木匠沟连拱隧道设计

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1、公路隧道2012年第1期(总第77期)木匠沟连拱隧道设计刘贵有朴忠源陈维杨忠(吉林省交通规划设计院长春130021)摘要珲春至乌兰浩特高速公路中的木匠沟隧道，是吉林省第l座高速公路连拱隧道。在该隧道设计中，考虑季节性冰冻地区的特点，采用了连拱隧道曲中墙结构型式，不仅优化了连拱隧道的结构受力，而且较好地解决了中墙处的防排水问题。关键词连拱隧道曲中墙设计施T围岩受断层破碎带的影响，节理裂隙发育，风化剧1工程概况烈，大部分呈碎石或砂砾状，且垭口地段为地表水与1．1隧道方案选择地下水汇集地带，围岩稳定性差。高速公路穿越木匠沟垭口时，考虑路线走向、地隧址区地下水主要

2、为第四系孔隙水和基岩裂隙形、地质、施工等诸因素，对该垭口做了3种穿越方水，主要接受大气降水、降雪补给。案，即路堑、分离式隧道、连拱隧道3个方案。①如1．4主要技术指标果采用开挖路堑方案，尽管路中线处最大开挖深度只公路等级：山岭高速公路双向4车道；有28m，但两侧边坡开挖后最大高度已达65m，这样设计速度：80km／h；无论是从边坡的稳定性、环境保护、行车安全和施工建筑限界净宽：2×(2×3．75+2×0．50路缘带等方面均是不可取的。②从该垭口处的地形条件分+2×0．25余宽+2×0．75检修道)一21．Om。析，如果采用分离式隧道方案，由于垭口狭窄，路线

3、分2建筑限界及净空内轮廓设计幅后必有一幅隧道长度增加很多，再加上路线分幅增加的工程量，从经济造价上看也是不合适的。因此，本设计隧道的有效净宽为10．50m，有效净高为从环境保护、经济造价和安全可靠等方面综合考虑，5．Om。在满足上述净空限界标准的同时，还考虑了以双向4车道连拱隧道方案穿越垭口是比较合适。照明、排水、电缆槽的设置等对空间的需求，同时衬1．2工程概况砌内轮廓的形状和尺寸还考虑了结构受力的特点以木匠沟隧道是吉林省第l座连拱隧道，隧道总长及便于施工等因素。在隧道内轮廓设计过程中，原为2X258．936=517．872m，隧道按新奥法理论进行洞设计方

4、案选用了目前国内修建连拱隧道普遍常用的身结构设计，全隧道均为浅埋，隧道洞顶最大埋深约为直中墙断面形式(图1)。直中墙的连拱隧道施T工21m，洞口段围岩极为破碎，两端洞口均采用长明洞，入艺简单，洞内行车道中心线与洞外路基行车道中心口、出口处明洞长均为50m，隧道围岩均为Ⅲ级。线偏离较小。但直中墙连拱隧道的也有其缺点：中隧道平面位置位于直线段上，纵断面为单向上隔墙的受力不对称；视觉效果差，对驾驶员易形成坡(按路线前进方向)，坡度为+0．89／6。“边墙效应”；特别是中墙顶渗漏水的质量通病对于1．3隧道工程地质概况东北季节性冰冻地区来说，显得尤为不利。隧道进口侧

5、山体平缓，自然坡度10。；出口侧山体自然坡度1O。，局部较陡，起伏不平；垭口两侧山坡坡度15。～25。，山体形态复杂，呈残积、坡积型低山地质／一特征。区内地层岩性较简单，表层为残积、坡积覆盖层，以花岗岩风化砂及残积土为主，下覆为华力西晚，=一—————一期钾长石花岗岩，呈黄褐色中～粗粒结构，块状构造。根据物探结果，沿路线有一条大致平行路线的图1连拱隧道常用直中墙断面形式断层破碎带，宽度5～8m，主要由破裂岩组成。隧道为了克服直中墙连拱隧道的上述缺点，借鉴连·34·刘贵有木匠沟连拱隧道设计拱隧道设计的先进经验，最后采用了曲中墙断面形安全保护下，然后全隧道模筑

6、钢筋混凝土中隔墙。式(见图2)，曲中墙结构受力更加合理，二次衬砌的连拱隧道采用双侧壁导坑法开挖，主洞采用环形开全环向整体式浇筑不但较好地处理了直中墙连拱隧挖中心留核心土法，上部留核心土支挡开挖工作面，道的中隔墙的不对称受力，而且将连拱隧道两关联有利于及时施作拱部初期支护以加强开挖工作面的的洞室按两个独立的单洞考虑，防排水左右洞各成稳定性，核心土以及下部开挖在初期支护的保护下体系，完全类似于单洞隧道，较好地解决了中墙处的进行，施工安全性好，一般环形开挖进尺为0．5～防排水问题。1．0m，不宜太长，下台阶长度为开挖洞径的1．5倍。在施工开挖时，应采用机械开挖、

7、弱爆破或光面爆破，严禁大强度爆破。在施做初期支护时，根据其洞室软弱围岩稳定时间较短的特点，须及时施做初期支护等，并根据围岩监控量测结果以观察拱顶下沉和拱脚收敛情况，若变形速率值突然增大，除加强初期支护外，必须立即封闭仰拱。系统锚杆均采用有图2连拱隧道曲中墙断面形式压中空注浆锚杆，通过压力注浆使未胶结的围岩形经过对各种衬砌内轮廓形式和参数的优化，选成整体和一定厚度的承载圈以提高自身承载能力，择了净宽10．60m，净高7．10m的单心圆R一最终根据围岩监控量测结果，在初期支护趋于稳定5．474m的圆弧拱形式，钢筋混凝土曲中墙断面最薄的条件下，全断面模筑二次钢筋

8、混凝土衬砌。施工处厚度为1．8m。开挖顺序如下：1、先行中心导洞上