黄土双连拱隧道施工技术要点浅析

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1、黄土双连拱隧道施工技术要点浅析中铁十一局集团四公司夏伟云摘要：双连拱隧道因具有其不可替代的优点而越来越普遍，但双连拱隧道的施工技术还很不完善。本文阐述了黄土双连拱隧道的一些重要施工工序，分析了黄土双连拱隧道在施工过程中应特别注意的诸如施工用水的控制、开挖方式及开挖机具的选择、中隔墙施工、监控量测等施工技术要点。[关键词]黄土双连拱隧道施工技术要点浅析1概述1.1工程概况王家会连拱隧道位于山西省柳林县境内，是青岛至银川国道主干线山西省离石～军渡段高速公路的一项重点工程，起讫里程K3+590~K3+802.5，全长212.5m，属双连

2、拱隧道，是目前国内最长的黄土双连拱隧道之一，设计车速80Km/h，隧道建筑限界净高为10.25m，行车道宽为7.5m，限高5m。中隔墙的断面结构形式采用经改进和优化的复合式曲中墙，中隔墙厚2.6m；隧道衬砌为曲墙式复合衬砌，初期支护采用喷、锚、网、钢拱架支撑、格栅钢架支撑；并增加超前小导管或超前锚杆预加固措施，隧道洞口浅埋段采用Ф108长管棚超前支护（见复合衬砌支护参数表）。复合衬砌支护参数表1.2地质概况隧址区位于晋陕黄土高原吕梁山脉中低山区，基岩全被黄土覆盖，隧址区地层主要为第四系上更新统马兰组（Q3m），浅灰黄色黄土（亚砂土

3、），中更新统离石组（Q2L），浅棕红色黄土（亚粘土、亚砂土）组成，硬塑～坚硬状，柱状节理发育，夹古土壤层及钙质结核层；微地貌为黄土梁、陡坎、冲沟，冲沟多呈“V”字型；地表水主要为大气降水，地下水埋藏较深。1.3施工工序简介本隧道采用最为安全的三导洞法施工方案，即中导洞先行，进行超前开挖，双侧导洞随后跟进的方案。主要施工工序如下（见施工工序示意图）：（1）中导洞施工：开挖中导洞；施工中导洞初期支护；浇筑中隔墙；（2）左侧主洞施工：开挖左侧导洞；施工左侧导洞初期支护；回填中隔墙右侧；开挖左侧主洞上半断面；施工左侧主洞顶部初期支护；开挖

4、左侧主洞下半断面；浇筑仰拱及二次衬砌；（3）右侧主洞施工：开挖右侧导洞；施工右侧导洞初期支护；开挖右侧主洞上半断面；施工右侧主洞顶部初期支护；开挖右侧主洞下半断面；浇筑仰拱及二次衬砌；2施工技术要点2.1施工用水的控制施工用水的控制贯穿在施工的全过程，对黄土隧道而言，黄土的含水量大小对施工的影响很大，直接影响围岩稳定、开挖安全、初期支护稳定以及二次衬砌的变形。本隧址区的黄土主要是亚砂土和亚粘土组成，当受水浸湿后黄土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉，这是黄土的湿陷特性。一般而言，隧道工程的受力特点是以支护结构作为承载主体，围岩对支护

5、结构的变形起约束作用，或者是以围岩为承载主体，支护结构限制围岩向隧道内变形。由于本隧道的围岩类别属Ⅱ类、Ⅲ类的黄土，受力特点要复杂得多。但是围岩的承载能力越高，它给予支护结构的主动压力越小，这是无庸置疑。这就要求我们在施工过程中尽量保护好围岩的原有结构，提高围岩的自稳能力（即承载能力），这也是新奥法施工的精髓。对于黄土围岩而言，水的控制对提高围岩的自稳能力是至关重要的。有经验表明，如果在开挖中（未初期支护）没有控制好施工用水，使其肆意横流，轻者使工作面的地面黄土浸水成淤，不利于施工作业；甚者是围岩因浸湿而湿陷失稳，导致局部坍塌；更

6、有甚者围岩因水浸泡自稳能力不断丧失，导致大坍方直至冒顶；即使隧道在开挖后已施作初期支护，如果没有控制好施工用水，使水浸入边墙或隧底，初期支护两侧拱脚的基础就会因水湿陷，承载能力不断下降直到完全丧失，最终会导致初期支护拱墙豉涨、拱顶下沉、周边开裂等危害。施工中对水的控制应该在每道工序中加以注意，开挖施工中要少用水甚至不用水，这只要改变开挖机具即可做到；开挖后在初喷混凝土施工时，为了清洁岩面，我们往往是用高压水和高压风吹洗岩面，但对于黄土围岩而言，用高压水来清洗岩面会使围岩初喷面软化，初喷混凝土与围岩的粘结极为薄弱，因此要避免用水来清

7、洗岩面；在施作注浆锚杆、砂浆锚杆、中空锚杆或超前小导管时需对孔眼注浆（或砂浆），为减少浆液中水对围岩的破坏作用应该尽量降低浆液（或砂浆）的水灰比，在浇筑仰拱混凝土时也应该严格控制混凝土的坍落度（即控制水灰比），加强对混凝土的捣固，避免隧底围岩因水湿陷而沉降。还有一点必须提醒的是，洞室开挖前务必做好洞口的防排水措施，以防雨季的雨水流入洞内，造成不可挽回的损失。2.2开挖方式及开挖机具的选择双连拱隧道与分离式隧道相比较，双连拱隧道开挖跨度大，本隧道的跨度就大于22m；隧道埋深浅，多次开挖必然导致围岩受多次扰动，尤其是中隔墙顶部，多次扰

8、动后在施工后期承载着巨大的围岩压力，稍有不慎易引起隧道围岩坍方；双连拱隧道施工工序较多，结构特殊又复杂，且结构受力状态变化频繁，施工技术难度大；但双连拱隧道有着一个最大的优点是：它避免了隧道洞口桥隧或路隧分幅即避免了线路从整体到分离再到整体的复杂转