维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１１２期 ２００５年第８期 西部探矿工程 ＷＥＳＴ—ＣＨＩＮＡ ＥＸＰＬ０ＲＡＴ１０Ｎ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ｓｅｒｉｅｓ ＮＯ．１１２ Ａｕ毋２００５ 文章编号：１。Ｏ４—５７１６（２００５）０８一Ｏ０９１—０３ 中图分类号：Ｕ４５５．４文献标识码：Ｂ 超浅埋大跨连拱隧道施工技术 晏 成 ，宋 峰 ，刘 敏。，褚绪东 （１．同济大学地下建筑与工程系，上海２０００９２；２．中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁辽阳１１１０００； ３．合肥工业大学合工大建设监理有限责任公司，安徽合肥２３０００９；４．芜湖经济技术开发区管理委员会，安徽芜湖２４１００９） 摘要：以龙山超浅埋大跨度连拱隧道的施工情况为例，详细介绍了连拱隧道的开挖、衬砌、防排水等施工工艺，对超浅 埋大跨度连拱隧道施工工艺进行了探索与实践，对今后类似工程施工具有借鉴意义。 关键词：超浅埋；大跨度；连拱隧道；施工工艺 １工程概况 内，围岩为页岩、砂岩，裂隙发育，稳定性差。断层破碎带内岩体 呈碎石状压碎结构，甚至呈泥砂角砾状松散结构，在开挖、爆破震 龙山隧道位于芜湖市区北部，芜湖经济技术开发区内，是芜 湖市“两湖一山”风景区的重要景点之一，为了不破坏自然景观， 动，特别是地下水作用下，破碎带围岩极易产生坍塌。由于Ｒ断 层和隧道几乎正交，在隧道南端不远处有数个小泉眼和一些地 表水塘，地下水的活动与断层关系密切，可能对隧道围岩的稳定 及隧道防排水产生较大影响。 隧道施工顺序如图１。 采用上下行分离的整体式超浅埋大跨连拱单洞单向行驶三车道 隧道建设方案。桩号：ＫＯ＋１６Ｏ～ＫＯ＋２４７，全长８７ｍ，最大埋深 １３ｍ，双跨达３ｌｍ。 龙山隧道位于龙山向斜的端部，南端近１／３处于断层破碎带 ‘…Ｉ…——一———。—— ： ＼ ；１ ＼＝ 、 ～ ～ ＝～ 、～。。～ ～二： ■～ 一？ ． 一一 一—・～一一— 呈… ～ ＿ｌｊ丑＿．＿—． 一 …一 ４２一・４・ 一 ＇＿…，—一￡ 一 图１隧道断面与施工顺序图（单位：ｃｍ） １——中导洞断面开挖；２——中导洞锚喷支护、钢架支撑；３——中墙衬砌；４——中墙顶部回填部分混凝土；５——右洞上半断面开挖；６—— 洞Ｌ半断面初期支护；７——左洞上半断面开挖；８——左洞上半断面初期支护；９——中墙顶部回填混凝土；】Ｏ——右洞仰拱开挖；１１—— 右洞仰拱回填；】２——左涧仰拱开挖；ｌ３——左洞仰拱回填；ｌ４——右洞二次衬砌；ｌ５——左洞二次衬砌。 ２ 施工方法与施工工艺 ２．１施工工艺流程 量减少对围岩的扰动，左洞开挖面滞后右洞开挖面１５￣２０ｍ。 （３）在隧道上半断面掘进３０￣３５ｍ后进行下半断面施工。 （１）先沿隧道拱圈外侧施作超前大管棚。在大管棚预支护和 小导管注浆条件下，中导洞开挖与中隔墙施工完毕后，进行左右 洞正洞开挖。 （４）在左右洞下半断面初期支护施工后，及时施作仰拱．形 成隧道承力结构。洞身二次衬砌在初期支护稳定及施作防水设 施后进行，采用全自动全断面钢模板台车灌注混凝土。 ２．２超前支护 （２）隧道正洞开挖采用上下台阶法开挖，以锚杆、挂网、钢架 及喷射混凝土作为初期支护。隧道左右洞上半断面的掘进，为尽 ２．２．１超前大管棚 维普资讯 http://www.cqvip.com 西９２ 部探矿工程 Ａｕｇ．２００５ ＮＯ．８ （１）套拱施工。隧道采用厚８０ｃｍ、长２ｍ的Ｃ２５混凝土套拱 作为超前大管棚的固定端。（２『１６固定钢筋与子Ｌ口管、Ｈ１７５型钢 钢拱采用双面焊接，焊缝长度＞５倍钢筋直径。套拱开挖时不得 随意切坡，待管棚施作完毕后，才能扩挖。 （２）管棚施工。大管棚采用意大利产ＰＧＩ１ ５型专用管棚钻 机，先钻孑Ｌ后下钢管法施工。 洞身开挖的关键工序，跨度大，危险性大，因而要慎重施工。右洞 施工由中导洞贯通，中隔墙混凝土全部浇筑完毕达到强度要求 后进行。为了平衡初期支护右侧拱圈的推力，上半断面开挖前应 完成中隔墙顶部防排水设施及墙顶混凝土回填，然后将中隔墙 左侧导洞空隙用工字钢横向水平支顶，并用Ｃ７．５干砌片石回 填。然后进行左洞上半断面开挖，左洞滞后右洞１５￣２０ｍ。主洞 管棚采用 １０８ｍｍ壁厚６ｍｍ的热轧无缝钢管。管壁加工 注浆花孔．孔径 ２０ｒｎｎｌ，间距２００ｒａｍ，孑Ｌ眼交错布置。前端做成 上半断面一次性光面爆破开挖成型．由于开挖断面较大，单跨最 大达１４．２２５ｍ，施工中必须遵循“弱爆破、短进尺、多循环、强支 尖形，尾端４．０ｍ不钻子Ｌ。管棚长度，隧道进口４０ｍ。隧道出口 ４０ｍ。为调整接头，使用３ｍ和６ｍ两种长度钢管，用１５ｃｎ１连接 套管丝扣连接。同一断面接头数不大于钢管总数的５ｏ 。 管棚环向间距为４０ｃｍ，仰角为１。，共设４１根管棚．在管棚管 内放置钢筋笼，采用１：１的Ｃ３０水泥浆注浆填充。 ２．２．２超前小导管 在大管棚预支护条件下开挖作业过程中，若遇到局部地段 围岩仍处于松散状态自稳能力较差时，采用超前小导管注浆加 强对围岩的注浆固结。 小导管采用￣４２ｎｍｌ，壁厚为４ｎｍｌ的热轧无缝钢管，长为５ｍ．环 向间距为４０ｃｍ，沿隧道开挖轮廓线，以１５。的外插角布置，前后两排 小导管搭接长度≥１．８ｍ。小导管前端５㈣做成尖形以便插入，后端 １．０５ｍ不钻孔，中间钻 ６注浆孔，间距１Ｓｃａｎ，交错布置。 小导管采用先钻子Ｌ后下钢管法施工，推人小导管后．钢管尾 部和工字钢支撑顶部焊接，以形成整体，然后注入１：１的Ｃ３０ 水泥浆。 ２．３中导洞开挖及初期支护 中导洞系整个隧道开挖的关键，既决定着洞身开挖的方向， 又是对洞身岩层情况的先行探察．可以为主洞开挖积累资料和 摸索情况，指导主洞施工。在明洞开挖出工作面，进行准确的中 线量测、标高定位后开始中导洞的开挖。由于龙山隧道进出口围 岩风化破碎，为＿ｒ防止洞口坍塌、顺利进洞，采用短进尺、挖掘机 进行中导洞的开挖，以湿喷机喷射混凝土做初期支护； ２．＿｜中隔墙施工 中导洞贯通后，中隔墙由出口向进口延伸浇筑，直至全部贯 通。开挖施工前先对中隔墙中线即整个隧道的中线进行复测．然 后在洞内实测贯通后，进行中隔墙混凝土浇注工序。另外，墙体 内布设了主筋和结构分配筋，分别为０：ｏ和（２『１２。在钢筋绑扎、 焊接的同时开始支两侧模板。中隔墙施工中进行认真观察，及时 安装临时横向钢支撑，采用Ｃ７．５干砌片石回填。中隔墙施工 时．预埋的排水设施准确定位．认真布设；中隔墙顶部的标高和尺 寸及接插钢筋的安装，严格控制。 ２．５主洞开挖及初期支护 ２．５．１ 掘进 隧道开挖采用线形微震爆破技术和光面爆破相结台的原 则．并根据围岩情况，及时修正爆破参数．以达到最佳爆破效果． 形成整齐准确的开挖断面。 （１）因开挖断面较大，每循环进展短，爆破均采用楔形掏槽。 （２）雷管采用１～２５段毫秒雷管，引爆采用火雷管。炸药采 用２号岩石炸药和乳化炸药（有水地段采用该种炸药）。 ２．５．２主洞开挖 主洞开挖采用上下台阶法开挖。主洞上半断面开挖为整个 护”的原则。 为了，多 Ｆ工作面，加快施工进度，主洞下半断面的开挖可以 在上半断面开挖完成４０ｍ以上时安排进行，但应注意合理安排， 不能影响上半断面开挖、出渣和初期支护作业。下半断面开挖 时，应注意钻爆对上半断面和中隔墙已完成工程造成的影响。 ２．５．３初期支护 龙山隧道采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土作初期支护，并设有 Ｈ型钢架加强初期支护，迅速控制或围岩松弛变形．充分发 挥围岩自承能力，确保安全。 （１）锚杆施工。龙山隧道采用（＝『２５中空注浆锚杆作为系统 锚杆。安装锚杆时，钻子Ｌ前按设计位置划出孔位，当遇围岩破碎 时，可采取加密锚杆措施。钻子Ｌ和锚杆所在部位岩面垂直。锚杆 安装作业在初喷ｔ昆凝土后立即进行，架立工字钢拱架后和锚杆 焊接，以形成整体。 钻完子Ｌ后，用高压水管洗净子Ｌ内岩屑。 （２）钢筋网的挂设。初期支护钢筋网采用（＝『８钢筋制作．按 ２０ｃｍ间距绑扎和点焊。钢筋网片在初喷２ｃｍ混凝土后进行安 装。钢筋网片和锚杆、工字钢钢架焊接成整体。 （３）型钢钢架安装： ①型钢架在初喷２ｃｍ混凝土后架设，钢架置于稳固地基上： 安没时钢架用定位锚杆固定，并在拱脚两边各打２根锁脚锚杆以 保证钢架拱脚稳定不下沉；型钢钢架与中空注浆锚杆相焊接．焊 接后按设计要求厚度补喷混凝土。 ②钢架紧顶初喷混凝土，若有空隙时用特制混凝土垫块挤紧，再 用Ｃ２５喷射混凝土充填密实，先喷拱架与内轮廓之问空隙，再喷拱架 周围，然后喷拱架之间，以免钢架出现点支撑，受力不均。 （一 １）喷射混凝土： ①待喷面处理：检查待喷面尺寸、几何形状是否符合设计要 求；拆除待喷射面影响作业的障碍物，对不能拆除的予以保护。为 保证施工质量和施工作业安全．施工前清除待喷射面上的粉尘和 有害的牯着的杂物等．撬去围岩表面松动土块，处理欠挖部位。 ②喷射混凝土：采用ＴＫ一９６１型湿式喷射机。混凝土喷射 作业分段、分片、分层，由下而上依次进行。分层喷射时．后一层 在前一层混凝土终凝后进行。 ２．６仰拱施工 在隧道Ｆ半断面开挖及初期支护完成后，就适时地进行仰 拱的开挖及回填。仰拱开挖时应严格控制其标高．对于边墙趾部 更应小心．开挖时应留适当距离，然后用风镐松动．人工清理干净 后及时施工钢筋，与中隔墙基础预埋好的钢筋焊接．钢筋绑扎好 后，及时浇筑２５ｃｍ厚的Ｃ２５早强混凝土．等达到设计强度的 ７０ 以上，进行Ｃ１０片石混凝土回填。仰拱施工应尽可能在边 墙完成之后，二次衬砌施工之前进行。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００５焦 第８期 晏成，宋峰，刘敏，诸绪东：超浅埋大跨连拱隧道施工技术 ９３ ２．７隧道防排水 盒、频率计按每１Ｏ…２０ｍ 个断面，每断面共１４个测点进行量 测。 隧道防排水采取以排水为主．防、排、截、堵相结合的综合防 排水措施，形成完整的防排水体系，达到“排水通畅、防水可靠”的 原则。 （７）钢拱架应力：采用钢应变计、频率计按每１０￣２０ｍ一个 断面，每断面共１６个测点进行量测。 （８）量测频率：实际测量频率根据前两次测量情况而定。当 ２．７．１防水工程 在二次衬砌施工之前，在其与初期支护之间设置ＰＶＣ隧道 专用防水卷材作柔性防水，然后用防水混凝土，浇筑二次衬砌模 观测值相对稳定时，可适当降低观测频率；当达到报警指标或观 测值变化速率加快或出现危险事故征兆时，应加密观测。 ２．９．２监控与量测 注混凝土来防水，使用泵送混凝土进行。在沉降缝上采用中埋式 橡胶止水带加橡胶止水条防水，施工缝采用背贴式止水带加橡 （１）一般情况，测点距开挖面应＜２ｍ，测点埋设后，初次量 胶止水条防水。 ２．７．２排水工程 在初期支护与防水层之间设置纵环向软式透水管，环向软 式透水管明洞设置间距为５ｍ，暗洞设置间距为１０ｍ。纵向软式 透水管设置在洞内初期支护后墙底部，沿隧道两侧，全隧道贯通． 环向软式透水管沿隧道拱背横向布设将水排入纵向软式透水 管，通过ＰＶＣ塑料排水管将水导入两侧电缆沟下的排水管，引水 至洞外排水沟。在遇有地下水较大的地段或有集中渗水地段，加 设环向软式透水管，在喷层中如遇较大渗水地段加设半圆排水 管将水导入排水管。在中隔墙施工时预埋一根ＰＶＣ竖向排水管 将中隔墙顶两侧纵向ＰＶＣ打孔排水管中水导入路基底排水管， 并在中隔墙顶增设一根纵向ＰＶＣ打孑Ｌ排水管，以便将渗漏水导 人中隔墙内预埋的竖向排水管。 ２．８二次衬砌 二次衬砌符合以下条件方可进行混凝土浇筑： ①隧道周边位移速率有明显减缓趋势； ②水平收敛（拱脚附近）速度＜０．２ｍｍ／ｄ，或拱顶位移速率 ＜０．１５ｍｍ／ ｄ： ③施做二次衬砌前的收敛量已达总收敛量的８０ 以上。 衬砌混凝土灌注后，强度达到设计强度７０ ，或受力状态下 混凝土强度达到设计强度１００ 时，即可拆模，并进行养护，温度 高时洒水，温度低时覆盖塑料膜保湿养护。 ２．９围岩监控量测 根据新奥法的基本原理，必须对围岩实行监控量测．其目的 在于掌握围岩动态，对围岩稳定性作出评价；确定支护结构形式、 支护参数和支护时间；了解支护结构的受力结构和应力分布；评 价支护结构的合理性及其安全性，以确保施工安全和防止地表 下沉。 ：．９．１监控量测内容与频率 （１）拱顶下沉：采用Ｌｅｉｃａ ＴＣＡ２００３全站仪按每１０ｍ一个断 面．每断面３个测点进行量测。 （！）周边净空收敛位移：采用隧道净空收敛计按每１０ｍ一 个断面，每断面布设６条测线进行量测。 （３）围岩内部位移：采用多点位移计按每１０～２０ｍ一个断 面．每断面５个测孔，每测孑Ｌ ４个测点进行量测。 （・１）地表沉降观测点：埋设在隧道开挖纵横向各３～５倍涧 径外的区域按每１０～２０ｍ一个断面，每个断面在隧道轴线及其 两侧布设５个测点，采用Ｌｅｉｃａ ＴＣＡ２００３全站仪进行量测。 （５）中墙内力：采用钢应变计、频率计按每１Ｏ～２０ｍ一个断 面，每断面４个测点进行量测。 （６）接触压力（围岩一初衬、仰拱、初衬一二衬）：采用压力 测时间应在上次爆破掘进后２４ｈ内，下次掘进之前进行。 （２）围岩和初期支护结构基本稳定应具备下列条件时，方可 停止测量：各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；已产 生的各项位移已达预计总位移量的８Ｏ ～９Ｏ ；周边位移速率 ＜Ｏ．１～０．２ｍｍ／ｄ，或拱顶下沉速率＜０．０７～０．１５ｍｍ／ｄ。 （３）充分发挥围岩自身的自承能力，同时密切注意观察支护 的变化状况、防止围岩出现过大的变形。 （４）龙山隧道埋深浅、跨度大，围岩裂隙发育、稳定性差，连 绵阴雨天气应密切监测隧道地表的变化。 （５）协调好施工与观测仪器安装、观测，避免相互干扰。采 取有效的措施避免仪器、设备受到人为和机械的损坏。 ３结束语 （１）连拱隧道施工切实按新奥法原理施工安全、可靠；以超 前注浆管棚加固地层、系统锚杆、喷射混凝土、挂钢筋网、Ｈ型钢 钢架等为初期支护，模筑混凝土为二次支护，即采用柔性支护体 系结构的复合式衬砌是施工的关键，其施做时间应结合量测数 据进行。中隔墙顶的防排水处理应当注意，该处是解决连拱隧道 渗漏水的关键和难点。龙山隧道衬砌防排水，采用了分区防排水 的方法．使防排水更适应实际工程的需要。 （２）龙山连拱隧道施工中，采用中导洞一次贯通，中隔墙混 凝土浇筑完成后，再施工左右主洞的方法，减小了各工序的相互 干扰，降低了施工难度，尤其是中导洞贯通后，整个隧道围岩情况 已经基本查明，施工人员、设计代表能够准确地掌握前方围岩的 情况，采取合理的措施对初期支护及二次衬砌的参数进行优化， 即保证结构安全，又可节省投资，是值得推广和借鉴的。 （３）由于龙山隧道埋深浅（最大埋深仅为１３ｍ）、跨度大（双 跨达３１ｍ）、围岩裂隙发育且稳定性差，设计上推荐“三导坑先墙 后拱法”施工。根据现场开挖情况看围岩地下水少，考虑到侧导 坑施工中场地狭小．不能用机械作业，进度较慢；另外，洞身二次 衬砌不能整体施工，影响质量与美观。在业主、设计、施工、监理、 量测等各方反复讨论后，研究确定进行右洞前１０ｍ上下台阶法 开挖试验段。在试验段期间，依据及时反馈的量测信息，各方论 证后，确定采用上下台阶法施工工艺。在施工中，坚持“短进尺、 弱爆破、及时支护、勤量测”，确保了工程质量、进度和施工安全， 取得了良好的经济效益、社会效益，对类似的工程具有借鉴意义。 参考文献： ［１］ＪＴＪｏ ４２—９４，公路隧道施Ｊ：技术规范ｉｓ］． ［２］ＧＢＳ０ｌＯ８—２（）Ｏｌ，地下Ｉ：程防水技术规范ｉＳ］． ［３］晏成，夏才仞．监控量测在龙山隧道施工 ｆ 的虚用一ＬＪ Ｊ．结构上＝程师 ２００４，（增）．
