超大断面四联拱隧道施工技术研究

刘斌

摘 要：连拱隧道在施工的过程中跨度十分大，同时多次开挖也扰动土体，这些问题都造成地表沉降同时也为我们的安全施工造成较大的隐患。文章以某地四联拱隧道的施工作为研究对象，对超大断面的四联拱隧道双侧壁加中导洞法的施工方案进行研究，主要阐述了这种施工方法的原理跟特点以及施工步骤、关键技术这些内容，这样对有相同问题的隧道施工提供借鉴。

关键词：四联拱隧道；施工技术；施工步骤

中图分类号：U455.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）05-0056-02

Abstract： The multi-arch tunnel in the construction process span is very large， and meanwhile many times of excavation has also disturbed the soil. These problems all cause the ground surface settlement and a bigger hidden danger for our safe construction. This paper takes the construction of the four-arch tunnel in a certain place as the research subject， and the principle and characteristics of this construction method and its construction steps are mainly discussed in the study of the construction scheme of the double-side-wall plus mid-guide tunnel with super-large section of the four-arch tunnel. These key technologies can be used as a reference for tunnel construction with the same problems.

Keywords： quadruple arch tunnel； construction technology； construction steps

引言

四联拱隧道施工段在干道路下方，这个区间有1160米里程的超大断面四联隧道设计，该设计在我国目前应用十分少见。此次施工主要在浅埋软粘土层中进行，测量时，结构底板埋深范围在16-26米之间。通过分布开挖双侧壁导坑与中导洞法开展施工，高度為8m，宽度为28m整个开采的总面积为217m2。整个隧道的最浅埋深也为8.5m，这样的深度几乎和高度都已经相同了，整个施工环境条件为高寒地带。

1 超大断面四联拱隧道施工技术

四联拱大断面隧道施工由开挖与衬砌组成，使用整体断面“双侧壁导坑+中导洞施工法”以及区间正线上下行线布局断面“CRD法”中导洞以及出入场线局部断面“上下导坑法或台阶法”。四联拱隧道区间正线CRD法断面衬砌需要4步进行，首先进行仰拱施工，其次进行仰拱回填施工，然后进行隧道内侧直墙混凝土施工，最后进行隧道外侧拱墙施工。需要注意的是中隔壁与衬砌分仰拱需分开施工，衬砌分仰拱跟拱部一起施工。衬砌完成初期要对支护背进行注浆，只有在初期的支护合格验后才可以进行。

1.1 隧道的施工工序和施工方法

整个施工方法使用图表的方式进行展开，施工的细节在下文分开阐述，对于常规施工技术这里不再论述。

（1）双侧壁导坑加中导洞施工的工序，第一使用CRD共法错开步距分别施工还要做好型钢、挂网、锚喷初期支护等相关工作。

第二步要使用上下导洞法或者台阶法做超大断面的施工技术研究。中导坑的时候也要做型钢、挂网、锚喷初期支护，这样施工前也要先进行小导管的注浆超前支护。

第三，在这些开挖完成之后的3个导坑内部要做二次衬砌，施工过程中需要先对防水层进行铺设，其次铺设保护层，然后进行二次衬砌的钢筋施工，混凝土施工，这里流程完成之后再对拱部进行C20混凝土的回填。

第四，主要进行前面施工过程中3个导洞还未开挖部分施工。在整体上使用先上后下的原则，先对右上和左上两个导坑进行施工，做型钢、挂网、锚喷的初期支护。

第五，在拆除左右两边导坑型钢之后需对拱部做二次衬砌混凝土。按照铺挂防水层，二次衬砌钢筋、二次衬砌混凝土总体施工步骤进行。

第六，左右两部分导坑拱部二次衬砌混凝土在强度方面达到相关条件后，则可对其土体开展相关施工工作。主要施工内容包括型钢、挂网、锚喷和初期支护。

第七，要以此拆除两个部分的导坑型钢整体施工顺序为先铺防水层、然后是混凝土的保护层、衬砌钢筋与仰拱的二次衬砌混凝土施工。此时边墙、顶拱、仰拱封闭转变为整体，在此条件下再进行回填和灌浆，最后做隧地的回填，这样整个隧道的施工才算完成。

（2）然后进行区间正线局部断面CRD施工，主要内容为：

首先，对区间正线右上断面的拱部做超前支护；重点关注临时支撑与初期支护工作。

其次，对区间的正线右断面进行施工，做好支撑。

再次，对左上的断面进行超前支护，并且在施工后做好初期的支护和临时支撑。

然后，开挖左下断面，做好初期支护和临时支撑工作。

随后，按照不同顺序拆除上述临时支撑，同时开展仰拱二次衬砌与底部的回填施工。

最后，对隧道拱墙的二次衬砌混凝土进行分段进行。

1.2 隧道衬砌施工

（1）仰拱施工。在施工的过程中为了确保安全性，竖撑破除切割的高度通常要确保在仰拱回填顶面10厘米左右，此外，仰拱环施工长度每进行6米需利用跳段方式进行破除。在进行加设工字钢垫板与工字钢竖撑破除切割工作前需要严格把控监控测量工作，一旦发生变形速率过大等异常情况需要在第一时间将钢支撑破除，直至稳定。需要注意的是需通过风镐破除钢支撑。endprint

仰拱施工时的防水层施工，须先确保仰拱基面处理满足要求，然后在对其防水层进行施工。通过厚度为5cm的厚苯板实现对防水层的保护，在去除苯板之后也可以实现防水层的顺接。

为了保证中导洞中的CRD与仰拱钢筋在钢筋头合规的条件下能够顺利实现整体连接，需要通过直螺纹套筒对导洞侧钢筋接头处进行相关处理，避免混凝土进入其中而对钢筋连接的效果带来负面影响。對于其他部位的施工也要按照要求进行。

（2）仰拱的回填技术，我们根据设计可以知道，在轨道下方的56cm可以使用c20混凝土来回填，同时为了支架的搭设要在仰拱强度在2.5MPa的时候才可以施工，回填中混凝土具备这样的强度之后在进行顶面的工字钢架设，这样才能充分保证支护的稳定。

（3）中导洞侧直墙的施工

仰拱回填的强度要充分满足顶部的作业要求，满足之后再进行对中导洞侧横支撑的破除，并要搭设脚手和支模板，同时进行中导洞侧直墙施工。

（4）中隔墙的拆除。该施工主要是在浇筑中导洞侧直墙混凝土工作后进行，可借助已搭建的支架平台进行。

模板与钢架、支架支立具体施工的步骤可参考直墙施工。在进行拱部与边墙的混凝土浇筑工作时通常需在模板处确立一个输送口，通过该输送口输送泵可实现直接浇筑。

1.3 四联拱隧道的衬砌混凝土施工

（1）中导洞的仰拱施工。其中仰拱钢筋、防水保护层以及防水层具体施工步骤可参照CRD段面。在随后进行的仰拱混凝土施工时，对于中导洞仰拱中每循环施工的施工长度大约为20-30米。

（2）中隔壁施工，在仰拱模板拆除之后，跳段拆除中导洞的横撑，每次在7-8米。之后进行支架支立和防水铺设和钢筋的绑扎。

1.4 衬砌混凝土施工

在完成拱部的混凝土施工之后需要破除在上导洞设置的初期支护。然后在支立支架和进行拱部防水层的施工。

2 施工检测技术

为了掌握充分的围岩稳定性以及支护的整体结构跟受力状况，对各个区域的施工状况进行着重分析，排查可能出现的问题，以此指导后续施工工作。监测内容主要包括洞身收敛、拱顶下沉，次之进行结构和围岩应力测量。在整个隧道的施工中我们分为17次进行施工，这样对整个土层便会产生多次扰动及下沉，因此来说地表的沉降监测是施工安全中的核心部分，和最为关键的技术。

（1）隧道断面地表沉降最大下降为上方地表S6点处，最大可达23.6mm；次之位于左导洞上部，最大可达17.8mm；在距离撑子面3D的地方沉降量为总量的80%以后，即20天后逐渐稳定。

（2）在开挖的过程中会造成地表沉降和其他作用对沉降点S6的影响最大，次之为中导洞的施工。在上行线的施工过程中沉降量还没有稳定，在中导洞和其左右施工的时候，S6点的沉降是趋于平稳的。

（3）在二次衬砌对控制地表沉降有着十分明显的作用。

3 施工的控制要点

（1）对支撑拆除的长度进行精确把握，一旦仰拱防水施工结束需要回撑已切割竖撑隔榀，拆除支撑。在进行切割作业时需要进行全面监测，一旦监测数据出现异常需要在确保质量的前提下立即回撑。

（2）在对区间的正线衬砌、中隔墙和入场线仰拱跟拱墙的衬砌进行施工作业过程中，确保施工缝在相同里程中，便于将防水成环的作用发挥到最大。

（3）重点关注钢筋直螺纹套筒与防水层的保护工作，使得后续衬砌施工连接良好。

（4）在进行钢模支撑钢架与脚手架的支立与加工工作时一定要按照设计方案进行操作，避免在实际施工过程中混凝土由于变形造成净空尺寸产生误差。

（5）严格按照设置的工作窗口开展振捣作业，能够使得衬砌内部与外部达到最佳效果。在对拱部进行振捣作业时，可采用功率相对较小的附着式振动器完成，确保效果最大化。

（6）在进行跳段衬砌作业时，需要对第一时间补充跳段预留衬砌，便于能够尽早开挖出入场线。

4 结束语

在三连拱二连拱等都有大量的实例可以借鉴同时施工技术也基本成熟。因此在对这种超大断面的工程进行探讨施工技术的总结和研究，对于类似的施工工地也有推动的作用，可以对其他单位的施工起到很好的示范作用。对于我国的隧道施工技术也是很大的提高，在以后的规范施工和成熟施工上可以起到良好的推动作用。

参考文献：

[1]王立军.超大断面四联拱隧道施工技术研究[J].现代隧道技术，2016，53（3）：170-176.

[2]李飞，王仕虎，武志强.大断面软土层浅埋双联拱隧道施工技术[J].云南水力发电，2006，22（2）：82-86.

[3]于宝军.山区软岩大跨大断面四线铁路车站隧道二衬施工技术研究[J].铁道建筑技术，2012（11）：13-16.endprint