曲中墙连拱隧道施工技术探讨

2014-05-23薄小飞

山西建筑 2014年18期

薄小飞

(山西省交通建设质量安全监督局，山西太原 030006)

随着我国交通基础设施建设工程的迅猛发展，我国的公路建设也在逐步扩大发展，行车的安全、舒适、快捷已成为目前我国公路建设的又一大目标。随着公路等级的不断提高，为优化路线线形，公路隧道的建设越来越多，而隧道建设的安全性和可行性则成为我国公路建设创新的一大考验，此时，连拱隧道应运而生，以其优越性解决了一系列问题。本文通过对复合式曲中墙连拱隧道技术和三层曲中墙连拱隧道技术的分析，对连拱隧道施工技术进行了总结。

1 连拱隧道施工技术的研究现状

连拱隧道是一种新型的结构特殊的隧道，它有着占地面积小、平面线形顺畅、地下空间利用率高、节约工程资源等多方面优势，因此在我国公路建设中连拱隧道技术得到了广泛的应用。而以往的连拱隧道大多数都采用了整体式中墙断面的形式，这种形式的缺点在于施工后在中墙拱顶的地方会出现竖向的施工缝，如果中墙顶部的V形纵向盲沟比纵向施工缝高，就有可能出现中墙施工缝多出渗水的情况。为解决这一缺陷问题，我国专业的设计人员提出了曲中墙连拱隧道这种新的剖面形式，它是通过在中墙的水平方向进行三次施工，先开挖中导洞，在完成中间的一面墙体之后，同时对两侧正洞的拱墙和两边的墙体进行一次性浇筑，这样的做法优点在于拱圈和中墙没有留下纵向施工缝，可有效地解决漏水渗水等问题，而在连拱隧道的通体结构受力和防排水方面也有了本质的提高和改善［1］。

2 连拱隧道设计、施工中急需解决的技术难题

尽管连拱隧道建设在我国取得了很大反响，但有很多细节方面的问题仍然需要不断修改、完善，连拱隧道施工技术需要不断地加强与创新才能更好地服务于我国公路建设事业。1)如何有效防止连拱隧道渗水漏水问题。新提出的三层隔墙连拱隧道方案，是多位地质监测组的专家经过对该技术的深入研究，并结合对地质、地表等多方面监测数据的分析提出的新方案。新方案在贯通中导洞的时候采用上下阶梯法进行动工，即在进洞前就完成洞口防排水的处理和洞顶截水沟，在进口端的中导洞两边开挖排水沟，可以让水顺坡自然下流，起到引流排水的作用，而在拱部开设小导管，在导管中加入水泥浆用以加固，起到强支护的作用。为了保证中隔墙的基础稳定，还需要在基地清理之后用混凝土回填加固;施工中隔墙时，要严格按要求安装钢筋并精密焊接牢固，在中隔墙顶部要预留“凹”形盲沟以助引流排水［2］。新方案重点指出在连拱隧道开挖之前，必须经过地质雷达或者是超前探孔对工作地面进行大范围的围岩探测和水文地质探测，根据已开挖的地质情况和探测到的地面情况做严格的分析，调整并采取最佳方案，完善各方面的预防措施，以确保施工安全性。这样的新方案有效地解决了连拱隧道的渗水漏水问题，特别是中墙的渗水漏水问题。2)如何增加曲中墙连拱隧道的可建长度，避免修建过短的问题。由于连拱隧道具有造价高且施工工序繁琐、工期长等问题，传统认为连拱隧道不应该修筑得太长，为了通风，在750 m以上的隧道应分修双洞。新的连拱隧道修建方案提出在隧道中墙的平面设计上采用截面的形式，根据不同的中墙厚度设计不一样的断面式连拱隧道，进而把隧道洞口段的连拱隧道设计成整体式的形式，进一步发展到小净距隧道和标准净距的双线隧道。这样的新形式可以有效地实现加长连拱隧道的长度，从而解决距离限制问题［3］。3)双连拱隧道技术的完善。为了能加快施工进度和提高围岩及中墙的稳定性，专家们还提出了双连拱隧道开挖技术，但是该技术在结构受力、施工工序质量控制等方面还存在着较多安全隐患。为了提高隧道开挖技术的安全性，合理处理好施工中不对称与对称结构的转换关系尤为重要。目前在国内大多数的双连拱隧道施工都是优先考虑先挖掘中导洞修筑中墙的连拱布局。在这个过程中采用“中导洞—正洞阶梯法”可以减少左右导洞的挖掘程度，具有工序简单等优势;采用“中导洞—双侧壁导坑法”可以使布局受力减少，易于保证质量。

3 曲中墙连拱隧道技术

图1 三导坑法部分动工工序

表1 各种中墙厚度及高度建议值 m

我国虽然有着较早的连拱隧道技术经验，但并没有完善的技术，除了以上介绍的中墙开裂、渗水漏水等问题之外，还有连拱隧道跨度大、结构复杂等问题尚待解决。所以不断探索创新曲中墙连拱隧道技术对我国公路建设有着极其重要的作用。以下提出了几项创新的技术研究:1)根据不同的围岩条件，采用不同的施工方法。例如:三导坑施工法(见图1)，可以先进行左中右三个导坑的施工，随后是其边墙，然后再开挖左右洞，最后衬砌施工;无导坑开挖施工方法，应该先开挖左右两侧的隧道，进而使得两侧隧道相邻的边墙变成加厚的变截面;中导坑动土法，即中央导坑的动土方案，就需要先开挖中间导洞，然后施工中墙，最后解决左右洞。2)连拱隧道的断面设计。由于连拱隧道断面的形式不同，则需要设计不同的施工方式。例如:无导坑开挖施工技术，因为左右中墙分离，所以应该把边墙设计为变截面形式;而三导坑或者中导坑施工技术，则主要设计成曲中墙的断面形式，而且，中墙和边墙需要设计成较矮的形式［4］。3)连拱隧道的尺寸设计和方法设计。连拱隧道的尺寸设计包括洞体的开挖设计、中隔墙的结构设计、洞身的复合衬砌设计和防水设计。开挖高度为7 m～11 m左右，宽度为20 m～30 m左右，中墙宽度为1.5 m～2 m左右。因为连拱隧道实际上是初期支护的连拱，此情况下，初期支护需要承受复杂受力体系下的施工荷载和部分围岩的压力，而另一部分的围岩压力则由二次衬砌承担，此时的设计方法称为荷载—结构法。表1给出了一些中墙厚度及高度的建议值。4)防水问题的多方面思考。a.把防水和结构设计相结合。在不削弱结构的前提下，把两侧二衬形成独立环，根据单洞整体式进行断面施工，这样就可以有效减少在设钢拱架地段预先埋下的加强连接筋把防水板刺破的机会，也可以对中隔墙顶上事先已铺好的防水板起到一定的保护作用。b.在施工过程中适当加大中隔墙的厚度，并在其中凿开一定的空隙，形成新的直接的排水通路，这样可以进一步解决中隔墙中渗水漏水问题。c.用防水混凝土代替橡胶防水板，提高衬砌的质量，可以进一步起到防水作用。