无中导直中墙连拱隧道施工技术与要点分析

杜进

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳 550000）

1 工程概况

贵州省六枝至安龙高速公路云庄隧道为分离式特长隧道，左幅起讫桩号ZK57+457—ZK61+064，全长3607m，最大埋深约208m，右幅起讫桩号YK57+440—YK61+003，全长3563m，最大埋深约218m。隧道左右幅线间距进口段约22m，洞身为25m，出口段为分叉段，线间距约2～70m。

云庄隧道原设计由直墙连拱、曲墙连拱逐渐过渡到分离式隧道，共设置291m 连拱隧道，包括整体式直中墙渐变段256m，复合式曲中墙渐变段35m。经设计优化，将连拱隧道整体式直中墙优化为分层薄壁结构，将复合式曲中墙段优化为超小净距隧道。其中，云庄隧道出口端路段ZK60+960—ZK61+041（YK60+899—YK60+980）优化为无中导双壁式直中墙渐变段81m；ZK60+897—ZK60+960（YK60+836—YK60+899）优化为无中导三层薄壁式直中墙渐变段63m。

2 无中导双壁式直中墙连拱隧道施工技术与措施要点

2.1 无中导双壁式直中墙连拱隧道施工工艺流程

无中导双壁式直中墙连拱隧道按先行洞扩挖、初支—直中墙基础—先行洞仰拱、二衬—后行洞开挖、初支—临时支撑拆除—后行洞仰拱、二衬的总体施工工艺流程组织施工[1]。施工工艺流程如图1 所示。

图1 无中导双壁式直中墙连拱隧道施工工艺流程示意图

2.2 无中导双壁式直中墙连拱隧道连拱段开挖

无中导双壁式直中墙连拱隧道出口端路段（ZK60+960—ZK61+041、YK60+899—YK60+980）围岩级别均为V 级，先行洞与中导洞区域均采用三台阶法进行开挖，初支封闭成环后，再施工直中墙基础[2]。

2.3 无中导双壁式直中墙连拱隧道直中墙施工

2.3.1 施工工艺流程

无中导双壁式直中墙连拱段直中墙施工总体流程：直中墙基础—先行洞二衬—后行洞二衬[3]。

直中墙基础设计高度300cm，施工时一次浇筑高度220cm，剩余80cm 与洞身衬砌整体浇筑，先行洞直中墙部位衬砌厚度80cm，后行洞直中墙部位衬砌厚度55cm，中间夹层5cm 布设排水系统，左右洞独立布设防水板及环向排水管。在中隔墙位置，通过直中墙基础纵向排水管，将衬砌背后围岩渗水引排至中央排水沟。

2.3.2 基础加固处理

直中墙基础开挖后，根据设计要求进行地基承载力检测。若地基承载力达到500kPa，则不进行基础加固处理，反之采用中空注浆锚杆加固基础。

2.3.3 钢筋安装

直中墙两侧各预埋9 根φ114×4.0 钢管，供机电电缆使用。在直中墙与二衬连接处170cm 范围内，设置环筋加强，加强钢筋采用25φ20mm，与原环筋交错布置，加强钢筋伸入直中墙不小于35d。在施工过程中，预先埋设直中墙主钢筋，和二衬钢焊接成整体。

2.3.4 模板安装、混凝土浇筑

直中墙基础分两次浇筑，第一次浇筑高度220cm，基础模板采用定型钢模板，模板安装时在外侧设置斜支撑固定模板，两侧模板间设置拉杆；剩余80cm 基础与直中墙、洞身衬砌同时浇筑，采用全液压模板台车施工。

2.3.5 横撑及拱顶加固处理

直中墙支撑采用10cm×10cm 方木进行横向支撑。根据相关扩挖工况计算结果，直中墙上部以及先行洞右上初支搭接处存在应力集中，需进行加固处理。

3 无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道施工技术与要点

3.1 施工工艺流程

无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道按先行洞开挖、初支—先行洞仰拱、二衬—后行洞开挖、初支—后行洞仰拱、二衬的总体施工工艺流程组织施工[4]。施工工艺流程如图2 所示。

图2 无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道施工工艺流程示意图

3.2 无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道连拱段开挖

无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道出口端路段（ZK60+897—ZK60+960、YK60+836—YK60+899）围岩级别均为V 级，先行洞与后行洞均采用三台阶法开挖。上台阶开挖每循环进尺按80cm（1 榀钢架间距），下台阶开挖每循环进尺按1.6m（2 榀钢架间距），同一榀钢架两侧不得同时悬空[5]。

先行洞开挖时，需由中线向右侧后行洞区域扩挖，扩挖范围为：中间加强层厚度+泡沫减震板厚度。同时，为方便安设中间加强层型钢，先行洞上台阶开挖时加强层顶也需进行适当扩挖，待初支施工时用喷射混凝土回填至设计轮廓。在加强层与未开挖的后行洞岩壁间设置一层厚度为10cm 的泡沫减震板。此外，开挖后行洞时，靠隧道中心线侧预留厚3m 保护岩墙，减弱后行洞爆破对先行洞围岩、初支结构的破坏，保证施工安全，该保护岩墙随后行洞每一台阶开挖完成后，采用松动爆破+机械冷开的方式进行开挖。

3.3 无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道直中墙施工

3.3.1 施工工艺流程

无中导三层薄壁式直中墙施工总体流程为：中间加强层—先行洞二衬—后行洞二衬[6]。

无中导三层薄壁式直中墙加强层设计有两种结构形式：一是型钢+内外层波纹钢板内填充C30 自密实混凝土；二是型钢+内外层钢筋网片+喷射混凝土。

其中，型钢+内外层钢筋网片+喷射混凝土属于隧道常见的施工工艺，此处不作赘述。在型钢+内外层波纹钢板内填充C30 自密实混凝土施工中，需按开挖步距、开挖台阶高度确定型钢与波纹钢模板的分段长度。以洞口段路段Ⅴ级围岩为例，开挖步距0.8m，台阶高度分别为4.06m、2.44m、2.66m、1.80m，加强层型钢随开挖高度分4 节，长度分别为1.517m、2.39m、2.613m、1.76m，波纹钢模板分3 节，长度分别为0.963m、2.56m、2.783m，宽度为0.875m。每开挖一级台阶，即施工相应高度的中间加强层，待下级台阶开挖后，将底部混凝土凿除，漏出型钢端头，进行型钢及波纹钢模板连接。

具体到中间加强层的施工步骤，为上台阶开挖—安装A 单元左侧波纹钢模板—安装A、B 单元型钢立柱—A、B 单元锁脚锚杆、系统锚杆—安装A 单元右侧波纹钢模板—将两侧波纹钢模板与型钢连接成整体—A 单元自密实混凝土浇筑—B 单元钢筋网、初支混凝土—中台阶开挖—安装C 单元左侧波纹钢模板—C、D 单元型钢立柱向下接长—C、D 单元锁脚锚杆、系统锚杆—安装C 单元右侧波纹钢模板—将两侧波纹钢模板与型钢连接成整体—C 单元自密实混凝土浇筑—D 单元钢筋网、初支混凝土—下台阶开挖—安装E 单元左侧波纹钢模板—E、F 单元型钢立柱向下接长—E、F 单元锁脚锚杆、系统锚杆—安装E 单元右侧波纹钢模板—将两侧波纹钢模板与型钢连接成整体—E 单元自密实混凝土浇筑—F 单元钢筋网、初支混凝土—仰拱开挖—G 单元型钢立柱向下接长—E 单元型钢安装—浇筑D 单元三角形基础—E 单元钢筋网、初支混凝土—仰拱、二衬等施工。

按要求做好监控量测工作，确保每一工序均实现设计意图，保证施工质量与隧道结构安全。

3.3.2 锁脚锚杆

连拱隧道采用台阶法开挖。每台阶开挖完成后，及时进行钢拱架架设初期支护、H 型钢接长，在先行洞设置临时支撑，并在钢拱架接长位置进行锁脚锚杆施作，防止围岩内挤及拱脚下沉，保证施工安全。采用2 根φ42×4 钢花管锁脚锚杆，L＝3.5m，纵向间距50cm。

3.3.3 型钢立柱连接

连拱隧道上台阶开挖后，安装型钢，通过连接钢板上预留的φ22mm 螺栓孔，内穿M20 螺母进行连接牢固。针对先行洞HW200×200 型钢顶端、底端与主洞I18 型钢拱架的连接，采取螺栓+焊接方式，针对后行洞HW200×200 型钢顶端、底端与主洞I18 型钢拱架的连接，采取焊接方式。

3.3.4 加强层模板安装

中间加强层采用型钢、波纹钢模板包裹浇筑自密实混凝土施工形式，形成类剪力墙整体结构，提高其稳定性与承载力。其中，波纹钢模板波距为125mm，波高25mm，壁厚3mm。上下、左右两块波纹钢模板安装时搭接12.5cm，通过预留螺栓孔，螺栓+螺帽拼装成整体。浇筑混凝土前，提前按设计要求安装扭紧螺栓螺帽，待安装下一块模板时，拆除螺帽进行搭接连接即可。波纹钢模板采用定位筋定位，精轧螺纹钢对拉拉杆加固。

3.3.5 加强层混凝土浇筑

针对中间加强层40cm 厚C30 自密实混凝土，采取波纹钢模板内灌注自密实混凝土施工方式，施工时在端头模板处预留浇筑口，设置梭槽浇筑。

3.3.6 基础加固处理

连拱隧道直中墙基础开挖后，根据设计要求进行地基承载力检测，若达到500kPa，可不进行基础加固处理，反之需采用中空注浆锚杆加固基础。采用φ25中空注浆锚杆，长3.5～4.5m，间距60mm×60mm（纵×环），梅花形布置，基础设置纵横向钢筋，将锚杆连接成整体，HW200 立柱型钢底端设置一块260mm×260mm×14mm 钢板，采用焊接连接方式，增大型钢底端受力面积。

4 结语

综上所述，为了加快施工进度，解决整体式直中墙连拱隧道施工工序复杂、转换多，直中墙渗漏水等问题，在贵州省六枝至安龙高速公路云庄隧道施工中，将连拱隧道整体式直中墙优化为分层薄壁结构、复合式曲中墙段优化为超小净距隧道，其中出口端路段分别优化为无中导双壁式直中墙和无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道。通过对施工工艺流程、连拱段开挖、直中墙施工等方面的分析研究和现场技术管理，取得了良好的施工效果和社会效益，且在无中导直中墙连拱隧道施工方面积累了一整套成熟的工程经验，可为同类工程提供一定的参考。