连拱隧道施工方法及防治水新技术

连拱隧道施工方法及防治水新技术1

前

言

随着我国经济的发展以及环保意识的增强，道路交通建设中特别是高速公路采用隧道方案越来越多，出现了较多的连拱隧道。鉴于施工技术复杂和造价较高，连拱隧道一般只用于短隧道。与隧道分修即分离式路基方案相比，连拱隧道方案具有土地占用少、环境污染小、植被保护好、减少路线总长度，节约总投资的优点，同时线路条件较好。2

工程概况xx高速公路xx隧道是一座四车道复合式中墙连拱隧道，位于xx省xx县xx乡，隧道起讫桩号K60+125-K60+335，长210m。全隧净宽21.5m，净高5.0m。隧道基岩主要是燕山早期第一阶段中粗粒花岗岩，出口端地形不对称，易产生偏压，地下水不发育；地质及水文条件均单一。

隧道为连拱结构形式，跨度大、施工工艺复杂、工序繁多、施工干扰大等是其主要特点；另外，出洞口全风化层较厚，结构松散，级别高，易坍塌，浅埋偏压的不利条件也给施工带来困难。3

隧道设计3.1

净空、衬砌及路面全隧净宽21.5m、净高5.Om，内轮廓采用曲墙半圆拱。隧道外侧检修道下设置电缆沟，路面外缘及中墙两侧设置排水沟。结构形式如图1。图1.隧道结构型式简图隧道进口设计为削竹环框式洞门，出口为端墙式洞门；洞口明挖段设置明洞衬砌，洞口段施工采用超前长管棚预支护措施。洞身采用复合式衬砌，其支护参数见表1。隧道内设水泥混凝土路面，路面板厚26cm。表1.复合衬砌支护参数表深支护型式协支护参数低及措施驱II是I谋类围岩开I死V昨类围岩丛V示类围岩丽超前支护维无京超前锚杆凶超前长管象棚贺初期支护光Φ资2昌2络药卷锚杆万，捡长廉3砌m雕，汪∅租8牺钢筋网双牺层，间例距早2岸0兽㎝粘×2挥0肾㎝泊，拳C2束5棕喷射混凝偿土举厚抛1侦5降㎝邻Φ曾2颠2鬼药卷锚杆轿，驾长乓3派m旅，蚂∅箭8挨钢筋网双绩层，间对距棵2则0楼㎝蕉×2虚0疗㎝郊，太1瞎6刊工字钢间议距意10趴0犬㎝葬，羞C2旗5图喷射混凝腰土基厚齐2亲3春㎝野Φ姑2垄2隆砂浆锚杆扩，仪长贿3.5尾m分，督∅助8干钢筋网双标层，间炊距纺2魄0玉㎝商×2闷0应㎝菌，浴1忘8铁工字钢间诵距滴5闸0输㎝兔，夺C2框5渣喷射混凝脱土戒厚爆2肆5匀㎝灰二次粒衬砌宣C2骆5跃混凝和土辨4妈0担㎝厚职C2抖5慎混凝揉土暗4算5印㎝厚脚C2宿5原混凝恼土执5巡0丛㎝厚3.2

导坑和中隔墙

设计采用中导坑及中墙先行的方法。导坑均采用锚、网、喷及钢架临时支护，中隔墙均为钢筋混凝土结构，其基底设置了砂浆锚杆，以提高其稳定性。3.3

防排水设计

隧道防排水遵循“以排为主，堵排结合，因地制宜，综合治理”的原则，在洞内外设置了完整、严密的防排水系统，确保隧道建成后达到规定的防水要求，保证结构和设备的正常使用和行车安全。具体措施有：在初期支护和二次衬砌之间设置由Φ50HDPE透水双向盲沟、沟槽式排水板、土工布、PVC防水板组成的防排水层，作为第一道防水措施，防水板设置范围为自拱部至边墙下部引水管；拱部及边墙衬砌采用不低于S8级的防水混凝土，作为第二道防水措施；二次衬砌变形缝采用中埋式橡胶止水带，环向施工缝、纵向施工缝(拱部与中隔墙)采用遇水膨胀止水条；针对不同阶段的渗漏水，在衬砌背后洞身环向设置软式透水管，将水汇集至墙脚背后的纵向集水管(PVC管)，并经横向引水管引入侧沟排出洞外；中隔墙顶部汇水采用通长预埋塑料盲沟通过竖向PVC排水管引入侧沟；路面板下渗水采用纵横向塑料盲沟引入侧沟排出洞外；进出口洞顶设置天沟以拦截地表水。4

施工技术4.1

施工工序照

格暖大跨连拱事隧道施工漫一般采用畜导坑先行潮的减跨原邻则，但由垒此也带来狱洞室经多杏次开挖引久起应力频坡繁地重分园布、荷载参变化大、圾工序烦琐告。尤其两肿隧洞相距领较近时，瞎由于两隧狭洞相互作典用，相邻裤侧的应力裤明显大于死相反侧的涨应力，这铲使得选择躺合理的施污工顺序减刷少应力变赤化，保证瞎连拱隧道竖中墙的稳范定至关重捉要。为此删，隧道施替工采用中吴导坑单侧此先行台阶垫法施工，碍如线图孕2蕉示。在洞收口段施工振完成后，很先进行中攀导坑开挖等及中墙施势工，中墙嗓顶及侧边饭回填后开种挖左治洞详，右侧主挥洞开挖面鹊应滞后于疾左株洞旦20m代～湾30袭m陶。在二次威衬砌混凝练土施作前莲注意防水焰层、排水还管和预埋吴管件以及按预留洞室百的设置窄。药图巴2津.嫩隧道施工禾工序图序4.2

缓死施工方法树

万披本隧道总裙体上采用资先施工中繁导洞和浇谋筑中墙混偿凝土，再墙进行单线需断面施工屠，初期支写护和二次果衬砌紧跟驶的支护原絮则。田

说剪导坑均采村用微台阶肾法施工。并土质地段锻上部采用巴人工开挖轮，下部采喘用挖掘机沫挖运；石蛾质地段采挨用控制爆思破。为防僻止荷载重荷分布造成霜中墙偏压跑倾斜披及宇“亡群洞效录应哈”兵对中导坑懂产生附加晶荷载，导袋致较大变甘形，中墙蹲侧边回填榜后再设地赖梁横撑和眯顶部斜撑衔。类

岭住正洞施工流根据不同守地质条件限采用弧形剃导坑或台慈阶法开挖促，拱部开条挖支护一缎次成型，肺初期支护高严格按照过设计施作坏，对地质携条件变化抗地段及时辱提出设计旺变更，修筋改支护参响数。将

章

括为减少开派挖爆破作当业对初期精支护及二捞次衬砌结玉构的影响层，采取了谦以下几个锤措施：弹

京价①骗采用微震逆控制爆破怒技术，单秒段装药量嫩控制到在惯3k欲g款以下，周戒边眼间距餐控制版在洁50c枕m端内；较

扔

酸②涉控制爆破前进尺，一为次掘进长燕度控制鸭在贺0.8并m蚁左右，并恐采取分部伙爆破；糖

茫乓③钓在二衬混伐凝土施工述过程及终茄凝前禁止烧施工爆破论作业；揉

做染④淹在爆破时虎将防水板演翻卷，用冰木板遮挡敌，保证防浓水板完好遥无损。应5惹惭防水技术探由于闯连拱隧道陈纵环向施医工缝较多最，结构复萌杂，故成守为防水施护工的薄弱裙环节。防惧水施工遵谋循推“锁以防为主奴、防排结掩合、因地酸制宜、综卷合治鲜理植”惊的原则进见行优。倘5.1宴抹光表层彼喷射混凝捏土，保护蜜防水层哥在隧道复诉合式衬砌拜中设置防誓水层是目焦前山岭隧担道防水技吐术的核心辣，保证防覆水层的完驳好对欧隧道的长音期防水效胞果有着至宇关重要的隶影响。防魄水层由防馅水板与土惹工布组成即，防水层洗的损伤主祸要是防水春板的损伤迫。甩5.尝1.匆1眨防水层贸损伤原凝因太淹防水层在听服务期间滴，一侧是摇喷射混凝亲土，另一姓侧是二次佩衬砌混凝陡土。两侧睛虽然同是储混凝土，拨但由于施数工方法的大不同，它捉们与防水披层相邻表蚕面的粗糙汉程度大不层相同。喷季射混凝土炸表面十分愚粗糙，局规部还会栋呈哭"旅葡萄期状语"设与滚"讽泼粥影状考"省，而申二次衬砌至混凝土与纸防水层的卵接触面相强当光滑脉。论隧道建成述后，由于设隧道围岩盒的流变而杯使围岩内天的应力与辱位移逐渐绑调整。二便次衬砌为龟人工结构仅，其整体惩性较好并屑相对来说喇变形很小指。由于喷洽射混凝土愁与二次衬给砌间的变找形不协调虚，在局部巨，喷射混俯凝土会对梨二次衬砌渠施加极大毙的压力。舌当然，介叔于两个承骨载结构之绞间的防水世层也要承党受氧极大的压锹力。在围薄岩应力重舟分布过程蹄中，喷射沿混凝土与妈二次衬砌飞之间还可筝能出现相态对错动；销另外，二向次衬砌还嫌会因季节粉变化出现雁纵向伸缩尼，也会引盼发二次衬踩砌与喷射旅混凝土之扶间出现相墙对错动。辞这些错动插会使防水哗层承受较固大的剪力纽。不论是晕两承载结稳构之间的尚压力还是惰其间的剪精力，都会贩在应力值宾达到一定亦限度时，著因喷射混铅凝土表面椅的粗糙不邻平，导致单防水板损齐伤。符娱防水层保蹄护故妖防水莲层在长期错服务过程育中会受压质受剪，它色们均会对役防水层造杠成一定的发损伤。保纸护防水层贿免遭损伤素的途径主杠要有两条砍：一是降寨低喷射混叠凝土表面蕉的粗糙度坟，二是增倍加防水板听垫层的厚孟度。具体界做法：档（梅1姻）喷射混话凝土的表捉面用砂浆弄罩面。砂请浆层可用厦喷射机喷钉射，也可对用人工抹堡压，或两肯者结合，拍使防水层达铺设基面掌平整光滑都。北（捞2缴）喷射混距凝土的表断面用卵石运作粗集料舒。当用卵智石作粗集押料喷射表油层混凝土蜂时，应在询初凝前由趟人工或用椒机械压抹橡，使表面帅平整光滑此。爹敢5.2优炮可排水止渡水带预防伯施工缝渗暂漏伴5.途2.共1钉施工缝滔渗漏原滑因剧个施工恳缝有环向某与水平之采分，其中颤环向施工期缝不可避亲免，数量芳多；水平洒施工缝在聪特殊情况魂下出现，掏数量少，虽但处理困纺难。目前茂，工程上脂常用的衬妥砌环向施则工缝防水暂构造主要萝有两种，棚一是衬砌赢厚度的中桨部沿环向杂设置内置寸式止水带筒（图舌3化）；二是剂在同样的赛位置设置织遇水膨胀弱橡胶条。嫩两种构造勉的防水效呜果均不甚刑理想，其摊主要原因孙如下。简（舰1搞）渗水下撑排不痕畅冶蓝图毒3馅拘贴现行的施根工缝防水拌构造寒衬砌施工读缝渗水下苦排不畅有识两种情况本，一是沿锯施工缝环抗向下排不南畅，二是伶施工缝下察部下排不国畅。在衬扑砌基础以逼上，穿过局防水板的婶渗水常向书施工缝汇杀聚。施工扰缝虽然具盼有一定的许宽度和一浓定的渗水痛下排能力陈，但此排汇水能力往柿往较小，辨不能满足僵渗水的下盘排要求。俯在全断面奥一次衬砌爬情况下，疤衬砌基础合总是先于泡衬砌施工咳。衬砌基艇础施工的私分段位置匹往往与上滴部衬砌的硬分段位置芬不重合，魄因此，常痕常在衬砌温施工缝的向下部没有份与隧道排混水系统相兼连通的衬白砌基础施射工缝，从纹而引发渗务漏。恨（摇2啊）止水带碍、膨胀橡溉胶条周围瘦不密忘实各会造成袭止水带周悟围不密实恩的原因主夸要是混凝经土的干缩厕和端头模顽板漏浆。灯前者在混示凝土浇筑果时，混合波料与止水评带虽然紧凯密接触，开但在混凝借土凝结硬忽化过程中以，混凝土通会产生一选定量的干存缩，使止蜻水带与其抄周围混凝穗土的界面疲出现间隙搅，此间隙仰便为渗水静提供了外叶渗的通道侵。特别是似在止水带垒固定钢筋型的周围，自这种间隙立更大，渗臭水更容易闭绕过止水劝带。后者那则由于衬献砌端头模脚板构造复现杂，端头内模板在止兔水带两侧殿不够严密炮，混凝土劝浇注时容堂易漏浆，款使止水带掀周围混凝物土不密实工，导致隧适道建成后您渗水绕过杰止水带从邻混凝土中顶渗出。加5.争2遭.2腰可排水止泛水带急可排水复拢合橡胶止市水带是能买对环向施厅工缝中的雹渗水进商行晃"珠先排后谊堵而"污的新型止求水带。它闭由丙绕道、翼像缘、膨胀玻橡胶条和亲止浆滤水巾带组成（腔图似4亡），其中叛绕道和翼扭缘断构成止水违带主体，镇止祸浆滤水带弯粘贴在翼苦缘上并与内绕道形成病排水通道象。珠遮图亏4困可排水记止水带及贫其设置确可排水复们合橡胶止帽水带为内央置式止水华带，设置银在衬砌厚芳度的中间缎，横断衬袍砌环向施易工缝。当亡环向施工暗缝内出现蜻渗水时，赞渗水沿环钥向施工缝凡流至止浆震滤水带，流由于止浆垃滤水带可定透水，渗辰水很容易兰进入排水座通道，并品由其排入枯隧道的排朽水系统。围如果部分拒渗水在穿搭越止浆滤须水带时沿想止水带与境混凝土之贯间的间隙孩横向流动吐，则会遇墙到粘贴在挑止水带翼艺缘上的遇护水膨胀橡昂胶条的阻宽挡，遇水速膨胀橡胶鼓条遇水后烧膨胀，使程止水带翼完缘与混凝们土之间的垦间隙密实庸，渗水沿猛横向流动秃阻力增大阻，从而提艰高了止水鸟带的止水他能力。际5.施2.3德惕环向施工政缝下部排亭水构朗造觉调为了刮使可排水广复合橡胶较止水带的捧下排水顺鞠畅流入隧修道的排水慕系统，衬态砌环向施捷工缝下部仁必须有相靠应的排水陷构造（图熟5凶）。在衬欢砌基础内批，每道环锈向施工缝寇的下方设桶置一条弹玩簧排水管神，弹簧排桑水管的下侍端与纵向膛排水盲管浊相通，上缴端弯折在榨止水带安愉装槽内。很当止水带滤下端与弹绕簧排水管胸接通后，杀止水带内录的下排水绍就会顺利可流入隧道盏的纵向排止水盲管，县并由其排肯出。从而惯可实现止么水带的无茂压止水滑。箭截图歉5借衬砌环汇向施工缝撇下部排水俯构造厘5.3耀喜止水带无恒接头安装分工艺牲5.3.涂1型牵传统施工涂工艺浙目前在隧赞道施工中毫止水带的宏设置方法掩是：先将眨每道环向枪施工缝的霜止水带截傻成两节或供三节；然际后在浇注俗衬砌基础辈时，在两末侧衬砌环扁向施工缝蚕位置各预袜埋一节止拦水带，并址将外露部权分顺着隧净道边墙放须置；最后逝，在架设挖衬砌段模冷板时，将字该道环向翠施工缝的啦两节或三辱节止水带历相互搭接股（壶图北6冈）。这样裤便在衬砌碗环向施工渠缝的止水速带上出现垄了接头。汉如果止水航带接头能歌够严密结恼合，则渗爱水将不易穗直接穿越惹止水带。放事实上，桐目前工程旱上使用的共止水带多扰为橡胶止澡水带，其早横断面常盯有复杂的胡造型，即秋使在止水谣带生产厂贵家的试验置室内也不犬易将其严恐密结合。躺一些工程誉施工中经姑常对接头露不加整形完打磨便象冻征性地涂讲以某种胶烘进行胶合惠，其粘结菠效果甚差遣。更多的鸡工程在施典工中将止委水带在接摸头处直接蠢搭接，接话头的水密赚性无从可伐言。因此扮，环向施疫工缝止水谈带接头不秋严是目前枯隧道渗漏朋的原因之雷一尚。却疯a日)文三节止觉水带搭接俩；违资b派）两节止洲水带搭接羊图顾6蚕止水带血传统安装话方法县5.董3.2拆庆止水带无嗽接头安装丰工遥艺便汽止水梳带无接头贸安装工艺捐与传统的宾止水带安具装工艺不纺同，它事吃先在衬砌挎基础内按沈环向施工时缝的间距洒预留了止举水带安装衣槽。安装故止水带时装，先通条