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摘要 本文主要通过西平铁路石家河2#隧道，介绍双连拱隧道采用“单洞法”施工时的开挖爆破技术及初期支护、防排水工程的细节做法。
关键词 双连拱隧道；单洞法；施工方法
1 工程概况
西安至平凉铁路石家河2#隧道（石质隧道），全长216m，设计为喇叭口隧道。进口为2个单线洞口，出口为一个大断面双线洞口。中部设计有40m长度的双连拱隧道。洞身围岩属较软岩，岩性为白垩系粉细沙岩加砂质泥岩为主，砂岩泥岩多成互层状，以泥钙质胶结为主，且软硬不均，岩层产状近水平，水平节理发育。隧道拱顶上基岩厚度不大，进出口处为Ⅴ级围岩，中部为IV级围岩。
初期支护设计为拱部设φ42超前小导管预支护；喷射C25混凝土厚20cm，拱墙设H125型钢钢拱架加强，钢架间距为1m/榀。衬砌采用混凝土结构。原设计采用中导洞法进行施工。中隔墙采用素混凝土，厚度从102cm渐变到281cm。
2 施工方案讨论
2.1原设计施工方法（中导洞法）
施工步骤：①中导洞拱部超前导管施工，上台阶开挖
②中导洞拱部初期支护 ③开挖中导洞下台阶
④中导洞边墙初期支护 ⑤施做中墙砼
⑥施做I线拱部超前支护，上台阶开挖 ⑦I线上台阶支护
⑧I线中台阶开挖 ⑨I线中台阶支护
⑩I线下台阶开挖 ⑾ I线下台阶支护
⑿ 施做I线仰拱砼 ⒀ 按以上工序施做II线。
⒁ 最后施做I线II线拱墙砼。
2.2 原设计中导洞施工方案优缺点分析：
① 工序繁多，施工进度缓慢
② 后期中墙顶部会出现渗漏水现象
③ 需要为此方案重新定做一套模板台车，无法使用现有台车。
2.3 通过同样石质隧道开挖爆破及监控量测结果，发现，此类石质虽然水平层理较发育，但胶结性良好。量测结果围岩稳定性良好，变形量极少。经项目部、局指人员研究后，在I线加宽断面初期支护加强的情况下，同意采用“单洞法”施工。
3 “单洞法”施工方案概述
总体方案：按照“短进尺，弱爆破，快支护，勤量测”的原则组织施工。“单洞法”就是把双连拱隧道按照2个单线隧道先后施工，先施工Ⅰ线隧道（按加宽断面），待Ⅰ线二次衬砌全部完成后，再组织Ⅱ线隧道的施工。
4 小净距隧道“单洞法”施工方案
4.1 I线隧道开挖
下图中阴影部分为I线施工部位，即将中隔墙厚度预留40cm（II线衬砌厚度），其余加宽部分在I线施工时施作。这样，II线施工时，可按标准断面进行开挖。
I线开挖采用三台阶七步开挖法施工，台阶间距5～8m为宜，人工打眼，光面爆破施工，每循环开挖深度不宜超过1.0m。出碴采用装载机出碴，人工配合扒渣。
I线隧道开挖尺寸图
I线隧道开挖时，从隧道拱顶至线路右侧（靠II线侧）开挖半径增大，开挖宽度加宽。加宽数值预留II线衬砌厚度即可，随I线II线的线间距线型变化。待其二次衬砌施工完后，再进行II线隧道的施工
II线隧道后期按照标准断面，采用上下台阶法进行开挖。
4.2 I线初期支护施作
a、超前支护提前施做：在I线隧道开挖前，拱部设置φ42小导管超前支护，环向间距0.4m，小导管长3.5m，纵向搭接长度不小于1.0m。
b、锚杆施工：I线隧道爆破出渣、检查开挖尺寸后，设置Φ22的系统砂浆锚杆，间距1.2×1.2m，由原设计2.5m变更为3.0m长，呈梅花形布置，并与型钢架连接牢固。
c、钢拱架架设及钢筋网片：双连拱段I线隧道拱架由原设计H125型钢变更为I20b型钢，并两侧钢拱架全部接底，同时仰拱底架设拱架，形成闭环，拱架尺寸应按照开挖加宽后断面进行设计加工，拱架间距由原设计1m/榀加密至0.8m/榀。并与系统锚杆进行焊接，同时在纵向拱架间，环向按每米2根设置φ22连接钢筋（加密），以增强初期支护的整体性。在每台阶地脚结合锚杆设置锁脚锚杆，防止拱部下沉变形。
隧道拱墙部分设置钢筋网，直径由原设计φ6变更为φ8mm，网格尺寸为25*25cm。
d、喷射混凝土：喷射混凝土采用湿喷工艺，厚度20cm。分初喷、复喷和终喷（保护层）三阶段进行。隔墙处喷射C25混凝土20cm。
I、II线隧道初期支护图
4.3 隧道衬砌
I隧道衬砌施工工艺与单线段衬砌基本相同。
初支完成后，先施做仰拱砼，形成闭环。
为防止II线开挖爆破时，冲击破直接面对I线衬砌砼，导致I线衬砌砼产生裂纹、破损。I线仰拱砼浇筑后，在仰拱砼上，靠近II线侧设置垂直中隔墙，使此处产生空腔，可减缓II线爆破冲击波对I线砼的损伤。中隔墙采用初期支护同种材料，首先，采用I20b型钢作为支架，下部锚固在底部砼表面，上部与原初支钢架对应焊接牢固，并设置纵向连接钢筋，在钢架背后放一层石棉瓦，在钢架中部放一层φ8钢筋网，然后喷射砼厚度20cm，将钢筋网及钢架包裹。形成一层中隔墙。背后的空腔宽度在10～40cm为宜。
采用衬砌台车施做I线衬砌砼。
4.4 防水板施工（设置在中隔墙表面）
防水板施工按照单线隧道施工工艺施工，在铺设防水板之前，利用喷射混凝土将拱顶右侧中隔墙顶至隧道顶衬砌之外的部分喷平，以便于铺设厚度不小于1.5mm的防水板。鋪设防水层前需在喷射混凝土表面铺设缓冲层，缓冲层采用单位质量不小于300g/m2的土工布。在防水层后间隔10m设置环向φ50盲管，墙角设φ75纵向盲管，再分别与边墙进水孔连接，将地下水引至洞内水沟。环向施工缝采用外贴式止水带+中埋式止水带复合防水构造，并贯通二次衬砌拱墙、仰拱；纵向施工缝处采用钢边橡胶止水带+外贴式止水带复合防水构造；变形缝贯通二次衬砌拱墙、仰拱，采用中埋式橡胶止水带+外贴式止水带+嵌缝材料组成复合防水层，内侧采用密封膏进行嵌缝密封止水带，密封膏沿变形缝环向封闭，任何部位均不得出现断点，以避免出现窜水现象。 4.5 钢筋绑扎与混凝土浇筑
I线II线隧道原设计衬砌中没有钢筋，为了增强衬砌混凝土的抗裂性，增设钢筋，钢筋布设按照同断面V级围岩施工。衬砌厚度仍为40cm。
二次衬砌按照“仰拱先行、拱墙整体衬砌”的原则进行施工，与掌子面开挖平行进行，配备1台长10m液压模板台车。混凝土均在洞外自动计量的拌和站集中生产，混凝土输送车运输，泵送入模，附着式振动器配合插入式捣固棒捣固。确保混凝土内实外美。
4.6 II线隧道施工工艺
①开挖
待I线二衬施工完成后，且达到设计强度的70%以上时，方可开挖二线隧道。II线隧道开挖时采用上下台阶法，严格执行弱爆破方案。开挖断面按照施工图标准断面执行。隧道开挖循环进尺不超过1.0m。
为保护I线衬砌砼不受损坏，弱爆破炸药用量采用计算而来，根据公式：同一段位最大装药量Qm=R3*（V/K）2。
R：爆源中心到被保護物的距离（m）
V：震速安全控制标准（cm/s），隧道衬砌一般取6或7，。
K：爆破系数，可取50
② II线隧道初期支护
a超前支护：开挖之前，在II线隧道拱部设置φ42小导管，环向间距0.4m，小导管长3.5m，纵向搭接长度不小于1.0m。
b锚杆施工：II线隧道开挖后，设置HRB335φ22的径向砂浆锚杆（除中隔墙处），间距1.2×1.2m，3.0m长，呈梅花形布置。
c钢拱架架设及钢筋网片：双连拱段II线隧道钢架与I线钢架同里程对应安装，并与I线钢架在中隔墙顶位置焊接连成整体。中隔墙处的拱架尺寸，应按照线间距对施工图进行小范围修正，如下图中N2段钢架，则采用异形加工。同时在纵向拱架间环向按每米3根设置φ22连接钢筋，以增强初期支护的整体性。在每台阶地脚结合锚杆设置施做锁脚锚杆防止拱部下沉变形。在II线开挖过程中上台阶每循环（1m）安装一榀拱架。
II线隧道拱墙除中隔墙部分外，全部设置φ8mm，网格尺寸为25*25cm的钢筋网片。
d、喷射混凝土
喷射混凝土采用湿喷工艺，除中隔墙外，其余部分喷射厚度为20cm。分初喷、复喷和终喷（保护层）三阶段进行。
e、II线隧道防水板铺设及衬砌
II线衬砌先施做仰拱砼及填充砼，拱墙砼施工时，首先将空腔打通（拆除喷射砼及钢筋网片，只保留钢支撑，如上图阴影部分）。防水板铺设时。沿I线垂直中隔墙表面铺设，将空腔包在其内，II线拱墙砼浇筑时，将空腔内灌筑密实。渗水盲管施工与其他段落相同，其他施工同I线隧道。
5 施工总结
5.1 施工中采用以下技术措施，确保安全施工
中导洞施工工法变为小净距施工工法，在技术措施方面，进一步加强，主要表现在以下几个方面：
①、必须遵照“弱爆破、勤支护”原则，进行施工，特别是II线开挖时，要注意保护I线衬砌砼，需对爆破用药量进行计算。
②、I线开挖断面较大，采用三台阶七部开挖法进行，确保安全。
③、I线II线隧道初期支护加强，I线隧底设置型钢拱架，形成闭环，钢拱架间距加密，锚杆加长，超前小导管增多；
④、I线II线隧道钢拱架纵向连接筋加密，以3根/m，保证钢架整体性。
⑤、I线II线隧道型钢支架由原设计H125变更为I20b。
5.2 施工工法优缺点比较
①、减少了中导洞开挖及支护，及中导洞初期支护的拆除工作。
②、可使用原有模板台车，减少模板台车一套、减少费用。
③、隧道防水性能提高，防水施工与原单线隧道相同。
④、初期支护加强，费用增加一些。
⑤、采用单洞法施工，进度较快。
关键词 双连拱隧道；单洞法；施工方法
1 工程概况
西安至平凉铁路石家河2#隧道（石质隧道），全长216m，设计为喇叭口隧道。进口为2个单线洞口，出口为一个大断面双线洞口。中部设计有40m长度的双连拱隧道。洞身围岩属较软岩，岩性为白垩系粉细沙岩加砂质泥岩为主，砂岩泥岩多成互层状，以泥钙质胶结为主，且软硬不均，岩层产状近水平，水平节理发育。隧道拱顶上基岩厚度不大，进出口处为Ⅴ级围岩，中部为IV级围岩。
初期支护设计为拱部设φ42超前小导管预支护；喷射C25混凝土厚20cm，拱墙设H125型钢钢拱架加强，钢架间距为1m/榀。衬砌采用混凝土结构。原设计采用中导洞法进行施工。中隔墙采用素混凝土，厚度从102cm渐变到281cm。
2 施工方案讨论
2.1原设计施工方法（中导洞法）
施工步骤：①中导洞拱部超前导管施工，上台阶开挖
②中导洞拱部初期支护 ③开挖中导洞下台阶
④中导洞边墙初期支护 ⑤施做中墙砼
⑥施做I线拱部超前支护，上台阶开挖 ⑦I线上台阶支护
⑧I线中台阶开挖 ⑨I线中台阶支护
⑩I线下台阶开挖 ⑾ I线下台阶支护
⑿ 施做I线仰拱砼 ⒀ 按以上工序施做II线。
⒁ 最后施做I线II线拱墙砼。
2.2 原设计中导洞施工方案优缺点分析：
① 工序繁多，施工进度缓慢
② 后期中墙顶部会出现渗漏水现象
③ 需要为此方案重新定做一套模板台车，无法使用现有台车。
2.3 通过同样石质隧道开挖爆破及监控量测结果，发现，此类石质虽然水平层理较发育，但胶结性良好。量测结果围岩稳定性良好，变形量极少。经项目部、局指人员研究后，在I线加宽断面初期支护加强的情况下，同意采用“单洞法”施工。
3 “单洞法”施工方案概述
总体方案：按照“短进尺，弱爆破，快支护，勤量测”的原则组织施工。“单洞法”就是把双连拱隧道按照2个单线隧道先后施工，先施工Ⅰ线隧道（按加宽断面），待Ⅰ线二次衬砌全部完成后，再组织Ⅱ线隧道的施工。
4 小净距隧道“单洞法”施工方案
4.1 I线隧道开挖
下图中阴影部分为I线施工部位，即将中隔墙厚度预留40cm（II线衬砌厚度），其余加宽部分在I线施工时施作。这样，II线施工时，可按标准断面进行开挖。
I线开挖采用三台阶七步开挖法施工，台阶间距5～8m为宜，人工打眼，光面爆破施工，每循环开挖深度不宜超过1.0m。出碴采用装载机出碴，人工配合扒渣。
I线隧道开挖尺寸图
I线隧道开挖时，从隧道拱顶至线路右侧（靠II线侧）开挖半径增大，开挖宽度加宽。加宽数值预留II线衬砌厚度即可，随I线II线的线间距线型变化。待其二次衬砌施工完后，再进行II线隧道的施工
II线隧道后期按照标准断面，采用上下台阶法进行开挖。
4.2 I线初期支护施作
a、超前支护提前施做：在I线隧道开挖前，拱部设置φ42小导管超前支护，环向间距0.4m，小导管长3.5m，纵向搭接长度不小于1.0m。
b、锚杆施工：I线隧道爆破出渣、检查开挖尺寸后，设置Φ22的系统砂浆锚杆，间距1.2×1.2m，由原设计2.5m变更为3.0m长，呈梅花形布置，并与型钢架连接牢固。
c、钢拱架架设及钢筋网片：双连拱段I线隧道拱架由原设计H125型钢变更为I20b型钢，并两侧钢拱架全部接底，同时仰拱底架设拱架，形成闭环，拱架尺寸应按照开挖加宽后断面进行设计加工，拱架间距由原设计1m/榀加密至0.8m/榀。并与系统锚杆进行焊接，同时在纵向拱架间，环向按每米2根设置φ22连接钢筋（加密），以增强初期支护的整体性。在每台阶地脚结合锚杆设置锁脚锚杆，防止拱部下沉变形。
隧道拱墙部分设置钢筋网，直径由原设计φ6变更为φ8mm，网格尺寸为25*25cm。
d、喷射混凝土：喷射混凝土采用湿喷工艺，厚度20cm。分初喷、复喷和终喷（保护层）三阶段进行。隔墙处喷射C25混凝土20cm。
I、II线隧道初期支护图
4.3 隧道衬砌
I隧道衬砌施工工艺与单线段衬砌基本相同。
初支完成后，先施做仰拱砼，形成闭环。
为防止II线开挖爆破时，冲击破直接面对I线衬砌砼，导致I线衬砌砼产生裂纹、破损。I线仰拱砼浇筑后，在仰拱砼上，靠近II线侧设置垂直中隔墙，使此处产生空腔，可减缓II线爆破冲击波对I线砼的损伤。中隔墙采用初期支护同种材料，首先，采用I20b型钢作为支架，下部锚固在底部砼表面，上部与原初支钢架对应焊接牢固，并设置纵向连接钢筋，在钢架背后放一层石棉瓦，在钢架中部放一层φ8钢筋网，然后喷射砼厚度20cm，将钢筋网及钢架包裹。形成一层中隔墙。背后的空腔宽度在10～40cm为宜。
采用衬砌台车施做I线衬砌砼。
4.4 防水板施工（设置在中隔墙表面）
防水板施工按照单线隧道施工工艺施工，在铺设防水板之前，利用喷射混凝土将拱顶右侧中隔墙顶至隧道顶衬砌之外的部分喷平，以便于铺设厚度不小于1.5mm的防水板。鋪设防水层前需在喷射混凝土表面铺设缓冲层，缓冲层采用单位质量不小于300g/m2的土工布。在防水层后间隔10m设置环向φ50盲管，墙角设φ75纵向盲管，再分别与边墙进水孔连接，将地下水引至洞内水沟。环向施工缝采用外贴式止水带+中埋式止水带复合防水构造，并贯通二次衬砌拱墙、仰拱；纵向施工缝处采用钢边橡胶止水带+外贴式止水带复合防水构造；变形缝贯通二次衬砌拱墙、仰拱，采用中埋式橡胶止水带+外贴式止水带+嵌缝材料组成复合防水层，内侧采用密封膏进行嵌缝密封止水带，密封膏沿变形缝环向封闭，任何部位均不得出现断点，以避免出现窜水现象。 4.5 钢筋绑扎与混凝土浇筑
I线II线隧道原设计衬砌中没有钢筋，为了增强衬砌混凝土的抗裂性，增设钢筋，钢筋布设按照同断面V级围岩施工。衬砌厚度仍为40cm。
二次衬砌按照“仰拱先行、拱墙整体衬砌”的原则进行施工，与掌子面开挖平行进行，配备1台长10m液压模板台车。混凝土均在洞外自动计量的拌和站集中生产，混凝土输送车运输，泵送入模，附着式振动器配合插入式捣固棒捣固。确保混凝土内实外美。
4.6 II线隧道施工工艺
①开挖
待I线二衬施工完成后，且达到设计强度的70%以上时，方可开挖二线隧道。II线隧道开挖时采用上下台阶法，严格执行弱爆破方案。开挖断面按照施工图标准断面执行。隧道开挖循环进尺不超过1.0m。
为保护I线衬砌砼不受损坏，弱爆破炸药用量采用计算而来，根据公式：同一段位最大装药量Qm=R3*（V/K）2。
R：爆源中心到被保護物的距离（m）
V：震速安全控制标准（cm/s），隧道衬砌一般取6或7，。
K：爆破系数，可取50
② II线隧道初期支护
a超前支护：开挖之前，在II线隧道拱部设置φ42小导管，环向间距0.4m，小导管长3.5m，纵向搭接长度不小于1.0m。
b锚杆施工：II线隧道开挖后，设置HRB335φ22的径向砂浆锚杆（除中隔墙处），间距1.2×1.2m，3.0m长，呈梅花形布置。
c钢拱架架设及钢筋网片：双连拱段II线隧道钢架与I线钢架同里程对应安装，并与I线钢架在中隔墙顶位置焊接连成整体。中隔墙处的拱架尺寸，应按照线间距对施工图进行小范围修正，如下图中N2段钢架，则采用异形加工。同时在纵向拱架间环向按每米3根设置φ22连接钢筋，以增强初期支护的整体性。在每台阶地脚结合锚杆设置施做锁脚锚杆防止拱部下沉变形。在II线开挖过程中上台阶每循环（1m）安装一榀拱架。
II线隧道拱墙除中隔墙部分外，全部设置φ8mm，网格尺寸为25*25cm的钢筋网片。
d、喷射混凝土
喷射混凝土采用湿喷工艺，除中隔墙外，其余部分喷射厚度为20cm。分初喷、复喷和终喷（保护层）三阶段进行。
e、II线隧道防水板铺设及衬砌
II线衬砌先施做仰拱砼及填充砼，拱墙砼施工时，首先将空腔打通（拆除喷射砼及钢筋网片，只保留钢支撑，如上图阴影部分）。防水板铺设时。沿I线垂直中隔墙表面铺设，将空腔包在其内，II线拱墙砼浇筑时，将空腔内灌筑密实。渗水盲管施工与其他段落相同，其他施工同I线隧道。
5 施工总结
5.1 施工中采用以下技术措施，确保安全施工
中导洞施工工法变为小净距施工工法，在技术措施方面，进一步加强，主要表现在以下几个方面：
①、必须遵照“弱爆破、勤支护”原则，进行施工，特别是II线开挖时，要注意保护I线衬砌砼，需对爆破用药量进行计算。
②、I线开挖断面较大，采用三台阶七部开挖法进行，确保安全。
③、I线II线隧道初期支护加强，I线隧底设置型钢拱架，形成闭环，钢拱架间距加密，锚杆加长，超前小导管增多；
④、I线II线隧道钢拱架纵向连接筋加密，以3根/m，保证钢架整体性。
⑤、I线II线隧道型钢支架由原设计H125变更为I20b。
5.2 施工工法优缺点比较
①、减少了中导洞开挖及支护，及中导洞初期支护的拆除工作。
②、可使用原有模板台车，减少模板台车一套、减少费用。
③、隧道防水性能提高，防水施工与原单线隧道相同。
④、初期支护加强，费用增加一些。
⑤、采用单洞法施工，进度较快。