某高速公路雙連拱隧道施工技術

劉尚雨

（北城致遠集團公司重慶401147）

某高速公路雙連拱隧道施工技術

劉尚雨

（北城致遠集團公司重慶401147）

1 工程概況

1.1 地形地質

夏家村1#隧道進口端無滑坡等不良地質現象，洞口穩定性較好，但進口端開挖坡腳時產生臨空面可能導致洞門表層碎石土失穩滑塌。進口端右側為高達60m的高邊坡，錨桿框架植草防護。故在洞口段邊坡開挖中要及時進行邊坡防護的施工，為隧道施工創造一個安全的施工環境。

出口端地形較進口端陡，斜坡坡度52°，坡向SE。出口斜坡分布有危巖塊體，施工震動易產生滾石及小規模崩塌。出口段圍巖由強—弱風化黑云石英片麻巖組成，強風化黑云石英片麻巖淺白-灰色，鱗片狀花崗變晶結構，片-板狀構造。節理、裂隙發育，呈張開-微張狀，有泥質物、巖屑充填。呈碎石-塊狀鑲嵌結構，屬Ⅱ類圍巖，施工時易坍塌，處理不當可能產生大坍塌。洞室潮濕，雨季施工時有滴水或線狀水流。在出口端緊鄰小桐樹溝中橋，施工存在相互干擾。故要采取可靠的防護措施確保橋梁施工的安全（出口端地貌照片見圖1所示）

圖1 出口端地貌照片

1.2 設計情況

本隧道全長111m。包括明洞、Ⅱ、Ⅲ類圍巖，其設計情況如表1所示。

表1 夏家村1#隧道工程設計情況統計表

本隧道的工作內容包括進口地表注漿加固、洞口施工、明洞施工、注漿小導管超前支護、中導洞開挖、中墻混凝土澆筑、側導洞開挖、主洞開挖、錨噴支護、工字鋼鋼支撐、襯砌混凝土澆筑、防排水作業、洞內路面混凝土作業等工作內容。其設計典型斷面如圖2所示。

圖2 Ⅱ、Ⅲ類圍巖設計典型斷面

2 施工平面布置

本隧道施工的臨時設施根據現場情況進行規劃布置。現場布置空壓機房、變壓器房、值班房、小型倉庫、臨時工房、鋼筋加工房、蓄水池。火工品庫房布置在K65+050右側200m處。混凝土拌和站統一布置兩個，集中拌和混凝土，輸送車供料。臨時設施布置如圖3所示。

圖3 平面布置示意圖

本合同段的施工用水都從河內抽水，在河邊設立泵站，在洞口處修建蓄水池。施工用水與空壓機用水共同用一個蓄水池，利用空壓機冷卻循環水的溫度（約30℃）防止水結冰，再用高壓水泵往洞內送水以保證風槍等施工用水（其布置如圖4所示）。

圖4 施工供水、供風系統聯合布置平面圖

3 施工方案

本隧道擬采用新奧法施工。導洞法開挖，光面爆破、錨噴網臨時支護、復合式襯砌。掘進采用氣腿式風鉆鉆孔，出碴采用無軌運輸。

三導洞法即在中隔墻處設中導洞，兩側邊墻處設側導洞，用以修筑中墻及兩側導洞初期支護工字鋼。施工過程中必須先進行中隔墻的開挖及襯砌，從而保證拱部初期支護、鋼支撐及二次襯砌具有著力點。對II類圍巖的左右主洞開挖采用拱部環狀留核心開挖的方法；對III類圍巖的左右主洞開挖采用短臺階法。

由于本隧洞僅111m，計劃工期12個月（見表2），不是本合同段的控制工期工程，因此采用導洞法分部開挖不會影響整體工期。但是該方法分部開挖、分部支護，極大地保證了施工安全，所以是切實可行的。

施工順序如下：中導洞超前小導管注漿預支護→中導洞開挖→中導洞初期支護→澆筑中墻混凝土→左（右）導洞超前小導管注漿預支護→左（右）導洞開挖→左（右）導洞初期支護→左（右）主洞超前小導管注漿預支護→左（右）主洞上部開挖→左（右）主洞拱頂初期支護→左（右）主洞下部開挖→左（右）主洞仰拱初期支護→澆筑左（右）洞仰拱襯砌→澆筑左（右）洞二次襯砌。施工流程分解如圖5所示。

表2 夏家村1#隧道施工進度計劃橫道圖

圖5 施工流程分解示意圖

對于每個導洞及主洞的開挖，采取“管超前、短進尺、弱爆破、強支護、勤量測、早構筑”的原則進行施工。其施工作業流程如圖6所示。

圖6 開挖及初期支護作業流程圖

4 施工方法

4.1 洞口開挖

開挖前，應做好開挖范圍外危石清理和坡頂排水工作。洞口削坡必須自上而下分層進行，隨著坡面開挖，按設計要求做好坡面加固。洞門完成后，洞門以上仰坡腳受破壞處，應及時處理。

4.2 洞身開挖

4.2.1 開挖方法

采用三導洞法組織施工。即在中隔墻處設中導洞，兩側邊墻處設側導洞，用以修筑中隔墻及邊墻初期支護（工字鋼及錨噴支護）。

（1）中導洞開挖

中導洞系整個隧道開挖的關鍵，既決定著洞身開挖方向，又是對洞身巖層情況的探察，可以為主洞開挖積累資料。采用短進尺、弱爆破。對進、出口段中導洞采用半斷面微臺階控制爆破開挖技術，即洞身拱部約超前洞身下部3～5m，以滿足新奧法施工噴錨支護工作臺的需要。形成臺階后拱部與洞身的下半部同時開挖，在洞身開挖的正面，始終保持一個3～5m的微臺階。

（2）側導洞開挖

側導洞開挖與中導洞開挖一樣，仍然采用半斷面微（短）臺階減弱振動的控制爆破技術；II、III類圍巖的側導洞開挖，一次循環進尺控制在100cm以內。

（3）主洞開挖

總體方法：先開挖上半斷面，并進行初期支護；然后進行核心土開挖；最后開挖仰拱并進行初期支護。

上半斷面的開挖必須在中墻混凝土達到設計強度以及中隔墻加固（平衡初期支護右側拱圈的水平推力）完成后才能進行。對于地質很差段采用弧形開挖法，其余段采用微臺階法進行開挖。

在弧形斷面開挖完成且頂拱初期支護結束后，即可進行核心土的開挖。但應合理安排，不能影響上拱部的開挖、出渣和初期支護的作業。其開挖方法因有兩個臨空面，主要是以松動爆破為主，但也應嚴格控制裝藥量，避免對上拱部和中隔墻已完工程造成損壞。

仰拱的開挖，必須在核心土開挖完成后進行。開挖時應嚴格控制其標高。左右主洞的施工作業面應滯后15m以上，時間應錯開15天以上。避免施工相互干擾造成洞室施工的不安全。

當隧道右（左）側主洞室先開挖時，應先做好中墻左（右）側空洞的臨時支護，以防止中墻受力抗彎破壞。采用鋼板和鋼管支撐，其縱向間距和中導洞臨時支護鋼拱架縱向間距相同。將鋼板密貼中隔墻，鋼管一端焊接在鋼板上，另一端固定在中導洞臨時支護鋼支撐上。該臨時支護拆除時，應保證未拆除的臨時支護距離掌子面距離不小于10m。

4.2.2 爆破作業

（1）鉆爆設計

根據該工程地質條件差的特點，施工中采用淺孔松動控制爆破，非電微差起爆網路，在開挖的周邊采用光面爆破。

爆破器材:選用2#硝銨巖石炸藥和低爆速、猛度的乳化炸藥；采用非電毫秒雷管。

鉆爆參數：爆破采用中空直眼掏槽形式，非電毫秒雷管微差起爆網絡。施工時為保證工程進度，采用短循環進尺，快速施工，每循環進尺0.8～1.2m。周邊眼采用空氣間隔裝藥。嚴格控制一次最大裝藥量。減少對圍巖的擾動，提高爆破質量，確保施工安全。分部開挖爆破設計如圖7所示。掏槽眼設計如圖8所示。

圖7 分部開挖區爆破設計圖

圖8 掏槽眼大樣圖

具體的鉆爆設計圖根據開挖分步和導洞斷面形式確定。

爆破參數如下：

炮眼間距a=0.35～0.40m

最小抵抗線W=0.35～0.50m

爆破密集系數K=1.0～1.20m

單位耗藥量K=1200～1500g/m3

炮孔深度L=0.5～1.0m

單孔裝藥量Q=kabl

k—單位耗藥量a—炮眼間距

b—炮眼排眼l—炮眼深度

（2）爆破施工

掘進作業網絡圖如圖9所示。

圖9 開挖循環網絡圖

洞室內開挖線測量標定：采用全站儀測量中線和糾正偏差；根據測量工程師標定的底板高程在兩側墻上以高出1.5m位置劃出腰線。

鉆眼：

鉆孔采用空壓機、風動鑿巖機。根據開挖線圈定的范圍，在該立面內，將斷面炮眼布置圖設計的眼位標在開挖面上。

先在中心線上鉆眼，保證鉆進方向與中線一致。達到深度后，在眼中插入一根1.5倍孔深的圓鋼用來指示鉆眼方向。

掏槽眼深度約為1.0m，在該眼位處開鉆，鉆進1～3cm時停鉆，鉆機向側邦偏，使鉆釬與中線方向夾角與設計布置角度一致，進行平鉆。

裝藥與填塞：

裝藥主要采用間隔裝藥（如圖10所示）。一次只能壓裝一個藥卷，不允許搗固藥包。

圖10 空氣間隔裝藥示意圖

充填材料采用粘土和砂的混合物。充填長度一般應大于最小抵抗線。充填時應分多次搗固，以免發生沖炮。

起爆：采用非電毫秒雷管起爆網，起爆雷管放在炮孔底部，保證底部裝藥全部起爆，起爆藥包不許硬塞進炮孔或扔進炮孔內，以免雷管位置變動影響起爆。

4.3 出碴

采用無軌出碴方式，用側卸式裝載機裝車，自卸車運輸。出口段廢渣運至填方。

開挖主洞時自卸汽車正向進洞，在洞內匯車道上調頭，倒退至工作面，裝碴后正向出洞。由于洞身短，斷面小，故導洞開挖時用裝載機鏟運出碴。

自卸汽車數量滿足裝碴要求，根據運距及時調整數量，確保裝載機連續作業，發揮最大效率。

路面保持平整，應有良好的排水設施，并設專人維護，定期保養，不得在路面上堆放施工器材和雜物。

4.4 通風防塵

因隧道單向長度小于300m，自然出煙時間較短，擬采用26kW移動式通風機通風。采用濕式鑿巖，在開挖面設置壓氣水幕降塵器，噴霧灑水，沖洗巖面和碴堆，干式除塵機吸收空氣中的殘余粉塵，降低洞內粉塵濃度，使洞內有害氣體、粉塵和溫度達到隧道施工規定的衛生標準。

4.5 超前小導管

用手持式普通鑿巖機配大鉆頭鑿孔并清孔；鉆孔方向應用測斜儀檢查控制，鋼管不得侵入開挖輪廓線。鉆孔平面誤差≯15cm，角度誤差≯0.5°；鉆孔完成后，將前端加工成尖錐狀的鋼管插入鉆孔內；采用單液注漿，注漿液采用水泥漿摻入5%的水玻璃通過牛角泵向鋼管注入漿液。注漿壓力控制在0.5～1.0MPa，并要求保持到設計終壓10分鐘以后，注漿過程中注意觀察分析注漿效果，直到鋼管周邊圍巖裂隙充滿漿液，注漿壓力明顯增大時，可認為符合注漿要求。完成一根管的注漿再進行下一管的注漿。當達到設計終壓10分鐘以后，進漿量仍達不到設計注漿量時，也可結束注漿。

4.6 噴錨支護

4.6.1 錨桿的施工

采用風鉆鉆眼，高壓風吹孔，注漿泵注漿。錨桿桿體露出巖面長度不應大于噴層的厚度，以保證錨桿的設計入土深度。

鉆孔方向宜盡量與巖石主要結構面垂直。孔鉆好后，用高壓水進行沖洗，并用塞子塞緊孔口，以防止石渣或泥土掉入孔內。

4.6.2 掛網施工

采用洞外制作網片，現場拼裝。本隧道擬采用半成品網現場拼裝的方式掛網，以加快作業速度。在有鋼拱架的地段，網片的寬度按鋼拱架的間距加工；其他地段根據錨桿布置的情況確定，在墻部的網片上側預留帶鉤，以方便掛網。

4.6.3 噴射混凝土施工

噴射時噴嘴朝下，先送風再注水，然后上料。根據受噴面和噴出的混凝土情況，調整注水量，以噴后易粘著、回彈小和表面呈濕潤光澤為度。分段分片進行，先墻后拱再分片，每片寬約2m，每片均自下部起水平方向旋轉移動往返一次噴射，然后向上移行。噴射前先將個別凹面處噴射找平。最佳噴射距離與角度，噴嘴口至受噴面以0.6～1.0m為宜，噴射料時以垂直噴面為最佳。

4.7 格柵鋼架的施工

自行加工，洞外熱彎或冷彎預制，按1∶1比例放樣設立工作臺，按設計分節、墊板、螺栓連接。

加工應做到尺寸準確，弧形圓順，格柵鋼架節點焊接長度應滿足設計或規范要求，焊接成型時，沿鋼架兩側對稱進行，格柵鋼架主筋中心與軸線重合，連接孔位置準確。

鋼架加工后應試拼，檢查其平面翹曲和橫斷面誤差；鋼架堆放、運輸不得有變形損壞。

按設計位置測量定位，首先定出隧道中線，確定高程，然后再測定鋼架的縱向位置；鋼架平面與隧道中線垂直。

運至現場的單元鋼架分單元堆放，安設前應進行斷面尺寸檢查，及時清理欠挖侵入凈空部分，以保證鋼架正確安設。安設拱腳或墻腳前，清除墊板下的松渣，將鋼架置于原狀巖石上，在軟弱地段，采用拱腳下墊鋼板或槽鋼的方法。

4.8 二次襯砌

4.8.1 概述

為了確保結構尺寸準確和外表美觀，采用鋼模臺車澆筑二次襯砌混凝土。其施工作業內容包括巖壁清理、鋼筋制安、仰拱襯砌澆筑、邊墻頂拱襯砌澆筑等。采用流水作業法組織施工。

在各流水節拍中，混凝土澆筑施工是控制工期的關鍵。襯砌混凝土施工分為仰拱混凝土施工和邊墻頂拱混凝土施工，其工作內容包括模板安裝、混凝土澆筑、混凝土養護、模板拆除等。本隧道混凝土施工在混凝土攪拌站拌和混凝土，混凝土運輸車運至工作面，鋼模臺車支模，采用混凝土輸送泵進行隧道襯砌澆筑，插入式搗固棒振搗。混凝土襯砌施工及檢驗流程如圖11所示。

4.8.2 施工方法

（1）襯砌施做前，做好以下準備工作

需要襯砌的部位初期支護已達到設計要求，防水板及縱、橫向排水盲管設置完畢，預留孔及預埋件按設計及時施作。

襯砌部位的隧道中線、標高、斷面尺寸準確無誤，隧道無欠挖，二次襯砌內輪廓符合設計要求。

將澆筑處地基表面的積水、泥漿、巖屑、油污、有害的附著物和松散物、半松散物、風化的巖塊清除干凈。

各種機械設備運轉正常。襯砌材料已備足，經試驗達到要求，配合比已經試驗選定。

（2）鋼筋制安

鋼筋在洞外加工棚內彎制，用汽車運進洞內，人工進行安裝。

鋼筋應符合熱軋鋼筋主要性能的要求；每批鋼筋均應有產品質量證明書及出廠檢驗單；每批鋼筋均應按規范取樣送檢；鋼筋堆放在料棚內，不同種類的鋼筋分類堆放。

鋼筋的表面應潔凈無損傷，油漆污染和鐵銹等應在使用前清除干凈，帶有顆粒狀或片狀老化的鋼筋不得使用。鋼筋應平直無彎曲，無局部彎折，否則應調直除銹。調直宜選用調直機進行，除銹采用風砂槍進行。

鋼筋的加工應符合施工圖紙的要求，加工后的偏差不得超過技術規范的允許值。加工好后的成品應盡快運往工地安裝使用，不宜長期存放。成品鋼筋須按使用工程部位寫明名稱、編號、加工時間，掛牌存放。

（3）模板作業

為了確保隧道結構尺寸和外表美觀，本隧道采用模板臺車進行邊墻和頂拱混凝土的施工。鋼模臺車長9m，委托專業廠家進行設計加工。

圖11 混凝土襯砌施工檢驗流程圖

在鋼筋檢查合格后，首先進行測量放線，放出臺車軌道安裝線，模板位置線。然后進行臺車軌道的接長，軌道的接長必須按測量線路進行，否則超出了模板可調節范圍，模板將不能準確就位。軌道接長后，就進行臺車的移動，臺車到位后，調節側向千斤頂和底腳千斤頂，移動邊墻模板就位并進行固定。最后進行頂拱模板平移和位置調節，就位后進行固定。模板的拆卸順序是先松動底腳千斤頂，啟動側向拆模千斤頂脫邊墻模板，然后脫頂拱模板。

鋼模臺車使用前，必須進行表面清理，并涂刷脫模劑。每次脫模后，必須重新進行清理。但應避免因污染而影響鋼筋及混凝土的質量。鋼模臺車首次安裝時預留5cm的沉降收縮量，待混凝土澆筑脫模后，對結構尺寸進行測量，根據測量成果調整沉降收縮量，保證混凝土成型的尺寸符合設計和規范要求。鋼模臺車下的支墊枕木必須支承在穩定基礎上，確保混凝土澆筑過程中鋼模臺車不下沉、不傾斜，從而確保結構尺寸準確和安全生產。

混凝土澆筑過程中，應設置專人負責經常檢查、調整模板的形狀及位置。對承重模板的支架，應加強檢查、維護。模板如有變形走樣，應立即采取措施，直至停止混凝土澆筑。鋼模宜與相鄰倉、段老混凝土面平順連接，同時兼顧建筑物的體型。澆筑混凝土時，兩側應均衡上升。

（4）混凝土拌和與運輸

混凝土在拌和場集中拌制。混凝土攪拌合格后輸入混凝土自動攪拌運輸車并及時運到施工現場，保證混凝土在運輸過程中不發生離析、漏漿。

（5）混凝土澆筑

混凝土運至施工現場，泵送混凝土入倉。從墻基開始分層澆筑，分層厚度不超過30cm。澆筑速度適當，不致離析；混凝土傾落高度不超過20cm；當澆筑超過隧道襯砌內拱圈時，混凝土排出管的末端埋在混凝土中，注意保證充填密實。

采用附著式振搗器和插入式振搗器聯合振搗。人工操作3～4臺插入式振搗器，將混凝土振搗至最佳密實度。插入振搗器的移動距離不超過振搗器工作半徑的1．5倍，插入下層混凝土濃度為5～10cm，振搗過程中，避免碰撞模板、鋼筋、預埋件等。

脫模養護及質量檢查：承重結構混凝土強度達到設計強度的70%；不承重結構混凝土強度達到2．5MPa以后方可拆模。拆模后混凝土連續養護不小于7天。

（6）仰拱混凝土施工

為提高隧道的穩定性，改善隧道結構受力狀況，施工順序為施工仰拱，再施工邊墻和頂拱。仰拱每次施工長度20m。施工前必須對基底松土和石碴進行清理。鋼筋安裝必須設立可靠的架立筋，確保能夠承受混凝土澆筑過程中的施工荷載。混凝土澆筑前必須對鋼筋上的泥污等進行沖洗，并將積水清除干凈。

5 結束語

本隧道由于地質條件很差，全為Ⅱ、Ⅲ類圍巖，采用新奧法理論指導施工。采用三導洞法進行開挖。對于每個一導洞的開挖，采取“管超前、短進尺、弱爆破、強支護、勤量測、早構筑”的原則進行施工。在現場施工全過程中對光面爆破、鋼支撐、錨噴支護、模板安裝、鋼筋制安、混凝土澆筑、養護等各個環節實行有效控制，保證了施工質量，達到了設計要求和預期目標，為今后施工中類似工程提供了經驗。

[1]JTGB01-2003,公路工程技術標準[S]．

[2]JTJ042-94,公路隧道施工技術規范[S]．

[3]GB50086-2001,錨桿噴射混凝土支護技術規范[S]．

[4]GB50330-2002,建筑邊坡工程技術規范[S]．

責任編輯：余詠梅

Construction Techniqueon Double-Arch TunnelofCertain Expressway

本隧道工程為高速公路大跨徑雙連拱暗挖隧道，采用新奧法指導施工：三導洞法施工，分部開挖，分部支護；光面爆破、工字鋼支撐、錨桿、噴射混凝土、鋼筋網聯合臨時支護、復合式襯砌；掘進采用氣腿式風鉆鉆孔，出碴采用無軌運輸。

雙連拱隧道；暗挖；三導洞；新奧法；施工技術

This tunneling engineering isa largespan double-arch concealed excavated tunnel,using new austrianmethod and three-pilotdriftmethod to guideand conduct the construction,divisional digging and supporting;smooth blasting,joiststeel supporting,anchor rod,sprayed concrete,combined bar-mat reinforcement for temporary support,combined lining;when tunnelling ituses the feedleg pneumatic drill;mucking,trackless transport.

double-arch tunnel;concealed excavated;three-pilotdriftmethod;new austrianmethod;construction technique

U455.4

A

1671-9107（2011）09-0013-08

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.09.013

2011-05-11

劉尚雨（1973-），男，助理工程師，主要從事地隧工程的管理工作。