公路双连拱隧道中导洞施工技术措施

宋建华

0 引言

双连拱隧道通过减少隧道线间距，大幅缩短地形困难地段靠山一侧的隧道长度，有效地节约投资，越来越广泛地被应用于山区隧道施工;但其与分离式隧道相比，工序复杂，且对围岩多次扰动，大大增加了难度，因此施工中如何控制围岩变形、保证中墙应力平衡，防止中墙渗漏是双连拱隧道施工的重点和难点。

1 工程概况

元磨高速公路老苍坡5号隧道全长315 m，为带中墙的整体式双跨连拱结构隧道;单跨净宽10.24 m，净高7.2 m。单跨采用单心圆，边墙侧为曲线，中墙为直线，中墙厚2.5 m，最大开挖跨度24.58 m，隧道最大埋深55 m;隧道结构断面见图1。隧道穿越三迭系路马组地层，为紫灰、紫红色泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩夹薄层砂岩为主;进口为紫灰色泥岩夹砂岩，中部为紫红色泥岩夹泥质粉砂岩，属Ⅳ，Ⅴ级围岩;隧道支护参数见表1。

图1 主洞隧道与中导洞断面图

表1 隧道支护参数表

2 施工工艺流程

双连拱隧道采用中导洞法施工;先贯通中导洞，浇筑中隔墙混凝土，后开挖正洞，因正洞开挖对中隔墙干扰次数多，因此合理安排施工工序和施工步序确保中隔墙的稳定是双连拱隧道施工的关键。双连拱隧道施工工艺流程为:施工准备→中导洞开挖→中隔墙施工→左洞上台阶开挖→左洞上台阶支护→左洞下台阶开挖→左洞下台阶支护→左洞二次衬砌→右洞上台阶开挖→右洞上台阶支护→右洞下台阶开挖→右洞下台阶支护→右洞二次衬砌。

3 施工技术措施

3.1 中导洞洞口段施工

隧道洞口位于岩层破碎浅埋地段，洞口施工要遵循“早进洞、少扰动、强支护、早衬砌”的原则;先做好边仰坡和洞顶天沟等防排水设施，然后施作φ108长管棚，洞口拱部180°范围内采用φ42小导管预注浆加固;采用台阶法施工洞口段，上半断面先进洞。

洞口段施工关键:1)隧道洞口仰坡的滑坡、片落或坍落;2)隧道洞口附近路堑边坡的滑坡、崩塌;3)仰坡与隧道顶板交叉部位的坍塌;4)隧道顶板的冒顶;5)隧道洞口段的下沉;6)洞口段控制爆破;7)监控量测和超前地质预报。

3.2 中导洞开挖及支护

1)开挖断面设计。根据中隔墙结构尺寸，并考虑施工中隔墙的作业空间，确定中导洞的开挖尺寸为:宽5 m，高5.8 m，拱部为R=2.3 m的半圆弧。开挖断面见图2。

2)开挖。根据隧道洞口段的围岩级别及稳定性，并考虑施工作业方便，将中导洞分上、下两步开挖:先开挖上半断面，底部预留1.5 m～2 m高;待中导洞贯通后，采用跳槽开挖下半断面，初期支护紧跟。中导洞出碴采用装载机装运，无轨运输;施工中2×37 kW轴流风机压入式通风。

图2 中导洞开挖断面图

3)支护。开挖前采用φ42 mm、厚4 mm小导管注浆进行超前支护，小导管长3.5 m，环向间距为50 cm，小导管外插角控制在4°～5°;掌子面开挖后支护紧跟，先喷初喷2 cm～4 cm厚混凝土封闭岩面，挂φ8 mm钢筋网(20 cm×20 cm或15 cm×15 cm)，并安设格栅(型钢)拱架，再复喷至设计厚度。

3.3 中隔墙施工技术措施

1)施工工序。测量放样→基础开挖→钢筋安装→模板安装→中隔墙基础混凝土浇筑→脱模→养护。

2)施工方法。a.基础开挖:按照测量交底由出口向进口方向清碴至基底标高。b.钢筋加工及安装:钢筋在钢筋加工场地集中加工，由载重汽车运至施工现场，人工进行安装;单面焊搭接长度为10倍主筋直径，双面焊搭接长度为5倍主筋直径。c.模板安装:模板设计为30 cm×100 cm钢模板，并设企口防止漏浆;模板安装保证接缝严密、平顺，并做好加固措施，安装好后及时涂刷脱模剂。d.混凝土浇筑:中隔墙混凝土施工受作业空间限制，采取由洞内向洞口方向倒退进行的方法浇筑混凝土;混凝土采用泵送施工，12 m一个循环;试验室安排专人对混凝土入模质量、混凝土坍落度进行现场控制，浇筑过程中加强振捣，随时检查模板的稳定情况，并严格按照中隔墙基础施工图控制混凝土顶面标高。e.脱模及养护:在浇筑中隔墙混凝土时，留置同条件试块并记录温度，在达到混凝土养护时间后，根据混凝土同条件试块强度来确定二衬的拆模时间。混凝土脱模后及时养护，根据规范规定:采用硅酸盐水泥拌制的混凝土，其养护时间不得小于7 d;掺有外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14 d。当环境气温低于5℃时不应浇水。

3)中隔墙顶部三角区密实性控制。顶部三角区指在中隔墙顶部和围岩紧贴过渡的一个三角区域，见图3。由于中隔墙直接传递两侧围岩和结构的对称受力，三角区又是中隔墙顶部的一个应力集中区域，在浇筑混凝土过程中，操作原因或混凝土工作性等原因都会使得顶部出现空隙，这样就会形成一个围岩受力传递的盲区，会因为中部空隙导致量测围岩受力不均出现扰动或垮塌现象，因此中隔墙顶部三角区混凝土的密实度是中隔墙质量控制的重点。

通常对中隔墙顶部三角区混凝土密实性控制的方法有膨胀混凝土结合注浆法控制和使用喷射混凝土控制法。

图3 中隔墙顶部三角区示意图

选择注浆法可以满足密实性要求，但施工工效低，且由于中隔墙和围岩交界处缝隙较大，容易出现漏浆现象，注浆压力较难控制，经讨论决定采用喷射混凝土补强的方法进行施工。

喷射混凝土后期补强施工方法为:在浇筑完成中隔墙混凝土后，留置5 cm～10 cm空间，然后使用喷射混凝土逐层喷射，先左侧后右侧，使用喷射混凝土两侧补强后，采用取芯方法验证，混凝土的强度和密实性都可以满足设计要求;从实践对比来看，工效比注浆法要高出近2倍。

3.4 防渗漏措施

1)为防止中隔墙施工缝的渗漏水，在中墙顶部两侧及每模施工缝设置纵向、横向橡胶止水带，并与主洞施工缝止水材料顺接。2)中墙顶部混凝土施工呈凹槽形，并沿线路方向按主洞设计钢支撑的间距埋设弧形钢板。3)在中墙顶凹槽内铺设紫铜板，紫铜板端部设15 cm的翼板，确保主洞拱部渗水导入预留凹槽;弧形板与紫铜板相接处，将紫铜板切槽，连接后采用环氧树脂封堵。4)在竖向排水管的位置用紫铜板卷制成泄水管，泄水管伸入竖向排水管长度不小于20 cm，且焊封密实。5)主洞二次衬砌施工时，将主洞防水板与紫铜板搭接20 cm，并将主洞环向透水管与中墙顶预留透水管顺接。

4 结语

1)对地处软弱破碎围岩段的公路连拱隧道施工采用中洞法施工既起到了地质超前预报的作用，又能改善洞内的施工环境。2)合理的中导洞开挖断面设计，不仅能保证围岩的稳定性，而且能加快中导洞的施工进度。3)中隔墙顶部三角区混凝土的密实度是保证结构稳定和防止中墙渗漏水的关键。4)施工中做好爆破震动的监控，保证中隔墙稳定。5)采取合理的工艺防止中墙渗漏，是双连拱隧道防渗漏的关键。

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