浅谈无中导洞连拱隧道施工工艺及注意事项

浅谈无中导洞连拱隧道施工工艺及注意事项

摘要：无中导洞连拱隧道作为一种较新的隧道结构形式，减少施工步骤和临时支护数量，存在工序衔接难度大，防水施工技术要求高，因此选择合理的施工工艺工法对无中导洞连拱隧道的施工工期和施工质量具有重要意义。

关键词：无中导洞连拱隧道 施工工艺 注意事项

引言

目前连拱隧道多采用三导洞或中导洞超前的施工方法，导洞施工法能确保施工的安全，并取得了较丰富的经验。然而导洞施工法工序多，需要拆除的临时支护量大，防水效果差，施工工期长，制约了连拱隧道的应用。相比较而言，无导洞法减少了开挖导洞的工序，减少了临时支护数量，工序间干扰小，左、右洞各自成环，使施工速度加快、施工质量提高、经济效益提升。

1、工程简介

1.1工程概况

五台山2隧道为华丽高速上一座无中导洞连拱隧道，进出口均位于玉龙龙县，起止点桩号为K141+343~K141+860，分阶段全长517米，其中Ⅳ级围岩442米，Ⅴ级围岩75米；隧道起点～隧道止点位于直线上；隧道所在路段纵坡为+2.700%；隧道最大埋深约62米。进口设4米明洞（端墙式）、出口设17米明洞（削竹式），单洞净空（宽X高）：10.25X5.0m。隧道区属中低山岩溶化山地地貌区，隧道进口地形较为陡峻，植被较差，基

岩出露较差，地表植被发育较好，多松树等乔木。

1.2地质构造

隧址区区域位于杨子亚板块之盐源-丽江陆缘拗陷带，位于北东向构造体系的程海断裂与丽江-剑川断裂之间，地质构造复杂，褶皱与断裂十分发育。

1.3 工程特点

隧址区地层岩性主要粘土、中风化~强风化白云质灰岩，岩质较硬，节理裂隙较发育，地下水主要为裂隙水，水量甚微；但岩溶不良地质，隧道开挖时不排除遇竖井状溶洞，岩溶水较丰富。五台山2号隧道为本项目唯一一条连拱隧道，无中导洞施工难度大，而且作为本标段的控制性工程之一。

2、总体施工工序

2.1洞口开挖

2.1.1管棚套拱施工

管棚施工顺序为：钢拱架定位安装→模板安装→混凝土浇筑→钻孔→安装导管→注浆。

导向墙内按按4榀I18工字钢架，钢架外缘设φ140×8mm导向钢管。按设计预留变形量12cm立护拱混凝土施工支撑拱架，安装护拱模板，浇筑C20套拱混凝土，为大管棚施工作准备。

2.1.2超前大管棚施工

待套拱混凝土强度达到100％后，开始超前长管棚施工。超前大管棚采用φ108无缝钢管，壁厚6mm。管棚钢管连接采用丝扣连接，丝扣长为15cm。采用钢管脚手架搭设作业平台，钻头φ采用Φ120mm。钻眼时进行编号，偶数先钻，每钻进3m后进行空钻，除去孔内石子，顺通孔道，大管棚施工完成后，成伞形辐射状。

2.2洞身掘进

五台山2号隧道采用新奥法施工，由华坪端单向掘进施工，施工时先施工地质较差、埋深较浅的一幅，结合实际地形、地质将左洞定为先行洞，右洞定为后行洞。

隧道洞身Ⅴ级围岩地段先行洞采用三台阶预留核心土法开挖，后行洞采用三台阶预留核心土法开挖方式；洞身Ⅳ级围岩地段先行洞采用采两台阶预留核心土法开挖，后行洞采用三台阶法开挖方式。

2.2.1Ⅴ级围岩地段开挖施工工艺

连拱隧道洞身Ⅴ级围岩地段先行洞采用三台阶预留核心土法开挖，后行洞采用三台阶开挖预留核心土法开挖方式，后行洞应在先行洞二衬衬砌完成30m并达到设计强度后再开挖，且先行洞二次衬砌应始终超前后行洞二衬衬砌30～50m。Ⅴ级围岩宜采用机械开挖为主，如局部遇坚硬岩石，必要时采用控制爆破（预裂、微震爆破）开挖掘进，爆破震动速度控制标准值应小于15cm/s。施工过程中应加强后行洞开挖爆破对先行洞初期支护和二次衬砌震动影响的监测，实时调整爆破参数。

施工步骤：

Ⅰ-左洞上台阶弧形导坑开挖；Ⅰ-左洞上台阶初期支护。

Ⅱ-左洞上台阶核心土开挖。

Ⅲ-左洞中台阶开挖；2-左洞中台阶初期支护。

Ⅳ-左洞下台阶开挖；3-左洞下台阶、仰拱初期支护。

4-浇筑左洞仰拱二次衬砌、仰拱填充。

5-铺设防水层、浇筑左洞拱墙二次衬砌。

Ⅴ-右洞上台阶弧形导坑开挖；6-右洞上台阶初期支护。

Ⅵ-右洞上台阶核心土开挖；7-右洞上台阶临时仰拱。

Ⅶ-右洞中台阶开挖；8-右洞中台阶初期支护。

Ⅷ-右洞下台阶开挖；9-右洞下台阶、仰拱初期支护。

10-浇筑右洞仰拱二次衬砌、仰拱填充。

11-分段拆除右洞临时仰拱。

12-铺设防水层、浇筑右洞拱墙二次衬砌。

图2 施工程序示意图（立面）Ⅳ级围岩段落

2.2.3开挖注意事项

（1）隧道施工时应先施工地质较差、埋深较浅的一幅，为减少后行洞爆破震动对先行洞实体质量的影响，因此，爆破参数需进行必要的控制，减少药量或采用预留爆破方式。

（2）由于双联拱隧道跨度大、且易产生偏压，即使在围岩好的情况下也要坚持短进尺、弱爆破、强支护、早闭合”的开挖施工原则，以减少或杜绝塌方。

（3）临时支护钢架纵向间距与主洞相同，且务确保临时支撑与永久初期支护的连接牢固。

（4）左、右幅先行隧道二衬完成段与后行隧道掌子面距离不得小于40m。

（5）左、右洞中、下台阶两侧开挖宜错开，错开长度5~10m。

图3 先、后行洞安全步距位置关系

2.3初期支护

隧道初期支护有Ф22砂浆锚杆及φ25中空注浆锚杆、钢筋网、型钢钢架、C25喷射混凝土等支护措施。连拱隧道采用喷混凝土、锚杆支护、挂钢筋网、设型钢钢架支护。支护紧跟开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松弛

剥落。钢架、钢筋网和锚杆在洞外构件厂加工，人工安装钢架，挂设钢筋网，施作系统锚杆，湿喷机湿喷混凝土。

初期支护顺序：

通风一排险一处理欠挖一初喷砼一打设系统锚杆挂设钢筋网一安装钢拱架一打设超前小导管一复喷至设计厚度一监控量测。

2.4监控量测

因无中导洞连拱隧道爆破开挖扰动次数多特点，隧道初期支护受力形式和变形影响因素复杂，施工风险高，监控量测在埋深浅、偏压大的连拱隧道中显得非常重要。因此，连拱隧道施工过程中必须重视监控量测工作，并及时进行监控量测的数据分析及信息反馈，以保证施工安全。

对于埋深浅、跨度大的连拱隧道，主要的必测项目有、地表下沉、掌子面围岩及支护状况观察，周边位移和拱顶下沉。选测项目为围岩体内位移、围岩压力、初期支护和二次衬砌两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护、衬砌内应力、表面应力等。

监控量测断面的布设要求：

（1）洞口浅埋段10-15m范围之内，应布置不少于3-5个测点进行位移监测。

（2）水平收敛和拱顶下沉量测，V级围岩每10~20米一处，IV级围岩每20~30米设置一处监测断面，监测应在爆破后12小时内和下一循环开挖前完成进行。

（3）中墙内应力、表面应力及裂缝量测，结合周边收敛位移监测中墙位移。每个洞口浅埋段，应不少于3个断面，每个断面不少于3个测点。

2.5二次衬砌

混凝土衬砌根据新奥法原理，在初期支护完成后适时进行。根据施工量测，二次模注衬砌时间应在围岩量测净空变化速率小于0.2mm/d，变形量已达到预计总变形量的90%以上，且变形速率有明显减缓趋势时方可进行，适时衬砌。

衬砌台车采用长度9m的整体液压混凝土衬砌台车，台车模板厚度10mm。每段模注混凝土一次完成整体灌注，采用C30防水混凝土，在灌注时预留和预埋照明、通风、消防等所需的洞室和线路管、孔、槽。

根据我部整体施工计划，二衬及其它混凝土均由项目拌和站及隧道洞口拌合站共同供应，运输采用混凝土搅拌运输车运输，混凝土输送泵泵送混凝土入模，插入式振捣器振捣密实，液压衬砌台车车身安装附着式振动器辅助振捣。

3、结语

五台山2号连拱隧道在施工过程中，结合不同围岩采用不同的开挖方法，无中导洞开挖方式减少开挖导洞的工序，大大缩短了工期，减少了临时支护数量。衬砌施工中能够有效的结合超前地质预报和监控量测的信息来指导施工。从施工进度、工程质量和安全都得到有效保障，对类似的高速公路连拱隧道施工具有一定参考价值。