双连拱隧道施工技术总结

随着我国经济的高速发展，交通基础设施也在高速发展。为解决交通设施占用耕地的问题，在线路设计过程中，长大桥梁、隧道占的比率越来越大。目前我们公司正在从单一的路基工程施工向综合工程的施工发展，经营从单一化走向多元化，在我们公司中标的现有项目中，隧道工程也占有相当大的份额，因此隧道施工技术的学习和总结尤为重要。 一、工法特点

（一）中导洞首先贯通，起到对地质超前预报的作用，使技术人员对隧道地质情况有了全面的初步了解。

（二）此工法与三导洞半断面先墙后拱施工法相比，工序简单，作业空间大，便于大型出碴机械设备进洞施工，可大大提高掘进速度。 （三）本工法可节约两侧导施工时的临时支护材料和人工机械费用，减少开挖费用。 二、施工工艺

（一）工艺原理 1、微震控爆原理

运用微震控爆技术，减少对周围岩体的震动破坏是大跨度隧道顺利施工的关键。

2、新奥法施工原理

隧道施工过程中严格遵循“弱爆破、短进尺、少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”的原则。采用柔性初期支护，并根据监控量测结果及时调整开挖方法及柔性支护参数，指导二衬施工。监控量测是隧道施工必不可缺少的重要环节。

（二）隧道施工工艺流程（见图1） （三）施工方法 1、隧道总体施工方法

整个隧道施工采用中导洞半断面法施工，

中导洞施工采用全断面光爆开挖，ZL40装载机配合8t自卸汽车运碴，正洞采用上下台阶法开挖（Ⅱ类围岩段采用留核心土法），Ⅱ类软弱围岩段以风镐开挖为主，

图1 隧道施工工艺流程

洞口仰坡防护 中导洞开挖及临时支护 中隔墙灌注混凝土 中墙左侧工字钢支撑 中墙顶部防水处理 中隔墙顶部浆砌片石回填 右洞分部开挖或全断面开挖 左洞分部开挖或全断面开挖 仰拱及铺底施工 防水层施工 右洞全断面二衬施工 左洞全断面二衬施工 洞内水沟及其它附属工程施工 路面施工 监控量测 1

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其它段自制简易钻孔台车，人工用7655型凿岩机钻孔爆破，ZL50侧卸式装载机配合太脱拉自卸汽车运碴。混凝土二衬采用自制简易衬砌台车对边墙和拱部一次性衬砌。

2、隧道开挖、支护施工流程

Ⅱ类围岩采用中导坑半断面法施工，先开挖中导洞，中导洞贯通后浇筑中隔墙，然后施作洞口支护，开挖、支护上下行隧道。隧道施工流程见图2，Ⅳ类围岩段左右洞开挖可采用全断面法开挖。

3、微震控爆技术及爆破时对中隔墙的防护

1）爆破的设计 （1）炸药品种的选择 由于炸药爆速对爆破震动有直接的影响，爆速越高爆破产生的震动越大，针对隧道围岩特点，在掏槽眼和崩落眼中选用2＃岩

8,366.89,654Ⅲ9365128Ⅴ79ⅠⅡ10Ⅳ 1、中导坑开挖 5、左洞下断面开挖 8、右洞上断面初期支护 2、中导坑支护 6、左洞下断面初期支护 9、右洞下断面开挖 Ⅰ、中隔墙施工 Ⅱ、左洞仰拱施工 10、右洞下断面初期支护 3、左洞上断面开挖 Ⅲ、左洞二衬施工 Ⅳ、右洞仰拱施工 4、左洞上断面初期支护 7、右洞上断面开挖 Ⅴ、右洞二衬施工图2 隧道施工流程图

石硝铵炸药，在周边眼中选用直径20mm的低爆速光爆炸药。

（2）炮眼布置

在爆破工程中，掏槽眼是产生最大震动速度的部位，因此选用减震效果较好的单楔形掏槽，炮眼水平倾角70度，循环进尺0.6～2.0米，Ⅱ类围岩中，周边眼间距40cm，Ⅲ类围岩中周边眼间距45cm。

（3）装药结构

为了降低作用在炮眼壁上的冲击压力峰值，减少对周围围岩的破坏，同时增加应力波作用时间，周边眼采用空气柱间隔式装药结构，周边眼同时爆炸后，同时在空气柱内激起相向传播的空气冲击波，并在空气柱中心发生碰撞，使应力值增高，同时产生反射冲击波于相反方向传播，其后有又发生反射和碰撞，增加了冲击压力值及应力波作用时间，从而起到减少对周围岩体的破坏和对围岩的保护作用。对于软硬岩层相间地段，岩体内应力场分布不均匀时，相邻炮眼采用正反向起爆相间，使作用在围岩石的压力低与岩石的抗压强度而起到控爆效果。

（4）炮眼单孔装药量

Ⅱ类围岩掏槽眼单孔装药量q＝0.55，崩落眼和周边眼q＝0.35，对于Ⅲ类围

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岩，掏槽眼单孔装药量q＝0.65，崩落眼和周边眼q＝0.40。

2）爆破过程中对中隔墙的保护

（1）爆破设计中对于中隔墙相近的炮眼采用多钻孔、少装药、分段爆破的方法，以减少爆破震动的叠加而产生飞石。

（2）爆破时为防止飞石对中隔墙混凝土表面产生破坏而影响混凝土的外观质量，对中隔墙50米范围内用厚2cm的泡沫塑料覆盖保护。

4、隧道初期支护

隧道采用新奥法施工，初期支护作为永久支护的一部分，是重要一环，主要采用WTD25中孔注浆锚杆及超前管棚作超前支护，I16工字钢支撑及钢筋格栅锚喷支护，洞口Ⅱ类围岩初期支护方式见图3。各类围岩段初期支护方式及参数表1。

暗挖起点 1： nφ108× 6钢花管 L＝20米α = 1 ～ 2°连接筋φ108×6钢花管间距 5 0 c m连接筋L＝ 7 4 c m工字钢拱架图3 洞口Ⅱ类围岩段初期支护(单位:cm)

表1 初期支护参数表

围岩 类别 洞口Ⅱ类 围岩段 Ⅱ类 围段 Ⅲ类 围段 衬砌 类型 超前支护 刚架、径向锚杆 喷射混凝土 S2 拱部采用长20mφ108＊6钢花管，环向间距50cm。 拱部采用长3.5米φ42注浆钢管，环向间距50cm。 拱部采用长3.5米φ42注浆钢管，环向间距50cm。 间距80＊80，长4米WTD25中空注浆锚杆。间距60cm工字钢架。 间距80＊80，长3.5米WTD25中空注浆锚杆。间距75cm格栅钢架。 间距100＊100，长3.5米WTD25中空注浆锚杆。间距100cm格栅钢架。 厚25cm，25号喷射混凝土。 厚25cm，25号喷射混凝土。 厚20cm，25号喷射混凝土。 S3 S4 5、施工过程中受力体系的转换

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隧道施工中因正洞的开挖将拆除中导洞临时支护，同时由于先施工左洞，左洞初期支护拱圈和右洞围岩将分别对中隔墙和中导洞临时支护产生偏压力，施工中受力体系因此发生转换，安全转换受力体系是双连拱隧道施工的重点。受力体系转换方法如下：左洞开挖前在中隔墙右侧用工字钢支撑同时完成中隔墙顶部防水施工，并在中隔墙顶部用7.5号浆砌片石回填或用15×15cm方木支撑中导洞临时支护。见施工过程中临时支护与永久支护受力体系转换步骤见图4。

245 73 7 6 1、中导开挖后形成临时支护受力环；2、左洞开挖后形成的初期支护受力环的右侧作用在中隔墙顶面，同时右洞围岩对中导洞临时支护产生偏压力；3、I16工字钢平衡左洞初期支护产生的偏压力；4、中隔墙顶部浆砌片石支撑左洞开挖后右洞围岩对中导洞临时支护产生的偏压力；5、右洞开挖后形成的初期支护受力环左侧作用在中隔墙顶面，从而使中隔墙受力左右平衡；6、拆除中隔墙右侧的临时支撑体系；7、左右洞二衬和初期支护形成双联拱隧道的封闭受力体系。图4 施工过程中临时支护与永久支护受力体系转换步骤图

6、隧道防排水施工

水道防水采用以“防、排”为主，“防、排、堵、截”相结合的原则，初期支护与二衬之间铺设350g／m2土工布和TQF－1型防水板，在环向和纵向（边墙底部和仰拱中部）设弹簧排水管，以上方法和普通的隧道及其它地下工程大同小异，双联拱隧道防水的关键是对中隔墙处的处理，由于初期支护支撑点在中隔墙顶部，与防水板的铺设互相干扰大，既要保证初期支护牢固的支撑在中隔墙上，又要保证中隔墙处的防水板与正洞

图5 中隔墙顶部钢支撑与排

厚钢垫板槽钢纵向盲沟3层土工布加防水板中隔墙顶面拱部的防水板相互连接成一体，采取方法如下：中隔墙施工时在其顶部设一宽80cm，深18cm的纵向沟槽，沟槽底部设一纵向透水盲沟，上放置一20槽钢，槽

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钢上面焊一2cm厚钢垫板，作为正洞初期支护钢结构的着力点，并与初期支护钢结构焊接，在中隔墙顶面与透水盲沟间铺设3层土工布和一层防水板，为保护防水板，在槽钢和防水板间增设3层土工布。中隔墙顶钢支撑与排水布置见图5。

7、隧道施工过程中的监控量测

隧道开挖后，在应力重分布和应力释放的过程中，围岩呈现出各种状态，如位移、性质变化等，对于大跨度的隧道来说，围岩自稳和成拱能力较弱，施工过程中进行监控量测指导施工，预报险情、调整开挖方式和支护参数，为混凝土衬砌时间提供信息依据，是本工法能够成功、安全的运用必不可缺少的重要环节。

1）主要量测项目

双连拱隧道主要量测项目为：拱顶下沉、围岩收敛、地表下沉、锚杆轴力和钢支撑内外力量测，

2）相对位移量测

(1)相对位移量测包括：拱顶下沉、地表下沉、围岩收敛量测。为了将相对位移控制在允许范围内，本工法采用有限元法计算出数据并结合单跨公路隧道抗限标准确定双连拱隧道抗限标准（见表2）。

表2 双连拱隧道抗限标准

围岩 类别 Ⅱ Ⅲ Ⅳ C1 35 20 15 围岩收敛(mm) C2 35 20 15 C3 55 30 25 C4 60 35 38 拱顶下沉（mm） 120 70 地表下沉（mm） 140 70 (2)施工过程中按设计要求布置测量点，对各项量测所观测到的数据进行认真、详细的记录及整理，绘制出位移（μ）－时间（t）和位移（μ）－距开挖面距离（L）的关系曲线，当隧道净值收敛值的速度明显下降，收敛已达总收敛值的80～90％且水平收敛速度小于0.15mm/d和拱顶下沉速度小于0.1mm／d时可认为围岩基本稳定，可进行二衬施工。当隧道喷混凝土出现明显裂缝或隧道支护表面任何部位的实测收敛值达到抗限标准的70％且收敛速度明显下降时应由回归方程推算出最终位移值，若最终位移值超限，应立即采取补强初期支护措施，并改变支护参数。测点布置见图6。

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不动点压力盒 O测力锚杆 O C1 C3 C2 C4图6 测点布置图

（3）对于洞口围岩不稳定及时进行了钢筋混凝土二衬（厚60cm）施工后测量拱顶下沉和位移收敛无变化。根据量测记录隧道拱顶下沉Ⅱ类围岩段最大值为50mm，Ⅲ类围岩最大值为20mm，地表下沉最大值为洞口段60mm。

3）锚杆轴力和钢支撑内外力量测

锚杆轴力和钢支撑内外力量测分别用电阻式锚杆测力计和支柱压力计进行量测，根据量测结果绘制出围岩压力σ－时间（t）关系曲线图，锚杆轴力σ－深度（L）关系曲线图，并进行处理、分析和运用。 三、质量控制

1、本工法以设计要求及《公路隧道施工技术规范》、《公路隧道工程质量评定及验收标准》为依据进行质量控制。

2、Ⅱ类围岩洞口段掘进进尺以两榀工字钢间距为限，快速安装工字钢支撑并喷锚支护。

3、严格控制爆破质量，多钻眼、少装药，改善装药结构，并根据围岩变化情况及时调整爆破参数。减少对围岩的振动和破坏。

4、认真贯彻ＩＳＯ9002族标准，建立完善的质量管理体系和质量保证体系，对其中开挖、初期支护、二衬、防水关键工序的施工工艺开展QC活动，组织技术攻关，确保工程质量。 四、安全措施

1、建立健全的安全生产体系和安全生产技术措施及组织措施。 2、加强全员过程安全意识教育，并将安全工作始终放在首位。 3、遇地质差、易塌方地段采取慢掘进、强支护的方法；

4、加强监控量测，及时对量测结果进行处理和分析，对于变化异常地段及时采取相应措施。

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