大跨径无中隔墙隧道结构体系施工技术

田应端

摘 要：本文以云南省大理至南涧高速公路西区隧道为例，阐述了大跨径无中隔墙连供隧道结构体系的施工技术。

关键词：隧道工程;连拱隧道;施工技术

中图分类号：U455.4 文献标识码：A

0 引言

随着我国“交通强国”战略的不断深入推进，高速公路建设的主战场转向西部山区省份，山区高速公路隧道数量不断增加，并呈现长大隧道占比大、隧道群现象突出、隧道结构形式多样化的特点。因此，山区高速公路无中隔墙连供隧道在建设时，会面临各种技术问题，这就需要我们提高自身的技术能力同时，更需要加强施工管理。

1 工程概况

大理至南涧高速公路西区隧道为双洞六车道大跨径连拱隧道，全长455 m;洞门均采用明洞式，隧道最大埋深64.76 m，该隧道由于无中隔墙，同时左、右洞临近边墙初支共用钢拱架，在隧道修建过程中采用的一种新的隧道结构体系，以确保隧道洞身施工结构体系的稳定性。

2 大跨径无中隔墙隧道施工方法

大跨径无中隔墙连拱隧道新型结构体系施工断面图如图1所示，西区隧道的先行洞采用环形开挖预留核心土法按照①→④部逐步施工，后行洞采用CD法按照I→IV部逐步施工。在施作过程中，每一步开挖完成需及时施作该部分周边的超前支护、初期支护与临时支护，各个工序交替循环、逐段推进。

由于先行洞先开挖，先行洞需要承担两方面的偏压作用，其一是后行洞开挖引起的偏压作用，其二是后行洞钢拱架骑立搭接在先行洞钢拱架上引起的偏压作用，还需承担后行洞开挖引起的爆破振动作用。为抵抗偏压受力，共用中边墙部位按承受全部偏压荷载的受压短柱构件进行设计，以此加强结构承载力;采用树根桩、扩大加深基础等措施，控制共用边墙地基沉降并加强端部约束，同时对先行洞中边墙部位衬砌的位移和爆破振动进行监测;后行洞采用CD法开挖，快速支护封闭成环，且下台阶靠共用边墙部位预留2 m宽的岩柱采用冷开挖处置;后行洞初期支护及时与共用边墙连接为一体（洞外焊接，预埋接头），且后行洞施工时工字钢连接优先从连接处开始施作。

为减小爆破振动，在先行洞施工预埋接头处将通过向后行洞方向超挖，以形成隔振空气层，并对接头处进行土工布包裹;先行洞铺设减振层和抗裂钢筋网。

先行洞采用环形开挖预留核心，将原本对上、中、下台阶都需预留核心土的方式改为仅对上、中台阶的核心土进行预留，下台阶则一次性开挖成型;这种处理方式不仅可以有效控制围岩变形，同时可降低施工难度，提高施工效率;后行洞采用的CD法将原本的六部导坑开挖更改为四部导坑开挖，为减小后行洞爆破对先行洞共用边墙产生影响，后行洞下台阶靠共用边墙部位预留2 m宽的岩柱采用冷开挖处置，以此缩短施工工序，有效控制对先行洞的扰动。

3 施工工艺操作要点

3.1 施工准备

隧道在施工前，准备好设计图纸及相关文件，做好技术交底及培训工作，布置好施工现场，并根据设计资料详细分析，制定合理的施工方案，及施工监控量测方案、沉降观测计划。

3.2 先行洞上部弧形导坑①部开挖

对拱部进行超前支护后，环向开挖上部弧形导坑①部，预留核心土，核心土长度为3 m～5 m，宽度为隧道开挖宽度的1/3～1/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5 m，开挖后立即初喷2 cm～4 cm混凝土。上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30 cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设計厚度。

3.3 先行洞左、右侧中台阶②部开挖

开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.5 m，开挖高度一般为3 m～3.5 m，左、右侧台阶错开2 m～3 m，开挖后立即初喷3 cm～5 cm混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30 cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

3.4 先行洞上、中台阶预留核心土③部开挖

各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

3.5 先行洞下台阶④部开挖

每循环开挖长度为3 m～5 m，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30 cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度，同时施作仰拱，仰拱分段长度不宜超过8 m。

3.6 后行洞I部开挖

待先行洞掘进40 m后，后行洞开始施工，首先对后行洞右上部导坑I部开挖。对拱部进行超前支护后，开挖后行洞右上部导坑I部，开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5 m，开挖后立即初喷2 cm～4 cm混凝土，待开挖I部开挖全部完成后及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，同时施作中隔壁初期支护，复喷混凝土至设计厚度。

3.7 后行洞左上部导坑II部开挖

开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.5 m，开挖后立即初喷2 cm～4 cm混凝土，待开挖II部全部完成后及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，布设锁脚锚杆，同时施作中隔壁初期支护，复喷混凝土至设计厚度。

3.8 后行洞左下部导坑III部开挖

开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5 m，开挖后立即初喷2 cm～4 cm混凝土，待开挖III部开挖全部完成后及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，此时需要注意的是，该部分钢拱架需要骑立搭接在先行洞钢拱架上，搭接好后需要及时焊接，同时施作共用边墙部分及对中隔壁进行初期支护，然后复喷混凝土至设计厚度。另外就是，在靠近先行洞共用中边墙部位需要预留2 m宽的岩柱采用冷开挖处置，目的是为了减小对先行洞产生过多扰动。

3.9 后行洞右下部导坑IV部开挖

开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5 m，开挖后立即初喷2 cm～4 cm混凝土，待开挖IV部开挖全部完成后及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，布设锁脚锚杆，同时施作中隔壁初期支护，复喷混凝土至设计厚度。

3.10 中隔壁及临时支撑拆除

待I→IV部开挖完成后，中隔壁及临时支撑在浇筑二次衬砌时逐段拆除，拆除距离与各部循环进尺一致。在中隔壁临时支护拆除时应该注意：7d间拱顶下沉的增量≤2 mm，7d间的净空位移量的增量≤4 mm。然后对仰拱进行浇筑、回填混凝土，最后监控量测进入下一循环施工。

4 施工质量控制

（1）由于先行洞先开挖，此时先行洞需要承担两方面的偏压作用，其一是后行洞开挖引起的偏压作用，其二是后行洞钢拱架将骑立搭接在先行洞钢拱架上引起的偏压作用;同时还需承担后行洞开挖引起的爆破震动作用;后行洞下台阶部分钢拱架安设时，会刨开先行洞下台阶部分衬砌，待钢拱架安设好后在喷射混凝土填充，这个过程会对先行洞的结构产生影响，造成先行洞开裂。

（2）开挖步距过大，闭环时间过长，钢架发生变形，待下一台阶钢拱架施作时无法与上一台阶钢拱架对接。

（3）后行洞在共用中边墙部位预留冷开挖部分岩体厚度过薄，后行洞下部爆破对共用中边墙的稳定性产生影响。

5 结束语

山区高速公路无中隔墙连供隧道在建设时，会面临各种技术问题，这就需要我们提高自身的技术能力同时，更需要加强施工管理。

参考文献：

[1]刘春，贺志刚，陆启宏.上长坪连拱隧道无中导洞施工方法比选研究[J].隧道建设（中英文），2019（S1）：398-

403.