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摘要:本论文结合某高速公路大跨度双连拱隧道工程的具体情况，针对该隧道在浅埋软岩段施工技术难度大、地质条件复杂等特点，对此工程在浅埋软岩段的施工方案、实施步骤和主要关键技术进行了具体研究。论文与实际工程紧密结合，依照本文所述施工方案实施该项目，效果良好，能给其他此类型隧道施工提供知识和经验，具有一定的工程意义和参考价值。
关键字: 大跨度；双连拱；浅埋；软弱围岩；施工
1隧道工程概况
大跨度双连拱隧道，在形态上的主要特点是隧道两洞洞身紧紧相连，中间只有一堵墙将它们隔开，这两洞的拱顶共同搭建在由钢筋混凝土砌成的中墙之上。连拱隧道的长度一般为500m以内。因此大跨度双连拱隧道具有占地少、隧道长度短、保持线路畅通以及断面造型美观的优点。下面就以结合一个大跨度双连拱隧道工程的实例，来说明其在浅埋软岩段的具体施工方案和其中涉及的关键技术。
以某高速公路为例，隧道设计为上下行分离的6车道，断面设计为双洞连拱单向行车形式，隧道全长810m，隧道开挖最大断面宽度为31.58m，高度为12m，隧道洞口设计为浅埋II类围岩。该隧道采用复合式衬砌方式进行施工，初期支护采用C25 喷射混凝土、Ф8 钢筋网、Ф25 砂浆锚杆联合支护，局部地段采用I18 号工字钢架加强支护。
1.1隧道基本轮廓及洞身设计
为考虑隧道长远规划和公路运营安全，该隧道建筑限界宽度为14.0 m,建筑限界高度为5.0 m。为了便于隧道施工，隧道内轮廓衬砌断面采用三心圆形式，边墙和中墙采用曲墙形式。综合考虑隧道进出口处的地形结构及稳定情况、地质条件等影响因素，从而进行隧道洞口位置的选择，洞门形式选择端墙式。
1.2衬砌结构设计
综合隧道的围岩类别、地质条件以及长宽度等影响因素，隧道采用复合式衬砌支护方式进行施工，其主要设计参数如下表1所示：
表1 隧道围岩复合式衬砌支护主要设计参数表
项目 围 岩 级 别
V（浅埋） V（浅埋偏压） IV
喷射混凝土 C25混凝土/cm 30 25 20
径向注浆锚杆 直 径/cm Φ25 Φ25 Φ25
长 度/mm 400 350 300
锚杆布置/cm 100×75 100×100 90×90
钢筋网 直径 Φ8（双层） Φ8（双层） Φ8
钢筋布置 20×20 20×20 20×20
钢 架 工字钢架/型号 I25b I25b I18
纵 距/cm 60 50 90
二次模注衬砌 C25钢筋混凝土/cm 50 50-90 45
仰拱厚度 C25钢筋混凝土/cm 50 45
超前支护 类 型 洞口第一环中导管Φ108
洞内双层小导管Φ50 小导管Φ50
间 距/cm 40，35 40，35 40
长 度/m 40，4.5 30，4.5 4.5
1.3洞内外防排水设计
为保证在营运期间隧道防水有力，排水畅通，洞内外防排水的有效设计则显得尤为重要。对于洞外，根据地形及地质条件，在洞口外侧设置相应的排水沟，将边仰坡水引出隧道排出；对于明洞，拱墙部外层采用隔水层防水，墙脚处设置PVC管，将衬砌背后的水引入隧道内中心排水沟排走，将明洞上地表引入洞顶排水沟排走；对于隧道洞内，全长设中心排水沟，将横向PVC排水管与双壁打孔PVC管以及中心排水沟连通，从而引水至洞外。通过洞外、明洞、洞身防水和排水措施的有效结合，从而形成一套完整的排水体系。
2总體施工方案
一套科学有效的施工技术方案是决定一个隧道设计工程优秀与否的关键，它是确保施工能按期完成以及隧道能按时运营的保证。隧道明洞段采用明挖法施工，暗洞段采用新奥法原理施工，软弱围岩隧道洞身段采用三导洞先墙后拱法施工。
三导洞超前施工技术方案的主要技术要点包括以下几方面：（1）对于V，Ⅳ级围岩段，需要合理控制三个导洞开挖面间的距离，先开挖中导洞，再开挖另一侧导洞，该导洞需要滞后于中导洞9m左右；然后再开挖另一侧的导洞，该导洞需要也滞后前一导洞9m左右。3个导洞都采用正台阶法进行施工，长度为6m左右。（2）开挖过程中应同时注意进行初期支护施工和防排水施工。（3）在开挖过程中，需采取超前预加固措施，正洞开挖作业面和二次衬砌作业面间的距离必须进行合理控制。（4）在施工过程中，要始终坚持“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则。（5）施工过程应加强监测，及时分析和处理数据，并根据分析结果调整支护参数。三导洞超前施工具体设计开挖工序如下图2-1所示：
图2-1V，Ⅳ类围岩浅埋段三导洞超前施工方案示意图
由上图可知，其主要施工工序为:（1）开挖中导洞（图中序号1）、初期支护；（2）中隔墙浇筑；（3）开挖左侧导洞（图中序号2）、并进行初期支护；（4）开挖右侧导洞（图中序号6）、并进行初期支护；（5）开挖左洞上台阶（图中序号7）、支护；（6）开挖右洞上台阶（图中序号11）、支护；（7）开挖左洞下台阶；（8）开挖右洞下台阶；（9）左洞施作仰拱、仰拱回填；（10）左洞模注二次衬砌；（11）右洞施作仰拱、仰拱回填助右洞模注二次衬砌。
3隧道施工实施步骤
3.1进出洞口施工
进出洞口开挖施工前，先进行施工测量并开挖山坡顶上的截水沟，然后自上而下开挖洞口，且在开挖过程中同时进行防护，并做好施工用水和积水的排放，以防积水将边坡软化。采用锚、网喷射封闭边、仰坡坡面进行洞口加固，采用砂浆锚杆作为锚杆，采用金属板扩张网作为钢筋类型。
进出洞口施工具体分为以下两步：第一步以明洞开挖宽度为标准，纵向挖槽进入明洞范围，当工作面可以挂齿进洞时即停止开挖，施作拱部超前小导管，然后进行明洞施作。明洞完成后，洞身上半断面环形进洞，当平断面掘进12m左右后，停止半断面掘进；第二部，返回从零开挖处开挖下部土石方，并将初期支护成环以确保洞口稳定。
3.2超前管棚施工
超前管棚施工的工艺流程图如下图3-1所示。
图3-1 超前管棚施工工序流程图
3.3洞身施工
洞身开挖施工的工艺流程为：超前注浆花管→采用短进尺、弱爆破、台阶法环形开挖预留核心土→除碴→支护→开挖核心土→出碴→开挖左下半断面→出碴→左下半断面支护→右下半断面支护→出碴→右下半断面支护→仰拱开挖封闭环→进入下一循环。
3.4隧道结构防排水施工
防排水施工应在隧道开挖、初期支护变形基本稳定后，并在二次衬砌前进行。施工过程中，先设置环向塑料排水管盲沟、纵向排水管，防水层材料采用CCRP11型橡胶板和无纺布；然后进行无纺布和防水板铺设，同时铺设边基泄水管；再设置止水带，最后进行二次初砌。
3.5正洞二次衬砌施工
当围岩和初期支护变形基本稳定，具有一定条件后即可进行二次衬砌。二次衬砌采用先墙后拱法施工，用泵送混凝土入模。施工过程中，先进行施工测量和放线工作；然后进行喷混凝土面处理，安装透水管、铺设防水板和轨道；再安装止水带和端模，并涂刷脱模机；再用泵送混凝土入模；最后完成养护和脱模相结合的工作。
4隧道施工技术要点
4.1爆破与初期支护
为了保证隧道施工安全，控制爆破显得尤为重要。根据现存地质情况、已有研究成果并通过现场试验，进行有效的爆破设计，并确定隧道爆破参数。爆破全面采用水压环保型爆破新技术，达到降低炸药消耗量，降低粉尘，增加开挖进尺的目的。在施工过程中，必须严格控制钻孔位置、深度以及装药量，确保爆破参数符合我们的设计要求。同时，根据围岩条件变化和实际爆破效果来及时调整爆破参数，从而取得最佳爆破效果。
初期支护坚持“以洞内加固处理为主、以地表临时处理为辅”的原则，坚持先加固基础，后处理拱部，边加强支护参数，边进行二次衬砌，以保证施工顺利进行。开挖中导洞及侧洞时，分上下台阶开挖, 台阶长度为5m左右,上下台阶及时施作临时支护；中导洞施工完成后,采用整体钢模板模筑中隔墙钢筋混凝土, 基底采用注浆锚杆；隧道开挖后初喷5 cm厚的混凝土,在锚杆、钢筋网和钢拱架等设置完成后进行复喷；锚杆施工采用人工钻孔的方式,中空注浆锚杆,采用注浆机注浆；锚杆施工采用人工钻孔的方法, 采用注浆机中空注浆锚杆；钢拱架在洞外加工场地进行加工,先安装拱部,再在拱脚处垫上砂垫层，然后设置两根锚杆进行钢拱固定；洞口软岩浅埋段以及洞身段采用超前大管棚、注浆小导管进行超前支护。
4.2隧道结构防排水设计
隧道沿全长在衬砌两侧墙脚外侧对称设PVCΦ100×4纵向排水花管,与中心排水沟横向连通，通过洞外、明洞、洞身防水和排水措施的有效结合，从而形成一套完整的排水体系。
4.3监控量测
根据新奥法的基本原理，隧道施工过程中必须对围岩进行实时的监控量测，以确保施工安全和防止地表下沉。量测的内容及实施过程包括：监测点布置→地表沉降监测→拱顶下沉及周边位移的量测→初支钢筋应力、围岩压力、支护结构间压力监测→爆破震动测试→量测工作的数据处理。其中，监测断面布置时应注意确保测网、测面、测点能控制整个整个工程的关键部位。
5结束语
本文对大跨度双连拱隧道在具体的浅埋软弱围岩地段的施工方案、流程和关键技术进行了具体论述并进行了实际施工，有效地完成了施工任务。本文总结出以下四点施工体会：第一，对于大跨度浅埋双连拱隧道的施工，超前支护是施工的关键，隧道开挖过程必须在超前支护的防护下进行，它能有效保证安全施工。第二，要严格按照开挖和支护的施工步骤严格施工，在开挖过程中要严格遵循“弱爆破、短进尺、管超前、强支护”的施工原则。第三，要有一套完整的防排水体系。第四，加强监控量测，并及时调整支护参数。
实践证明，该工程施工效果良好，能给其他此类型隧道施工提供经验，可以应用于类似高速公路软弱围岩浅埋大跨度双连拱隧道工程的施工，具有一定的工程意义和参考价值。
参考文献
[1] 冯卫星，张映明. 双跨连拱高速公路隧道施工方案研究.石家庄铁道学院学报,1998.6,11(2):58-62
[2] 侯献云. 大跨度浅埋双连拱公路隧道设计.山西建筑.2006.9,32(18):276-277
[3] 李小红. 大跨度隧道浅埋软岩段施. 铁道建筑技术.1999(3):30-32
[4] 陈袁兵,崔颖超,周浩文. 浅埋大跨双连拱隧道施工方案及技术要点.2007.8,27(4):155-159
[5] 张金彦. 高速公路软弱围岩浅埋大跨度双连拱隧道施工. 山西建筑.2009.5,35(5):296-297
[6] 費曼利. 浅埋软弱围岩地段双联拱隧道衬砌结构计算分析. 隧造建设.2005.10,25(5):19-22
[7] 谢志军.隧道浅埋段的施工技术.军民两用技术与产品.2011.2:57-58
[8] 汶文钊.龙头山大跨度隧道浅埋段施工技术. 西部探矿工程.2007(9):172-174
[9] 王正. 大跨度双线隧道在浅埋软弱围岩地段的施工技术研究. 工程技术
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字: 大跨度；双连拱；浅埋；软弱围岩；施工
1隧道工程概况
大跨度双连拱隧道，在形态上的主要特点是隧道两洞洞身紧紧相连，中间只有一堵墙将它们隔开，这两洞的拱顶共同搭建在由钢筋混凝土砌成的中墙之上。连拱隧道的长度一般为500m以内。因此大跨度双连拱隧道具有占地少、隧道长度短、保持线路畅通以及断面造型美观的优点。下面就以结合一个大跨度双连拱隧道工程的实例，来说明其在浅埋软岩段的具体施工方案和其中涉及的关键技术。
以某高速公路为例，隧道设计为上下行分离的6车道，断面设计为双洞连拱单向行车形式，隧道全长810m，隧道开挖最大断面宽度为31.58m，高度为12m，隧道洞口设计为浅埋II类围岩。该隧道采用复合式衬砌方式进行施工，初期支护采用C25 喷射混凝土、Ф8 钢筋网、Ф25 砂浆锚杆联合支护，局部地段采用I18 号工字钢架加强支护。
1.1隧道基本轮廓及洞身设计
为考虑隧道长远规划和公路运营安全，该隧道建筑限界宽度为14.0 m,建筑限界高度为5.0 m。为了便于隧道施工，隧道内轮廓衬砌断面采用三心圆形式，边墙和中墙采用曲墙形式。综合考虑隧道进出口处的地形结构及稳定情况、地质条件等影响因素，从而进行隧道洞口位置的选择，洞门形式选择端墙式。
1.2衬砌结构设计
综合隧道的围岩类别、地质条件以及长宽度等影响因素，隧道采用复合式衬砌支护方式进行施工，其主要设计参数如下表1所示：
表1 隧道围岩复合式衬砌支护主要设计参数表
项目 围 岩 级 别
V（浅埋） V（浅埋偏压） IV
喷射混凝土 C25混凝土/cm 30 25 20
径向注浆锚杆 直 径/cm Φ25 Φ25 Φ25
长 度/mm 400 350 300
锚杆布置/cm 100×75 100×100 90×90
钢筋网 直径 Φ8（双层） Φ8（双层） Φ8
钢筋布置 20×20 20×20 20×20
钢 架 工字钢架/型号 I25b I25b I18
纵 距/cm 60 50 90
二次模注衬砌 C25钢筋混凝土/cm 50 50-90 45
仰拱厚度 C25钢筋混凝土/cm 50 45
超前支护 类 型 洞口第一环中导管Φ108
洞内双层小导管Φ50 小导管Φ50
间 距/cm 40，35 40，35 40
长 度/m 40，4.5 30，4.5 4.5
1.3洞内外防排水设计
为保证在营运期间隧道防水有力，排水畅通，洞内外防排水的有效设计则显得尤为重要。对于洞外，根据地形及地质条件，在洞口外侧设置相应的排水沟，将边仰坡水引出隧道排出；对于明洞，拱墙部外层采用隔水层防水，墙脚处设置PVC管，将衬砌背后的水引入隧道内中心排水沟排走，将明洞上地表引入洞顶排水沟排走；对于隧道洞内，全长设中心排水沟，将横向PVC排水管与双壁打孔PVC管以及中心排水沟连通，从而引水至洞外。通过洞外、明洞、洞身防水和排水措施的有效结合，从而形成一套完整的排水体系。
2总體施工方案
一套科学有效的施工技术方案是决定一个隧道设计工程优秀与否的关键，它是确保施工能按期完成以及隧道能按时运营的保证。隧道明洞段采用明挖法施工，暗洞段采用新奥法原理施工，软弱围岩隧道洞身段采用三导洞先墙后拱法施工。
三导洞超前施工技术方案的主要技术要点包括以下几方面：（1）对于V，Ⅳ级围岩段，需要合理控制三个导洞开挖面间的距离，先开挖中导洞，再开挖另一侧导洞，该导洞需要滞后于中导洞9m左右；然后再开挖另一侧的导洞，该导洞需要也滞后前一导洞9m左右。3个导洞都采用正台阶法进行施工，长度为6m左右。（2）开挖过程中应同时注意进行初期支护施工和防排水施工。（3）在开挖过程中，需采取超前预加固措施，正洞开挖作业面和二次衬砌作业面间的距离必须进行合理控制。（4）在施工过程中，要始终坚持“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则。（5）施工过程应加强监测，及时分析和处理数据，并根据分析结果调整支护参数。三导洞超前施工具体设计开挖工序如下图2-1所示：
图2-1V，Ⅳ类围岩浅埋段三导洞超前施工方案示意图
由上图可知，其主要施工工序为:（1）开挖中导洞（图中序号1）、初期支护；（2）中隔墙浇筑；（3）开挖左侧导洞（图中序号2）、并进行初期支护；（4）开挖右侧导洞（图中序号6）、并进行初期支护；（5）开挖左洞上台阶（图中序号7）、支护；（6）开挖右洞上台阶（图中序号11）、支护；（7）开挖左洞下台阶；（8）开挖右洞下台阶；（9）左洞施作仰拱、仰拱回填；（10）左洞模注二次衬砌；（11）右洞施作仰拱、仰拱回填助右洞模注二次衬砌。
3隧道施工实施步骤
3.1进出洞口施工
进出洞口开挖施工前，先进行施工测量并开挖山坡顶上的截水沟，然后自上而下开挖洞口，且在开挖过程中同时进行防护，并做好施工用水和积水的排放，以防积水将边坡软化。采用锚、网喷射封闭边、仰坡坡面进行洞口加固，采用砂浆锚杆作为锚杆，采用金属板扩张网作为钢筋类型。
进出洞口施工具体分为以下两步：第一步以明洞开挖宽度为标准，纵向挖槽进入明洞范围，当工作面可以挂齿进洞时即停止开挖，施作拱部超前小导管，然后进行明洞施作。明洞完成后，洞身上半断面环形进洞，当平断面掘进12m左右后，停止半断面掘进；第二部，返回从零开挖处开挖下部土石方，并将初期支护成环以确保洞口稳定。
3.2超前管棚施工
超前管棚施工的工艺流程图如下图3-1所示。
图3-1 超前管棚施工工序流程图
3.3洞身施工
洞身开挖施工的工艺流程为：超前注浆花管→采用短进尺、弱爆破、台阶法环形开挖预留核心土→除碴→支护→开挖核心土→出碴→开挖左下半断面→出碴→左下半断面支护→右下半断面支护→出碴→右下半断面支护→仰拱开挖封闭环→进入下一循环。
3.4隧道结构防排水施工
防排水施工应在隧道开挖、初期支护变形基本稳定后，并在二次衬砌前进行。施工过程中，先设置环向塑料排水管盲沟、纵向排水管，防水层材料采用CCRP11型橡胶板和无纺布；然后进行无纺布和防水板铺设，同时铺设边基泄水管；再设置止水带，最后进行二次初砌。
3.5正洞二次衬砌施工
当围岩和初期支护变形基本稳定，具有一定条件后即可进行二次衬砌。二次衬砌采用先墙后拱法施工，用泵送混凝土入模。施工过程中，先进行施工测量和放线工作；然后进行喷混凝土面处理，安装透水管、铺设防水板和轨道；再安装止水带和端模，并涂刷脱模机；再用泵送混凝土入模；最后完成养护和脱模相结合的工作。
4隧道施工技术要点
4.1爆破与初期支护
为了保证隧道施工安全，控制爆破显得尤为重要。根据现存地质情况、已有研究成果并通过现场试验，进行有效的爆破设计，并确定隧道爆破参数。爆破全面采用水压环保型爆破新技术，达到降低炸药消耗量，降低粉尘，增加开挖进尺的目的。在施工过程中，必须严格控制钻孔位置、深度以及装药量，确保爆破参数符合我们的设计要求。同时，根据围岩条件变化和实际爆破效果来及时调整爆破参数，从而取得最佳爆破效果。
初期支护坚持“以洞内加固处理为主、以地表临时处理为辅”的原则，坚持先加固基础，后处理拱部，边加强支护参数，边进行二次衬砌，以保证施工顺利进行。开挖中导洞及侧洞时，分上下台阶开挖, 台阶长度为5m左右,上下台阶及时施作临时支护；中导洞施工完成后,采用整体钢模板模筑中隔墙钢筋混凝土, 基底采用注浆锚杆；隧道开挖后初喷5 cm厚的混凝土,在锚杆、钢筋网和钢拱架等设置完成后进行复喷；锚杆施工采用人工钻孔的方式,中空注浆锚杆,采用注浆机注浆；锚杆施工采用人工钻孔的方法, 采用注浆机中空注浆锚杆；钢拱架在洞外加工场地进行加工,先安装拱部,再在拱脚处垫上砂垫层，然后设置两根锚杆进行钢拱固定；洞口软岩浅埋段以及洞身段采用超前大管棚、注浆小导管进行超前支护。
4.2隧道结构防排水设计
隧道沿全长在衬砌两侧墙脚外侧对称设PVCΦ100×4纵向排水花管,与中心排水沟横向连通，通过洞外、明洞、洞身防水和排水措施的有效结合，从而形成一套完整的排水体系。
4.3监控量测
根据新奥法的基本原理，隧道施工过程中必须对围岩进行实时的监控量测，以确保施工安全和防止地表下沉。量测的内容及实施过程包括：监测点布置→地表沉降监测→拱顶下沉及周边位移的量测→初支钢筋应力、围岩压力、支护结构间压力监测→爆破震动测试→量测工作的数据处理。其中，监测断面布置时应注意确保测网、测面、测点能控制整个整个工程的关键部位。
5结束语
本文对大跨度双连拱隧道在具体的浅埋软弱围岩地段的施工方案、流程和关键技术进行了具体论述并进行了实际施工，有效地完成了施工任务。本文总结出以下四点施工体会：第一，对于大跨度浅埋双连拱隧道的施工，超前支护是施工的关键，隧道开挖过程必须在超前支护的防护下进行，它能有效保证安全施工。第二，要严格按照开挖和支护的施工步骤严格施工，在开挖过程中要严格遵循“弱爆破、短进尺、管超前、强支护”的施工原则。第三，要有一套完整的防排水体系。第四，加强监控量测，并及时调整支护参数。
实践证明，该工程施工效果良好，能给其他此类型隧道施工提供经验，可以应用于类似高速公路软弱围岩浅埋大跨度双连拱隧道工程的施工，具有一定的工程意义和参考价值。
参考文献
[1] 冯卫星，张映明. 双跨连拱高速公路隧道施工方案研究.石家庄铁道学院学报,1998.6,11(2):58-62
[2] 侯献云. 大跨度浅埋双连拱公路隧道设计.山西建筑.2006.9,32(18):276-277
[3] 李小红. 大跨度隧道浅埋软岩段施. 铁道建筑技术.1999(3):30-32
[4] 陈袁兵,崔颖超,周浩文. 浅埋大跨双连拱隧道施工方案及技术要点.2007.8,27(4):155-159
[5] 张金彦. 高速公路软弱围岩浅埋大跨度双连拱隧道施工. 山西建筑.2009.5,35(5):296-297
[6] 費曼利. 浅埋软弱围岩地段双联拱隧道衬砌结构计算分析. 隧造建设.2005.10,25(5):19-22
[7] 谢志军.隧道浅埋段的施工技术.军民两用技术与产品.2011.2:57-58
[8] 汶文钊.龙头山大跨度隧道浅埋段施工技术. 西部探矿工程.2007(9):172-174
[9] 王正. 大跨度双线隧道在浅埋软弱围岩地段的施工技术研究. 工程技术
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。