大跨径连拱隧道明挖施工技术

董道雷

（北城致远集团有限公司 重庆 401147）

大跨径连拱隧道明挖施工技术

董道雷

（北城致远集团有限公司 重庆 401147）

本隧道工程为高切坡大跨径双连拱明挖隧道，为国内罕见。施工中采用了整体式双连拱衬砌台车工艺，在现场施工全过程中对模板安装、钢筋制安、混凝土浇筑、养护等各个环节实行有效控制，保证了施工质量。

大跨径；连拱隧道；明挖；施工技术

1 方案选择

重庆中环快速干道西政下穿隧道，设计范围为K15+ 150.0～K15+560.0m，全长410.0m，东接回兴立交，西连陡溪立交。

依据城市设计规划，本隧道工程是重庆市中环快速干道的重要组成部分和关键性节点工程，该隧道下穿西南政法大学校园和宝胜大道。

依据地勘资料，下穿隧道工程所处大部分地段表层土体为第四系全新统填筑土（Q4me）及残坡积（Q4el+d1）低液限粘土，多为碎石土和杂填土，厚度为9m～30m，土体结构极其松散，从隧道设计角度看，可采用盾构技术或采用明挖施工技术。

由于受西政校园教学和宝胜路周边建筑楼群的制约，隧道线路走向唯一选定，加之隧道普通段为双向6车道，隧道加宽段为双向8车道，加宽段过渡段按3次抛物线渐变。考虑降低拆迁成本，避免影响西政正常教学秩序，设计采用双联拱结构形式。

采用明挖形式，更容易对洞顶高回填土压力进行隧道结构的设计处理，有利于降低工程造价和降低施工难度，不足之处在于开挖宽度较大，对校园影响较大，施工时必须分段分区域施工；而采用盾构技术则需要引进相应的大型盾构设施，设备投入较大，大跨径的隧道盾构设计将更为复杂，工程造价更高，优点是施工方便，几乎不受周边环境影响。

最后经多方论证，决定采用大跨径整体双连拱明挖结构形式，这样类型的隧道在国内罕见。隧道全长410.0m，其中校区内开挖长度为268.52m，另一部分则穿越宝胜大道，开挖宽度为50.60～137.50m，开挖深度为28.0～30.55m。隧道普通段宽29.5m，双向6车道；隧道加宽段宽36.5m，双向8车道；加宽段过渡段按3次抛物线渐变伸入回兴立交。

2 工程特点

由于临时边坡土体极其松散，稳定性极差，而K15+320～440.0m段左侧隧道边墙外西北侧约25m为西南政法大学第四教学楼，桩基础框架结构；K15+240～280.0m段右侧隧道边墙外西南侧约20m为西南政法大学在建教学楼（行政楼），桩基础框架结构。因此明挖隧道临时边坡根据相应段土层、岩层情况，分别采用放坡、锚喷网支护、桩板挡墙等支护方案。

由于隧道处于填方中，断面大，属于“高切坡，深开挖，高回填”的“三高”工程，施工难度高，施工风险大，且国内尚无先例。因此施工时优化施工方案，精心组织，合理安排及隧道监控量测尤其重要。

本工程地处重庆市渝北区西南政法大学校园核心地带，建设期间，西政校园B1、B2、B5线和宝胜大道均要先后断道施工，要经过两次交通转换，而西政校内师生员工达2万人，校内和宝胜大道的车辆和行人流量大，因此保证西政校区交通通畅和安全文明施工十分重要。

由于土石方爆破震动，机械噪声，弃土、弃料等密闭运输和隧道洞顶回填土进出西政校园等，施工时必须考虑环保措施，尽最大可能降低施工对西政正常教学秩序的影响。

3 主要技术标准

隧道设计总原则是在满足 《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）的前提下，结合地形、地貌、地质、气象、社会人文及环境的基础上，力求安全、经济、适用。

道路等级：城市快速干道，城-A级；

隧道设计行车速度：60km/h；

隧道设计纵坡：0.92%；

设计抗震标准：基本烈度6度，按6度设防，采取7度抗震构造措施；

单洞限界：净高H=5.00m，净宽B=13.5m （三车道）及17.0m（四车道）。

4 施工总体部署

根据工程设计图纸和合同文件的工期要求，为确保西南政法大学正常教学秩序，结合施工现场实际情况，本工程有如下具体部署。

整个隧道施工分为两个阶段：第一阶段先施工隧道两端，即K15+150～340m段和K15+490～560m段；第二阶段施工K15+340～490m段。具体详见图1。

图1 西政下穿隧道工程平面布置示意图

这样划分可确保隧道从进、出口两端向中部推进，可缩短施工工期，确保西政学校师生暑假期间能施工学校中间校园区隧道开挖，并在学校开学前恢复B1线和校园外宝胜大道，实现西政校园B1、B2、B5线和宝胜大道的交通转换，并制定具体的交通组织实施方案。

5 施工技术

本隧道施工难度在于高切破土石方开挖和双连拱隧道整体一次成型施工两个方面。

5.1 临时边坡开挖、支护

由于隧道埋深较大，采用明挖施工将于隧道两侧形成最高达25m的临时边坡。

一般段岩质边坡近1∶0.5放坡，土质边坡按1∶1.5放坡。

K15+320～392.0m段岩质边坡按1∶0.1放坡，土质边坡按1∶1.25放坡，K15+300～320.0m段采用渐变接顺。

K15+300～448.75.0m段西北侧约25m为西南政法大学第4教学楼，为确保教学楼的安全，在K15+392～448.75m段，设置15根1.5×2.0m的抗滑桩，桩顶土质边坡按1∶1.25（392m处）～1.75（448.75m处）放坡。

K15+300～448.75m段临时边坡（靠教学楼侧）中的岩、土质边坡均采用锚喷网临时支护。

边坡施工层面自上而下，边开挖边喷锚，每层施工面开挖不应大于3m。采用XU—100型钻机干法钻孔，严禁用高压水冲洗，以防冲刷坡面。施工时注意洒水降尘。

5.2 隧道结构施工

5.2.1 隧道内轮廓设计要点

根据道路整体布置，左、右幅隧道采取连拱隧道的形式，其中标准路段净空标准按单向三车道布置，行车道宽12.25m；加宽路段净空标准按单向四车道布置，行车道宽15.75 m。

5.2.2 明挖隧道施工工艺流程

测量放线→ 土石方开挖→临时边坡防护→边墙、中墙基础浇筑→基础两侧回填及仰拱回填→双连拱整体台车就位→钢筋制作与安装→衬砌台车外模及端模安装→浇筑混凝土→混凝土养生→移模养护→隧道防排水施作→隧道两侧及拱顶回填→隧道总体及路面和洞顶绿化与地面恢复。

5.2.3 洞口施工

根据洞口现场实际地质、地形情况均采用端墙式洞门，洞顶仰坡采用绿化生态护坡，回填坡面与原地面顺接。

5.2.4 基础处理

本隧道位于山谷回填地段，明挖后要先进行边墙、中墙基础换填、仰拱及充填的施工，然后再采用整体模筑台车进行全断面衬砌整体浇筑。

要求左右洞浇筑进度严格保持一致，并严格控制中墙的侧向位移，确保换填基础嵌入完整中风化岩石内大于0.5m。基础回填工作应待混凝土达到设计要求后均匀对称回填。

5.2.5 防排水施工

本隧道为双连拱明挖隧道，其防排水要求十分高，采取以排为主，因地制宜，综合治理原则进行处理。

（1）在洞口段设置截水沟及护坡防护。

（2）衬砌混凝土采用抗渗标号不得低于S8的防水混凝土浇筑。混凝土采用双掺技术，即混凝土中掺KF-1聚丙烯短纤维及BR型系列增强防水剂（或性能指标相同产品）。

（3）在明洞衬砌及填土之间铺设CW2防水板，二次衬砌施工缝设BW-96型遇水膨胀止水条，沉降缝设E型止水带。

（4）隧道回填防排水

隧道洞身衬砌强度达到设计要求后即可敷设隧道防排水系统，隧道洞身两侧采用碎石土同步回填，并用小型机械夯实，密实度大于93%。洞顶回填土密实度大于93%。在距离洞顶一定的回填高度，设置砂卵石层和粘土隔水层，以防地表水的渗入。粘土隔水层以上采用普通土回填，密实度达到80%（路基范围要求为93%）。

5.2.6 洞身衬砌施工

洞身衬砌混凝土均采用钢筋混土整体结构形式。普通段明洞衬砌厚度为1.0m，仰拱厚度为0.6m；加宽段及加宽过渡段明洞衬砌厚度为1.2m，仰拱厚度为0.8m。洞身衬砌施工时采用双连拱整体台车一次性模注现浇，每次浇筑长度不小8m，以提高衬砌的整体密实性，尽量减少横向施工缝。

（1）钢筋工程

由于本隧道为明挖隧道，跨径大，洞身衬砌台车就位后再进行钢筋制安，而钢筋结构为双层筋，主筋为Φ25、Φ16钢筋（如图2），施工难度较大，因此再衬砌台车前后沿台车拱部圆弧采用Φ25钢筋做成弧形护架，既可作为衬砌台车施工的安全防护架，同时作为钢筋和台车端模安装的操作平台。护架和台车爬梯悬挂密目安全网。

图2 大跨径双连拱明挖隧道钢筋结构图

由于钢筋采用机械螺纹连接，钢筋制作安装过程中，必须严格控制钢筋的配料尺寸和安装预埋位置必须准确。为确保钢筋安装质量，施工中采用了专用的弧形定位块将底层纵向钢筋固定，同时起保护层的作用。安装弧形主筋时，采用正反丝直螺纹连接接头与基础预埋件连接，箍筋与主筋绑扎或电焊必须确保位置准确牢固。

为加快施工进度，确保钢筋安装质量，主筋先在钢筋制作房加工连接成型后再搬运至施工现场，人工配合汽车吊起吊安装成型。因隧道外拱架与外拱模板和钢筋自重较大，在钢筋安装时沿台车拱部均敷设纵向支撑筋以支撑外层钢筋骨架。纵向支撑筋采用Φ25竖向钢筋点焊在纵向底层钢筋上。

隧道边墙、中墙基础纵向水平施工缝采用不锈钢板，安装在拱圈断面中部。不锈钢板采用不锈钢焊条电焊在基础预埋主筋上，每环断开，沿不锈钢内侧设置止水条或止水胶水，确保止水条或止水胶与不锈钢板粘结牢固。

隧道每环均设置沉降变形缝，并安装E型止水带，沿拱圈“O”型断面环向全封闭。

（2）混凝土工程

隧道结构均采用C30防水混凝土，采用先进工艺集中拌合站拌制运输，隧道左右洞身衬砌一次对称浇筑成型。

由于隧道中墙为大体积混凝土，浇筑时施工水化热大，为防止混凝土开裂，在中墙中设置双排Φ32冷凝管，横向间距80cm，竖向间距50cm。

（3）支架系统

本隧道支架系统经过多方论证，为避免常规性双连拱隧道纵向施工缝较多和解决拱顶角丫渗水和漏水的普遍病害问题，采用专门设计的定型全断面双连拱整体式钢模板衬砌台车，如图3所示。

图3 大跨径双连拱明挖隧道衬砌台车总图

该台车是以电动机驱动行走机构带动衬砌台车行走，利用液压油缸调整模板到位及收模的隧道混凝土成型机械设备，该台车具有成本较低，结构可靠，操作方便，可调性大，安全稳定，衬砌速度快，成型面好的优点。本台车左、右洞连拱同时就位安装，同时对称衬砌施工，这是国内首创的施工工艺。台车由模板总成、托架总成、平移机构、门架总成、主从行走机构、侧向液压缸、侧向千斤顶、托架支撑千斤顶、门架支撑千斤顶、台车外模总成和台车外模拱架等组成。

6 结语

本隧道施工中采用了整体式双连拱衬砌台车工艺，在现场施工全过程中对模板安装、钢筋制安、混凝土浇筑、养护等各个环节实行有效控制，保证了施工质量，达到了设计要求和预期目标，为今后施工中类似工程提供了经验。

[1]JTGB01-2003，公路工程技术标准[S].

[2]JTJ042—94，公路隧道施工技术规范[S].

[3]GB50086—2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].

[4]GB50330—2002，建筑边坡工程技术规范[S].

责任编辑：余咏梅

施工经验

用隅撑模板实现异型隅撑与主构件紧密安装

对于平面外刚度较小的钢构件，往往使用成对隅撑来保持其结构稳定，某工程设计要求钢柱楔进隅撑张口处，隅撑螺栓孔高度、中心位置必须和钢柱相应部位高度吻合。实现隅撑与钢柱表面紧贴连接，达到外露构件安装美观的目的。

采用常规方法施工，如果成对隅撑分别焊接在预埋件上，会产生不协调变位，使钢柱不能顺利楔进隅撑张口处；或者安装后隅撑张口与钢柱表面连接不紧密，影响美观。而如果采用成对隅撑先与钢柱连接后再安装，一则缺乏工作面，二则吊装中容易造成结构损伤。可见使用常规方法很难实现设计意图。

施工中做了一个和隅撑与钢柱连接位置完全一样的标准构件，称之为隅撑模板，先将隅撑与隅撑模板安装在一起。之后一起安装成对隅撑，由于隅撑模板完全模拟了隅撑与钢柱的连接空腔，协调了成对隅撑安装时产生的相互变位，消除了偏差影响，很容易实现隅撑与钢柱的紧密连接。隅撑模板重量轻，成对隅撑安装完成后可拆除重复利用。

（摘自《建筑工人》）

Construction Technology Featured with Long-Span,Double Arch,and Cut and Cover Tunnel

The tunnel project under discussion,a high slope cut and long-span double-arch is a hard-to-find project case within China.An overall styled double-arch lining template technology is adopted during the construction which effectively ensures the construction quality that brings under control the entire process including such different construction phases:the scene of the template installation,steel fabrication and installation,concrete pouring,curing and others.

long-span;double arch tunnel;cut and cover tunnel;construction technology

U455.4

：A

：1671-9107（2010）07-0016-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.7.016

2010-4-16

董道雷（1970-），男，国家一级注册建造师，现任北城致远集团有限公司工程技术发展部项目经理。