及支护 ; ④ 、 左 右洞衬砌 . 双洞*行施工法施工工序如图 4 示 .

图3  单洞施工法施工工序

( 如 CRD 法 、 眼镜法等 ) , 因此单洞施工法适用范围

比较大 . 施工中左 、 右洞按单洞前后应错开施工 . 采 用单洞施工法要注意的是 : 1) 对于先施工的单洞 ,中墙部分也一并开挖支 护和衬砌 ,中墙顶部围岩应根据具体情况加强支护 ; 2) 中墙顶部采用锚杆与围岩连接 ,给先施工的

图4  双洞*行施工法工序

   双洞*行施工法的特点是 : 保留中墙岩柱 , 左 、 右正洞同步掘进 . 这种方法适用于 Ⅳ 类或 Ⅴ 类以上围岩的硬岩隧 道. 双洞*行施工法开挖左右洞时 , 要特别注意中 隔墙岩柱的稳定 , 使之能*衡左右洞围岩传递来的 应力 . 开挖中隔墙岩柱采取跳槽式开挖 , 如图 5 示 , 开挖长度控制在 4 - 5m 左右 ,开挖前采用长锚杆加 固中隔墙顶部围岩 , 开挖后要立即施工中墙衬砌和 及时施工左右洞二次衬砌 .

2  施工中特殊问题的处理
2. 1 控制爆破 ,减小围岩扰动

在柳州市南二环路隧道群施工过程中 , 根据其 施工方法 ,开挖要分部进行 , 围岩将多次受到扰动 , 爆破距已施作的中墙砼很* , 因此 , 实施好控制爆

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破 ,减小对围岩的扰动及对中墙砼的震动就显得尤 为重要 . 在开挖爆破设计中制订以下几项原则 : 1) 开挖中严格遵循 “弱爆破 、 短进尺 、 强支护” 的施工原则 , Ⅲ 类围岩进尺控制在 018 — 15m , 以减 1 小每次爆破的炸药总用量 ,爆破一般采用光面爆破 ; 2) 尽量减小周边眼的间距 ,根据围岩情况的不 同 ,一般控制在 30 - 40cm , 周边眼采用小直径药卷 间隔装药技术 ,以控制开挖成型 ,减小爆破对围岩的 扰动 ; 3) 每次爆破后利用断面仪对开挖面进行检查 记录 ,并结合监控量测的信息反馈及时调整爆破参 数. 212 中墙水*推力的*衡 根据连拱隧道的结构特点 , 在中墙砼施作完成 之后 ,将进行侧导洞和正洞的开挖支护 . 由于左右两

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图5  中隔墙岩柱跳槽开挖示意

洞的不对称施工 ,以及爆破的震动 ,分部施工的反复 扰动 ,通过侧导洞和正洞的初期支护将压力传递到 中墙造成中墙受力的不*衡 . 当中墙不能抵抗这种 单侧的推力而发生较大位移时 , 将会引起拱部的支 护开裂失稳 ,造成严重后果 . 为确保中墙的稳定 , 施 工中采取了以下几项措施 : 1) 合理组织施工工序 ,作好控制爆破及控* 尺 ,减小对围岩的扰动 ; 2) 在中墙砼施工前 ,对中墙基底承载力及基底 是否存在溶隙和溶洞进行检查 , 对于基底承载力不 足的地段采用扩大基础或基底加强锚杆进行加强 , 对存在溶隙和溶洞的地段采用基底加强锚杆 、 挂多 层钢筋网并浇筑砼或采用工字钢 、 挂多层钢筋网浇 筑砼纵向跨过 ,以确保中墙在工序施工而引起的受 力转换中不会因基底承载力不足而沉降 , 从而导致 支护失稳 ; 3) 在中墙砼施工完成后 ,及时将中墙顶部与围 岩之间的空隙用砼回填顶紧 , 并用夯填土及 C10 砼 对中墙侧边进行回填 , 在偏压严重的地段可采用工 字钢或方木侧向支撑 ,确保中墙稳定 ; 4) 尽快施作正洞仰拱及正洞二次衬砌 , 使中墙 与支护体系形成一个共同体承受荷载 , 加大其抵抗 不*衡推力的能力 .

3  体会和建议
1) 从上述介绍的 4 种施工方法中可以看出 , 各

种施工方法都是围绕着中墙施工来进行的 , 双连拱 隧道施工的核心在于中墙的施工 , 中墙是整个隧道 受力转换和受力*衡的支撑点 , 在结构设计中其刚 度稳定应作控制 , 在施工中要认真处理好中墙的基 底承载力和回填反压*衡 ,确保中墙稳定 ; 2) 在双连拱隧道施工中 ,中墙顶防排水处理是 双连拱隧道防排水的关键 , 要严格按照 “以排为主 、 防、 、 、 排 截 堵相结合” 的综合治理原则 , 抓好工序质 量控制 ,解决中墙顶漏渗水问题 . 通过施工实践表 明 ,虽然可以通过各种措施对因中墙顶渗漏而引起 的二次衬砌表面渗漏水进行治理 , 但如果双连拱隧 道采取按两个单洞独立设置防排水系统将更加合理 可靠 ,很好地解决中墙顶渗漏水问题 ; 3) 采取大断面施工是目前双连拱隧道施工的 发展趋势 ,而双连拱隧道大多处在浅埋 、 偏压地质条 件下 ,因此认真做好超前预支护对双连拱隧道施工 十分重要 ,必要时采取预注浆等措施加固和改良地 层 ,充分调动和利用围岩的自承作用 ,减少对围岩的 扰动 ; 4) 在软弱围岩中双连拱隧道左 、 右正洞应错开 施工 ,先施工的洞室要及时支护 、 衬砌和构建仰拱 , 形成封闭结构 ,后施工的洞室要在先施工洞室主体 结构完成后进行 ,以确保隧道安全 ; 5) 在围岩稍好的情况下 ,双连拱隧道正洞施工 采用下导超前的全断面法比较合适 ,如图 6 示 . 双跨

图6  下导超前全断面施工工序

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第 2 期                  : 双连拱隧道施工方法                 唐 亮 35 连拱结构跨度大 , 开挖时采取多次爆破或大药量爆 破加大了对围岩和已建结构的扰动和破坏 , 也不符 合充分利用围岩自承作用的新奥法原理 ; 而采取下 导适度超前施工 ,既增加了全断面开挖的临空面 ,又 减少了爆破用药量 ,大大减弱了爆破对围岩的破坏 .
4 种施工方法 , 希望能对双连拱隧道施工起到一定

的参考作用 . 参考文献 :
[1 ]   交通部 . 公路隧道设计规范 (J T J026 - 90) [ S] . 北京 : 人

4  结束语
在双连拱隧道 10 多年的建设中 ,其施工方法也 在不断完善 ,特别是*年来 ,使用了一些新颖的施工 方法 . 笔者介绍的针对不同地质条件下建议采用的

民交通出版社 ,1990.
[2 ]   交通部 . 公路隧道施工技术规范 (J T J042 - 94) [ S ] . 北

京 : 人民交通出版社 ,1995.
[3 ]     . 柳州市南二环路桐油山隧道设计与施工 [J ] . 唐 亮

( Chongqing Yucai Engineering Consultation & Supervision Company Ltd. ,Chongqing Jiaotong University , Chongqing 400074 , China ) Abstract : Based on the construction process of the building of twin arch tunnels of T 2 ongyou Mountain Tunnel , Y inzi Mountain Tunnel 1 and [6 ]   张江涛 ,周志祥 . 横张预应力混凝土箱形梁的构造与工 Abstract : The evident advantages and application prospect of the modern nonmetallic structures and the traditional new structure style are dis 2 Key words : bridge ;modern nonmetallic structures ;FRP concrete ;FRP composite materials ;deformation consistency ;prestress system Y Mountain Tunnel 2 in South Second Ring Road in city of Liouzhou in Guangxi Province ,practiced techniques in twin arch tunnels are inzi 2 Key words : twin2arch tunnels ; construction techniques ;construction methods

thoroughly analyzed and summarized. Meanwhile , several suggestions about the adoption of different construction methods for this special tunnel type are made.

( 上接 30 页)

艺 [A ] . 中国公路学会桥梁与结构工程学会 2001 年桥

梁学 术 讨 论 会 论 文 集 [ C ] . 北 京 : 人 民 交 通 出 版 社 ,

2001.

Discussion about solution to the key problems of application of modern nonmetallic structures in bridge engineering
SHI  Ying ,   WANG   ,   Da2hua Jin LI
1 2 3

(1. School of Architecture & Civil Engineering , Zhejiang University of Technology , Hangzhou 310014 ,China ;2. North China Municipal ) Engineering Design and Research Institute. Tianjin 300074 ,China ;3. Tianjin Seismological Bureau ,Tianjn 300201 ,China

cussed base on the characteristics analysis of the nationality and high - tech in bridge engineering ,and the crucial requirements on the structures are met in aspects of high strength ,longspan ,corrosianrce ,sistance seismic ,stability fatigue ,intelligent control and so on ,but the rest problems crete structures and so on. are deformation consistency of FRP composite with concrete and FRP tendon prestressing , FRP tendon anchoring in the prestressed FRP con 2

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Construction methods of t win2arch tunnels
TANG   Liang

[7 ]   吕忠达 . 世纪长桥 — 杭州湾跨海大桥 [ A ] . 21 世纪桥梁

广西交通科技 ,2002 , (4) :59262.

责任编辑 : 袁本奎

技术发展论坛论文集 —— — 纪念钱塘江大桥通车 65 周 年 [ C] . 杭州 : 中国公路杂志社 ,2002.

责任编辑 : 袁本奎



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