[發明專利]巖溶地區雙連拱公路隧道施工方法

有效

• 申請號: 201010174612.4
• 申請日: 2010-05-17
• 公開（公告）號: CN101864960A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 冀勝利;謝江勝;李林生;程剛;周傳剛;向明根;羅志勇;高龍飛;魏永杰;劉鋒濤;經蓮;李強
• 申請（專利權）人: 中鐵二十局集團有限公司;中鐵二十局集團第三工程有限公司;中鐵二十局集團第五工程有限公司;中鐵二十局集團第二工程有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/04;E21D11/38
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于巖溶地區隧道施工技術領域，尤其是涉及一種巖溶地區雙連拱公路隧道施工方法。

背景技術

近年來隨著公路建設的發展，山區高等級公路建設中遇到大量的中、短隧道建設問題，若采用普通分離式隧道，隧道凈距要求較大，道路與隧道接線處三角過渡區較大，當線路包括中、短隧道較多時，線路線形較差，土地使用量也高。正由于公路平面線形的要求或征地等外界條件的制約，有時難以將中、短隧道的雙洞設計成分離式隧道，而不得不采用連拱隧道。連拱隧道在線路平面、洞口位置的選擇上占有優勢地位，且工程投資較少，少占農田，也便于運營管理。近幾年越來越多的大跨連拱隧道被修建，也證明了這一優勢。過去，由于受設計理論及施工技術水平的限制，在高等級公路建設中，跨越高程障礙或者大動土石修深路塹，或者修建兩座獨立的隧道，工程投資較大，也給施工管理和運營管理帶來不便。

連拱隧道通過的地段一般山勢較低，其最大埋深一般在50～80m之間，長度一般在500m以下，正好彌補了以往的不足。但是與單拱隧道相比，其跨度明顯增大(連拱隧道的跨度一般為：雙車道大于20m，三車道大于30m)且結構扁平，連拱隧道的斷面形狀決定了圍巖自穩性較差，結構的應力集中更趨復雜化，拱腰及邊墻的應力集中，極易造成該處支護結構的破壞。

大跨連拱隧道往往處在圍巖地質條件差而且復雜多變的淺埋地段，圍巖軟弱破碎，節理發育，地表水對隧道內涌水量的影響較大，隧道成形及圍巖穩定性的控制難度增大，給施工帶來了極大的困難；通過地段一般地勢較陡，上下行線兩側的埋深不同，整條隧道也就不同程度的存在偏壓，特別是洞口段偏壓比較嚴重，這給隧道施工特別是洞口段施工帶來了很大困難，稍有不慎，就可能造成坍塌，進而影響到施工進度和工程質量。

連拱隧道主要是由一中隔墻將兩拱相連，其結構特點決定了其施工必須分多個步驟進行，各個工序間相互影響又很大。從施工工藝來看，大跨連拱隧道的中隔墻是施工的關鍵，理論分析和施工量測均表明，中隔墻頂部的壓力非常大，中隔墻是整個結構的應力集中區，其頂部的圍巖受力最為不利，施工期間的多次擾動使其受到多次應力重分布的影響，施工工序復雜、工序間相互影響大，這就要求必須要有科學合理的施組設計，理清各個工序的先后順序及相互關系。因而在施工過程中，應盡量減小各個工序之間的相互影響，并根據施工中的實際情況靈活的調整工序安排。

巖溶問題又是隧道工程的一大患，巖溶對隧道的工程影響主要表現在隧道周邊變形、失穩問題，常常導致隧道開挖中的局部崩塌、掉塊及落石；另一方面巖溶涌水也是巖溶對隧道的主要工程影響之一，它不僅影響施工安全，而且直接危及人員和機械設備的安全，在我國西部及西南地區修建的隧道往往會遇到巖溶問題。綜上，巖溶地區雙連拱公路隧道的施工難度非常大。

連拱隧道的施工方法與需施工連拱隧道的結構以及地質條件密切相關，按照中墻的構造，連拱隧道可分為整體直中墻、整體曲中墻、三層直中墻和三層曲中墻四種形式。在不同的結構形式和工程地質、水文地質條件下，不同圍巖級別將采用不同的開挖方法，以做到技術可行和經濟合理。根據地質條件的不同，總體來講目前雙連拱隧道開挖施工主要有中導洞開挖法和三導洞開挖兩種類型，施工中根據現場需要分別與臺階法，CD法以及CDR法相結合組成配套的施工技術方法。

其中，中導洞法施工首先進行中導洞開挖及支護，中導洞貫通后進行中隔墻澆筑，中隔墻澆筑并達到一定強度后，進行主洞的開挖與支護，進行主洞仰拱及二次襯砌施工的方法。中導洞法采用分臺階開挖時，拱墻開挖均采用光面爆破技術，以保證隧道開挖成形及減小爆破對圍巖的擾動。

三導洞法施工是首先進行中導洞超前開挖，兩側壁導洞(即左右兩個側導洞)跟進，中導洞貫通后澆筑中墻混凝土，開挖正洞，進行初期支護，施工仰拱，模板臺車施工二襯。三導洞法施工因側導洞開挖過程中正洞邊墻初期支護已施作，故其初期支護是先墻后拱而不是先拱后墻。正洞上下臺階開挖爆破設計時均要考慮盡量減小對中隔墻及側墻的影響，特別是下部開挖時不能認為初期支護已全部施工完而隨意增加藥量、加大進尺，造成已施作的初期支護垮坍。

將上述中導洞法與三導洞法施工過程進行對比可以看出：中導洞施工法具有工序簡單、臨時支護量及拆除量小、工期短、成本低等優點，但在地質條件復雜、圍巖破碎地段不利于安全施工；而三導洞法施工具有正洞支護閉合早、施工安全等優點，但工序復雜、工期長且成本高。兩種施工方法要根據隧道實際地質情況靈活運用，在地質條件復雜、圍巖破碎、節理發育、涌水量大的隧道以及洞口淺埋偏壓、圍巖軟弱段一般采用三導洞法施工，而在圍巖條件較好的地段一般采用中導洞法施工。