浅谈连拱隧道的设计

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1、浅谈连拱隧道的设计摘要：本文通过详细对比曲中隔墙连拱隧道与直中隔墙连拱隧道在内轮廓、排防水、施工工艺及围岩受力等方血的特性，阐明了曲中隔墙连拱隧道相对于直中隔墙连拱隧道的先进性。关键词：连拱隧道设计开挖工序围岩稳定1.引言随着高等级公路建设的发展，特别是近年来山区高速公路的修建，公路隧道得到了广泛的应用。其形式也多种多样，连拱隧道是其中的一种特殊形式。它的出现对地形复杂的山区高速公路的线形布设，节省总体工程投资有着重要的意义。特别是在山区高速公路修建中短隧道（隧道长W500）中，其具有较大的优势而常被使用。在我省的福泉高速公路、罗长高速公路和三福高速公路中已建成和正在修建的

2、连拱隧道就有25座。但连拱隧道同时也带来了诸如相对工期长，设计繁琐，施工技术要求高等缺点。因此有必要对连拱隧道的设计与施工进一步的深入研究，本文结合我省连拱隧道的建设情况对其进行总结和探讨。2.方案选择在山区高等级公路建设中路线经常遇到穿过小域口或小山鼻的情况，一般存在三种可以选择的方案，即路堑、小间距隧道和连拱隧道方案。只要路基边坡高度等于大于40m,且左右路幅难以拉开形成独立的左右线或拉开（增大）左右路幅需要增加较大的路基工程量时，就可考虑采用连拱隧道的方案。相对于大开挖的路堑方案有着不破坏自然景观和避免高边坡不稳定（指小规模的坍塌）对安全运营造成威胁的隐患。与小间距隧

3、道相比较，连拱隧道对两端接线地形要求不高，接线工程数量小且接线线形较为顺畅，另外在低围岩类别地段（指III和II类围岩）由于小间距隧道对中心岩核处理的技术和施工工艺较为复杂，因此连拱隧道在可靠性、经济性和时间性（指工期）上与路堑和小间距隧道有较大的可比性。连拱隧道的平纵面线形和其长度是其总体方案设计的关键，其平纵面线形一般由公路的总体布置决定的。但在做公路线形的总体设计时也应考虑到隧道结构的特殊性，洞内应具备有良好视距，较少的汽车尾气排放等舒适的行车条件，因此一般情况下连拱隧道的平曲线半径耍求大于等于500m,其长度耍小于等于500m,纵坡不大于5.0%o2.净空轮廓隧道净

4、空除了满足建筑限界和洞内设备安装空间要求外，还应满足技术、视觉和施TT艺的要求。我省修建的连拱隧道的净空轮丿郭有两种类型，即直中墙净空轮廓（如图1）和曲中墙净空轮廓（如图2O直中墙净空轮廓的连拱隧道施工工艺简单，洞内行车道中心线与洞外路基行车道中心线偏离较小，但视觉效果较差。近几年来我国的公路隧道技术有了突飞猛进的发展，建设者们对隧道设计与施工工艺提出较高的要求，所建隧道均应采用大模板钢台车浇筑二衬混凝土以达到二衬内表面整齐光洁。由于连拱隧道一般上长度小于等于500m,采用大模板钢台车一次性资金投入大，而连拱隧道的直中墙净空轮廓与单洞隧道的净空轮廓差异较大，台车的周转利用率

5、低造成较大的浪费。曲中墙净空轮廓的连拱隧道有较好的视觉效果，并且由于其净空轮廓与单洞隧道的净空轮廓并无实质上的差异（设计时可用与单洞隧道相同的内轮廓半径），这样就提高了台车的利用率，节省资金。以往我省的福泉高速公路、罗长高速公路所修建的连拱隧道均采用直中墙净空轮廓，而正在建设的三福高速公路中连拱隧道均采用曲中墙净空轮廓。必须注意的是，曲中墙连拱隧道的左右洞行车道中心线与路线左右幅行车道中心线偏离比直中墙连拱隧道大，因此进出洞口与路基正常段的行车道中心的连接过渡距离相应较长，但可采用路基横断血路幅调整和路曲标线过渡，使其形成顺畅舒适的行车道轨迹。2.结构设计的特点连拱隧道的结

6、构设计主要包括初期支护、二次衬砌、中隔墙和防水层设计。特别是中隔墙的设计直接影响着隧道围岩的稳定、支护的安全性和施工工序,防水层设计关系到隧道的耐久性、运营的安全性和隧道的外观形象。直屮墙连拱隧道和曲中墙连拱隧道由于中墙设计方法的不同，使它们除具有连拱隧道的共同特性外乂具有各自的特点。直中墙连拱隧道的一般结构如图3所示，它与单洞隧道的主要区别在于直中隔墙和排水系统，其中墙在中导洞贯通后即浇筑，它既是初期支护和二次衬砌的支撑点，又是防水层的支撑结构。洞室开挖后初期支护支撑于中墙，而防水层则绕过初期支护与中墙的结合部越过中墙顶与洞室内其他防排水设施形成完整的排防水系统，中墙的中

7、央纵向每隔…定间距埋设竖向排水管以排除中墙顶凹部的积水。中墙与中导洞之间的空洞是待初期支护和中墙防水层施工完成后回填。根据上述直中墙连拱隧道结构的特点决定了它存在着两个较为明显的缺点，其一由于中墙与中导洞z间的空洞得不到及时的回填造成开挖时毛洞跨度增大，B/H值变大（其中B为毛洞跨度，H为毛洞高度）使洞周围岩处于较为不利的受力状态，从而影响施工安全和进度。在回填空洞吋由于受支护等因素的干扰施工时往往没办法回填密实，这就给运营安全留下了隐患。其二由于部分围岩裂隙水经中墙顶凹部通过排水管排入排水沟，这样一来容易造成凹部