维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第２期 ２００７年６月 湖南交通科技 Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．２ ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｎ．２００７ 文章编号：１００８—８４４Ｘ（２００７）０２—０１０２—０３ 双向四车道高速公路连拱隧道的施工方法 彭丽君 （湖南省路桥建设集团公司，湖南长沙４１０００４） 摘要：双向四车道高速公路连拱隧道的开挖，在Ⅱ一Ⅳ类围岩中应用正台阶法大断面开 挖，双主洞拉开适当距离同时平行并进，后行洞上台阶开挖在先行洞二次衬砌前进行。这种开 挖方法在工程地质构造复杂，变化无常的清况下，取得了理想的开挖效果。 关键词：连拱隧道；正台阶大断面开挖法；双主洞梯次并进法 中图分类号：Ｕ ４５５ 文献标识码：Ｂ Ⅲ类浅埋１３０ ｍ、ＩＩ１类深埋１９０ ｍ。ＩＩ、ＩＩ１类围岩共 计４９０ ｍ，单洞长９８０ ｍ，按设计须在９８０ ｍ的洞段 中采用侧壁导坑超前开挖法施工。 １．１，２岩性与构造特点分析 近年来，我国高速公路建设发展异常迅猛。许 多路段穿插在崇山峻岭之间，因此隧道构造物越来 越多和越来越长。由于受地形限制和设计要求，有 些地段布线十分困难，采用双连拱隧道的形式是一 种解决问题的有效手段。本文介绍的连拱隧道施 工，根据连拱隧道的特点和具体工程地质条件，选用 正台阶大断面开挖法，在各类围岩中取消侧壁导坑 超前开挖法。中导坑在各类围岩中均采取全断面开 挖，并在贯通后再浇筑中隔墙。连拱隧道的两主洞 工程地质主要为红褐色，粉、细粒结构的砂岩， 钙质胶结的砂岩与泥质胶结的砂岩互层，薄一中厚 层构造，水平产状，节理裂隙很发育，倾角缓，围岩类 别Ⅱ一Ⅳ类。 水平产状的砂岩，且层厚较薄，开挖中极易产生 离层掉顶，围岩软硬互层，形成排骨状结构，开挖后 运用台阶法梯次平行并进，后行洞上台阶开挖后，再 进行先行洞二次衬砌施作。施工实践证明本文的施 工方法是经济合理的。 稳定性差。山间冲沟谷地和浅埋段是大气降水渗透 的地质条件，地表起伏多，差别较大，洞顶覆盖深浅 多变，开挖过程围岩变化的随机性大。 ｌ 工程地质和连拱隧道特点 １．１工程地质特点 上述这类地质条件决定了其开挖顺序，应由上 而下分层开挖，必须使失去约束的围岩能及时处于 受控状态。开挖方法必须适应围岩变化不断的特 蓖麻溪、大溪２座隧道位于湖南省吉首市近郊 的河溪镇区内，是２座双向四车道高速公路连拱隧 道，全长（单向）分别为４９５ ｍ和２２０ ｍ，以蓖麻溪隧 道为例介绍工程地质特点。 １．１．１围岩特点 隧道处于冲沟与山间谷地交汇处，隧道所通过 的地段起伏较大，影响到围岩类别和埋深的变化。 从Ⅳ类围岩段中突然变为数十米的Ⅱ类围岩，而后 又由Ⅱ类围岩一下变为Ⅳ类围岩。有的洞段由浅埋 点，显然正台阶开挖法是较合理的方法。 １．２连拱隧道开挖的特点 １）２主洞的主要受力结构的初期支护拱，共同 落在中隔墙上或说都从中隔墙顶起拱。中隔墙成为 ２主洞的间壁墙，承受着开挖后产生的全部压力。因 此，在开挖过程中保持中隔墙的稳定是开挖的关键。 ２）中导坑必须首先贯通，才能进行中隔墙的浇 筑。中隔墙达到设计强度后主洞才能开挖，中导坑 是隧道施工的控制性工程，必须创造条件先期进洞。 变深埋，再变浅埋。从进口（常德端）向前的围岩类 别走向：Ⅱ类浅埋一Ⅲ类浅埋一Ⅲ类深埋一Ⅳ类围 岩一Ⅱ类围岩一Ⅳ类围岩一Ⅲ类浅埋一Ⅲ类深埋一 Ⅲ类浅埋一Ⅱ类浅埋并偏压。 设计侧壁导坑里程长，２隧道Ⅱ类围岩１７０ ｍ、 ３）中隔墙顶上方２ ｍ范围内的岩体，它要经受 ３次扰动（中导坑和左、右主洞开挖），这部分岩体同 中隔墙一起承担着主洞开挖产生的压力，同时还起着 由两拱连体段向分离拱段的过渡作用。开挖中保护 收稿日期：２００７—０５—０７ 作者简介：彭丽君（１９７２一），女，工程师，主要从事工程施工与管理。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２期 彭丽君：双向四车道高速公路连拱隧道的施工方法 ｌＯ３ 这部分岩体稳定，使其与中隔墙共同承担起墙、柱、梁 的支撑作用，这是连拱隧道开挖的重中之重。 ４）开挖过程２主洞只有一墙之隔（中隔墙），墙 断面开挖后，失去约束的围岩及时处于受控状态，在 上断面的诸问题能得以及时处理等，这是选择开挖 方法的关键，也是工程的主要矛盾。正台阶开挖法 有利于开挖，有利于支护，有利于适应围岩变化，有 利于处理上断面诸方面的问题等已为实践所证明是 厚１．２ ｍ（最薄处）开挖时，先行洞不对中墙产生不 良影响，后行洞开挖时与邻洞侧处于完全悬空状态 的情况下，对先行洞不产生不良影响，对开挖施工的 要求高。 ５）连拱隧道开挖相互干扰大，组织管理复杂， 安全问题突出。 从工程地质特点和连拱隧道开挖特点中可见： 合理的方法。 ２ 正台阶开挖的施工方法和步骤 本工程采用的开挖方法和步骤是运用利于洞身 稳定和便于支护的正台阶大断面开挖法，采用钻眼 爆破的掘进方式。左、右主洞的开挖步骤见图１。 离层掉顶、软硬互层失稳，后行主洞开挖一侧悬空、 中墙上方岩体的稳定、围岩变化的适应等方面的问 题，都处在隧道开挖断面的上半断面。如何使上半 中导坑采用全断面开挖首先贯通，其方法步骤不作 介绍。下面介绍主洞的开挖方法和步骤。 ］ — ４ｍ １Ｏ０ｍ ３ ｍ ・①先行洞上台阶开挖 ②后行洞上台阶开挖 ③先行洞下台阶半幅开挖 ④先行洞下台阶另半幅开挖⑤先行洞仰拱、二次村砌 ⑥后行洞下台阶半幅开挖 ⑦先行洞下台阶另半幅开挖 ⑧先行洞仰拱，二次村砌 图１主洞开挖步骤 ２．１开挖顺序 墙、梁的作用，这是连拱隧道开挖的关键。对此，在 中隔墙首模达到设计强度后，主洞开始开挖施 工。２座隧道的主洞均采用正台阶法单向独头掘 进。先行主洞开挖向前推进不小于５０ ｍ（根据围岩 各类围岩中均采取多打眼，沿开挖轮廓线按炮眼距 ２Ｏ～４０ ｃｍ或采取在两炮眼中间增打空眼（不装 药），眼距离为４０ ｃｍ内，以此起到贯穿裂隙的导向 情况确定２主洞相对距离），后行洞开始进洞。单 洞上台阶开挖１００ ｎｌ左右，开挖下台阶。上下台阶 掘进１００ ｍ左右，并在后行洞上台阶开挖后二次衬 砌施工，以确保二次衬砌免受后行洞上台阶开挖的 作用，装药形式为空气间隔装药。爆破后人工修整 使其保持良好的轮廓形状。先行洞要为后行洞开挖 创造良好条件，先行洞开挖后除严格按设计进行支 护外，还必须用注浆的方法将中隔墙顶与岩层间的 影响和最大限度的发挥初支材料的潜力。即使出现 对邻洞不良影响也便于处理。如二衬后开，一旦出 现开挖误差影响防水层和二衬，那就是难以处理的 内伤隐患。 空隙注满浆液，对中隔墙顶２ ｍ受扰动的岩体用渗 透注浆的方法进行加固，确保后行洞开挖不出现不 良影响。 ２）洞身Ⅱ、Ⅲ类浅埋及Ⅲ类围岩加强段的施 工。在超前支护的保护下，按设计断面开挖上台阶， 采取浅密打眼、轻弱装药、短尺推进、快强支护、稳打 稳扎、步步为营的方法施工，开挖进尺每掘１．２～ １．５ ｍ。当围岩破碎时可采取上台阶弧形开挖，并用 在Ⅱ、Ⅲ类围岩中开挖施工，分别在超前长管 棚、超前小导管和超前锚杆超前预加固的掩护下，采 用钻爆法大断面开挖，Ⅲ、Ⅳ围岩采用光面爆破方式 掘进。 ２．２各类围岩段的开挖方法 风镐、羊镐等工具人工辅助施工。 ３）洞身Ⅲ类围岩段的开挖施工。在设计辅助 施工措施的保护下，按设计断面开挖上台阶，采用光 １）中隔墙顶端２ ｍ的岩体是同中隔墙共同支 撑，由于主洞开挖而增加的岩石压力的承载体，该部 位的岩体它将经受３次扰动（中导洞和２主洞开 挖）。减少对这部分岩体的扰动，使其承担起柱、 面爆破方式掘进。周边眼的间距不大于０．４ ｍ，其 它炮眼间距不大于０．７ ｍ，装药系数不大于０．４。采 维普资讯 http://www.cqvip.com １０４ 湖南交通科技 ３３卷 用空气间隔装药，非电毫秒雷管微差爆破方式，每掘 进尺２～３ ｍ，上台阶超下台阶不小于６０ ｍ，下台阶 采取半幅轮替开挖，每掘进尺３．５～４．５ ｍ。 ４）１Ｖ类围岩采用长台阶法开挖，上台阶超下台 用预留光爆层的方法，采用多打眼（孔距一般２０～ ４０ ｃｍ左右）、少装药、放小炮的施工方法作业，也可 在光爆眼中间增打空眼（其方法如前所述）。无论 采用哪种方法，中墙顶以上的一段岩体的装药均采 用空气间隔装药，非电毫秒雷管微差爆破技术。 ５）两开挖面的距离主要根据围岩情况、施工方 法、减少施工干扰、保证安全等方面确定，通常在５０ 阶不小于６０ ｍ。运用光面爆破技术掘进，每次进尺 ３．５ ｍ左右。下台阶开挖循环进尺为４．０ ｍ左右， 必须控制好装药量，尤其是周边眼。 ３ ２主洞正台阶梯次并进开挖的可 行性 ｍ左右。实践中证实，在３０ ｍ以外施工面爆破对另 洞开挖不产生影响。 ６）在支护上适当加强，如超前小导管或超前锚 梯次平行同时开挖，是指２个主洞拉开一定距 离后同时开挖的方法。梯次同时开挖，如在安全上 未因施工工序先后而引发的安全问题，在质量上不 产生因拉开距离同时开挖出现不合规范要求的质量 问题，那就是最经济最合理的开挖方法，现对其可行 性分析如下： １）连拱隧道的质量实际上是对中隔墙及其顶 端的一段岩体的稳定和保护。如何处理好因工作面 多而集中（两洞两连）造成的施工相互干扰的问题， 其它都是与分离式隧道无很大差别。中隔墙是在中 导坑内浇筑，中隔墙的两侧均有２ ｍ的导坑空间，采 用正常的光爆技术掘进，因有较大的空问缓冲，不会 影响中墙稳定。 ２）中隔墙顶岩体开挖轮廓线是沿中隔墙顶边 棱角标出，炮眼沿轮廓线标定（周边眼），为保护中 墙顶免因爆破影响中墙顶侧（因中墙是曲墙，顶边 厚度最小），在中墙上方约１５ ｃｍ打一不装药的空 眼，以割断爆破裂隙的贯通。轮廓线上的其它炮眼 按光爆进行钻爆，能有效保护中墙。 ３）中墙上２ ｍ岩体关系到隧洞的稳定，该段可 根据围岩情况选用不同的方法，对硬岩采用沿开挖 线钻一段紧密相邻、互相平行不装药的炮眼，人为地 提供一个易于破裂薄弱面，隔开其它炮眼爆破时的 爆炸应力和裂缝的传递，保护岩体的稳定。 ４）对风化严重、节理裂隙发育的泥质砂岩，运 杆适当加密，钢筋网格适当缩小或网片适当搭接，钢 拱架连结筋，系统锚杆等适当加密，对出现扰动的部 位，初支后定点注浆，为后行洞开挖创造条件。后行 洞开挖后照上述方法施工，为工程安全提供保障。 蓖麻溪、大溪２座隧道的施工实践，在６６０ ｍ的 （明洞不在内）中隔墙段、２主洞先后同时开挖，尤其 是后行洞开挖，在中隔墙完全处于悬空状态的情况 下，没对邻洞中隔墙产生不良影响，没有出现因开挖 方法原因出现任何问题。实践证明了正台阶开挖 法，２主洞适当拉开距离同时开挖是可行的。 ４ 结语 本双连拱隧道施工运用中导坑贯通后，从进洞 端依次浇筑中隔墙，主洞采用正台阶开挖法。２主 洞拉开适当距离，同时平行开挖；后行洞上断面开挖 后，再进行先行洞二次衬砌施作，在质量、安全方面 没有任何问题，使工期缩短，大大降低了 肖耗，可以 说开挖方案和方法是成功的。 参考文献： ［１］关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．北京：人民交通出版社， ２００３． ［２］周应麟，张运良．隧道穿过软弱夹层地段施工技术［Ｃ］．湖南交 通科技，２００５，（２）． ［３］Ｊ．ｒＪ ０２４—９０，公路隧道施工技术规范［Ｓ］．