复杂地质条件下公路双联拱隧道施工技术分析

何友文（中铁十二局集团第三工程有限公司，太原 030024）

复杂地质条件下公路双联拱隧道施工技术分析

何友文
（中铁十二局集团第三工程有限公司，太原 030024）

以实际工程为例，对隧道工程的地质情况进行了分析，制定了具体的施工方案，并对洞口的开挖和支护、边仰坡防护、洞身的开挖和支护、止水带施工等施工技术进行了探讨。工程施工后取得了良好的施工效果，可供类似工程借鉴参考。

复杂地质条件；公路双联拱隧道；施工技术

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.039

1 工程概况

护坑隧道经过丘陵地貌区，为小净距、短隧道，设计为6车道，左右线分离布置，是本标段的重、难点工程。隧长道起讫里程为K91+901～K92+298，隧道长397m，采用端墙式洞门。隧道最大埋深约66m。

2 自然条件

隧道穿过丘陵地貌区，山体走向总体呈近南北向，隧道线路经过最大高程约为183.67m，山体植被茂密，主要生长竹林、松树和杂草，隧址地面标高102.89～183.67m，最大相对高差约81m。

隧道区未发现断层等不良地质体及物探异常带存在，地层总体表现为单斜构造。地层岩性主要为寒武系下统牛角河组变质粉砂岩、炭质板岩及其风化层。隧道围岩为全微风化变质粉砂岩、炭质板岩，隧道区地下水类型为基岩裂隙水。本区地震基本烈度为Ⅵ度。

3 隧道施工方案

3.1 施工探测方案

隧道施工过程中，使用超前探孔、地质超前预报仪、地质素描等措施进行预报，将隧道掘进过程中的地质情况准确地体现出来，并对掘进参数进行修正，提高了隧道施工的高效性和安全性。

3.2 减少围岩扰动

按照新奥法原理进行隧道施工，施工过程中做好测量监控工作，对于具有良好整体性的硬岩地区，对光面爆破设计和钻爆掏槽设计进行优化，提升光爆效果和掏槽效果。

3.3 隧道支护

完成软弱围岩的开挖作业后，立即进行初喷，然后将钢架架设好，进行锚杆施工和钢筋网施工，并立即进行复喷。

3.4 保证初期支护背后密实的措施

在进行施工作业时，使用湿喷工艺进行施工，严格控制好一次喷射混凝土的厚度，并根据规定要求的技术标准和规范进行施工。

3.5 防止隧道通过断层破碎富水带时出现突水、突泥情况的措施

使用超前钻孔的措施进行综合预报，并制定合理的施工方案。使用超前帷幕灌浆加固措施对断层破碎富水带进行加固。施工过程中，按照弱爆破、短开挖、快支护、早封闭的基本原则，防止出现突泥和突水的情况。

3.6 对隧道工程排水措施进行完善

做好洞顶地表、洞口和浅埋段排导系统，降低地表水渗入到地层后对隧道造成的影响，将隧道的环向排水系统和纵向排水系统做好，保证衬砌背后排导系统通畅，铺设好防水板，并做好二次衬砌防水工作。对于涌水量较大的地方在进行开挖施工前要做好预注浆施工。

4 隧道施工关键技术

4.1 施工流程

双联拱隧道开挖过程中按照下述工序进行施工：先开挖中导洞，然后进行中隔墙混凝土的浇筑施工，做好左洞和右洞的管棚施工，开挖左右洞，左右洞开始施工时错开距离。在正洞开挖施工过程中会对中隔墙造成干扰，因此，在施工过程中要保证中隔墙的稳定性。

4.2 洞口开挖及防护

根据本隧道工程的具体情况，隧道从进口端向出口端单向掘进施工，按掘进方向右洞先于左洞施工，右洞开挖断面超前左洞开挖断面控制在2～3倍之内。洞口段使用挖掘机进行施工，按照分层开挖的顺序开展施工，对于坚硬石质地层使用人工钻眼爆破的顺序进行。隧道施工时，使用新奥法进行施工，按照“早进晚出”的理念，结合现场的具体情况，使用“挂板混凝土”进洞，在洞口段隧道洞身的上衬砌和下衬砌轮廓线外立模浇筑C20混凝土，然后在大管棚施工完成后采用双侧壁导坑法施工[1]。

4.3 边仰坡防护

完成洞顶截水沟的施工后，根据设计要求进行边仰坡的开挖，并及时做好边仰坡的喷锚挂网防护，清除干净岩棉的危岩和浮渣。喷锚挂网防护参数：采用22mm砂浆锚杆L＝3.0m，间距1.5m，梅花型布置，钢筋网采用8mm钢筋，网格尺寸为25cm×25cm，喷射10cm、15cm厚C20混凝土，喷混凝土面大致平整。使用三维网喷播植草的方法进行边坡防护施工，首先按照图纸要求将边坡坡度和边坡标高修整好，然后根据图纸进行放样，检测后边坡坡度和边坡标高达到图纸要求后，将三维网埋设好，三维网不允许出现顺直、整齐、凹凸不平的情况。

4.4 明洞施工

开挖明洞前要先将洞顶防排水工作做好，避免因地表水影响使仰坡和边坡出现塌方、落石的情况。洞口开挖和明洞开挖要同时开展，当遇到比较松软的地层时，要一边开挖一边支护。开挖使用从上至下分层开挖的方法进行施工，在进行开挖时要做好边坡的防护工作，使用CAT320挖掘机与自卸汽车配合装运施工。施工过程中遇到岩石时,人工打眼浅孔松动爆破[2]。完成开挖后将钢筋绑扎好，并进行仰拱混凝土的浇筑，然后进行明洞衬砌，和暗洞拱圈连接好，拱圈施工完成后，将防水卷材从下向上铺设，铺设过程中要紧密粘贴。明洞衬砌结束后当拱圈混凝土达到设计强度、拱墙背防水设施完成后，方可回填拱背土方。

4.5 洞身开挖

1）Ⅴ级围岩—双侧壁导坑法

由于隧道属于小净距隧道，所以要做好中部岩柱的加固和保护作业。V级围岩使用先左右侧导坑、后上下台阶开挖方法，最后施工仰供的施工方法。

将左洞开挖掌子面超前右洞开挖掌子面保持在30m左右，开挖好左洞内侧导坑以后，将初期支护工作做好，完成左洞长管棚的施工后，进行右洞长管棚施工。完成右洞内侧导坑的开挖作业后，即可进行中间岩柱水平中空注浆锚杆施工，使用人工开挖方法进行双侧壁导坑施工[3]。开挖施工示意图如图1。

图1 Ⅴ级围岩开挖工序示意图

双侧壁导坑开挖顺序说明：左侧导坑上台阶开挖→左侧导坑下台阶开挖→右侧导坑上台阶开挖→右侧导坑下台阶开挖→拱部及核心土上台阶开挖→核心土下台阶开挖→仰拱混凝土灌注及仰拱回填→二次衬砌混凝土施工。

图1中①、②、③、④表示开挖及初期支护顺序；Ⅳ、Ⅴ表示二次衬砌修筑顺序，开挖时应使①部超前并及时闭合成环以策安全，各部开挖应互相错开，各自独立闭合成环。

2）正洞Ⅳ级围岩—上下台阶预留核心土法

正洞Ⅳ级围岩地段采用上下台阶预留核心土法施工,下台阶落后上台阶5m左右，上下台阶紧跟开挖。右洞开挖断面超前左洞开挖断面50m左右。

使用人工风镐进行上部弧形导坑的开挖，需要时进行弱爆破施工，下部台阶和仰拱使用控制爆破开挖施工。各个部分开挖完成后将掌子面封闭好，利用网喷、锚杆和钢架进行联合支护。核心土距拱顶开挖面1.5m，坡脚距拱脚开挖2.5m。

3）正洞Ⅲ级围岩—台阶法

正洞Ⅲ级围岩地段采用台阶法施工,下台阶落后于上台阶3～5m，上、下台阶的初期支护必须紧跟开挖。左洞开挖断面超前右洞开挖断面控制在25～30m。上台阶和下台阶均使用控制爆破，合理地安排作业流程，实现钻爆、装碴、运输一体化施工。

4.6 超前支护

1）洞口段使用大管棚进行超前支护施工，需要在完成仰坡刷坡、清理干净危石、并且仰坡防护后开展。洞身支护前需要将安全防护工作做好。设计管棚右线长度为54m,左线长度为58m,管棚钢管使用热轧无缝钢管108mm，壁厚6mm，节长及环向间距依设计和现场情况而定，外倾角1～2°。管棚灌浆施工之前，先在洞内掌子面喷10cm厚C20混凝土作业止浆墙，在导向墙混凝土的强度达到设计强度70%后，采用水平钻机钻孔和进管，钻进过程中，随时测定钢管的倾斜度，发现问题及时纠正。

图2 注浆工艺流程图(单位：m)

4.7 止水带施工

止水带施工时，首先顺着衬砌轴线按照0.5m的间隔距离钻出一个12mm的钢筋孔，然后将制作好的钢筋卡从待灌混凝土侧向另一侧挡头模板穿过，内侧卡进到止水带一半，另外一半止水带在挡头板上平靠，当混凝土凝固好以后将挡头板拆除，然后拉直止水带，利用弯钢筋将止水带卡紧。

5 结语

综上所述，在进行公路双联拱隧道施工时，需要结合工程的地质情况制定合理的施工方案，科学地进行施工。施工过程中，要做好防水工作，保证受力平衡，全程对施工进行监测，并对测量数据进行分析和统计，做好施工记录工作，保证施工的顺利开展。

【1】宋建华.公路双连拱隧道中导洞施工技术措施[J].山西建筑，2012 (5)：200-201.

【2】杨宏波,施建,曾恕辉.双跨连拱隧道的中隔墙施工[J].铁道建筑，2002(4)：11-14.

【3】曾利强.复杂地质条件下双联拱隧道主要施工技术[J].山西建筑，2008(28)：303-304.

Double ArchTunnelConstructionTechnology Analysis Under ComplexGeological

HEYou-wen
（ChinaRailwayTwelveBureauGroupThirdEngineeringCo.Ltd.，Taiyuan030024,China)

Based on the practical engineering, for example, the geological condition of tunnel engineeringare analyzed, to develop aspecific construction plan, and has carried on the discussion to the hole of the excavation and support of support, while Yang slopeprotection, the tunnel excavation and support support, waterstop construction such as construction technology, the construction hasmadegoodconstruction effect. It isworthyof reference tosimilar engineering.

complexgeologicalconditions;doublearchhighwaytunnel;constructiontechnology

U455

A

1007-9467（2016）12-0138-03

2016-06-28

何友文（1984～），男，重庆人，工程师，从事浅埋、偏压双联拱隧道开挖研究。