双连拱隧道施工技术

双连拱隧道施工技术1双连拱隧道形式正在建设中的铜陵－黄山的汪王岭隧道2主要内容

1引言2开挖方案3中导洞的设置与施工4各部分之间的施工顺序5中隔墙的稳定性6洞口施工7建议与结论

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近几年快速发展的公路、铁路工程中，双连拱形式的隧道越来越多，尤其在丘陵山区中更为常见，如：

广环公路白云隧道

广邻公路冯家垭口隧道

沪蓉公路金竹林隧道

宁波329国道于家岭隧道

铜汤高速公路汪王岭隧道、焦家山隧道

沿江高速公路大尖山隧道等

我国起步较晚，尚有很多施工工艺技术问题不够成熟，甚至存在着争议，如：

开挖方案的确定

中导洞的设置

各部分的施工顺序

中隔墙的稳定性保护等1引言4特点：

▲平面线路流畅、占地面积少、便于运营管理。

▲断面比较大，整体跨度大（20～30m）、结构复杂

▲长度比较短（大多在600m以内）

▲施工工序多、施工难度大、效率低

▲造价高

▲开挖方案既定性——中导洞施工法，广泛采用52

双连拱隧道的开挖方案

首先在中隔墙位置开凿中导洞，并进行临时支护，待中导洞贯通后，再开挖两侧正洞。正洞开挖视围岩稳定性状况可采用全断面施工法或两侧导坑开挖法或者台阶法等。（1）正洞全断面施工方案

在中导洞贯通后利用凿岩台架钻眼，全断面一次爆破开挖两侧正洞，并进行初次支护。该法适用于比较稳定的Ⅱ、Ⅲ类围岩中导洞施工法67（2）正洞台阶施工方案正洞开挖采用正台阶分层开挖，先拱后墙进行初次支护。分层数一般为2～3个。考虑到正洞支护与中隔墙的连接施工，顶层台阶的底板应低于中隔墙顶面。

（3）双侧导洞施工方案又称“三导洞法”。即在两个正洞的外侧各开一个导洞，导洞超前正洞一定深度或整个不良围岩。侧导洞按初次支护设计施工。导洞的尺寸以装渣、运渣方便为度。视围岩稳定性状况，导洞也可全断面开挖或短台阶开挖。使用最为广泛。但由于多次开挖对围岩的扰动大，次数多。

8侧

导

洞

施

工9（4）正洞台阶＋两侧导洞施工方案该法是上述台阶法和两侧导洞法的组合方案，即在两侧导洞基础上，正洞剩余部分再采用台阶法，先进行拱部支撑，再开挖下部。该法适用于围岩稳定性较差的隧道。103中导洞的设置与施工

（1）中导洞的位置

根据与中隔墙的位置关系，中导洞位置有:

对称布置:中导洞的垂直中线与中隔墙的中线重合。缺点是当中隔墙浇筑好后，两侧的通道宽度比较狭窄，影响前方施工。

非对称布置:二者的中线相错一定距离。两侧通道宽度不同，较宽的一侧作为施工通道，通行比较便利；较窄的一侧作回填用，可减少回填工作量。中导洞高度相同情况下，非对称式有利于降低中隔墙位置的顶板高度，减少无效开挖量和污工充填量。因此认为，一般情况下采用非对称布置比较有利。

11（2）中导洞顶板岩层稳定性的保护

中导洞最先施工，顶板岩石将受到中导洞及左右正洞开挖的多次爆破扰动，中导洞顶板的稳定是一个关键。施工的基本要求：▲搞好光面爆破，少装药，浅孔爆破，减少初次炮震的影响，减少围岩松动范围▲适当加强顶板支护，保证支护质量▲施工正洞时要及时做好中隔墙的接顶（3）中导洞的宽度与高度

宽度应根据中隔墙的宽度并考虑掘进出渣、通行及回填的要求确定。

高度主要依据中隔墙的高度以及正洞施工时的接顶要求而定。应尽量减少中隔墙顶部与中导洞顶板之间的高度，以减少污工充填。

12（4）中导洞顶部的防水

中隔墙与拱结构之间存在着纵向施工缝，是隧道防水的薄弱环节，在施工中应保证防水质量。中隔墙顶部要充填密实。所有施工缝位置要设置橡胶止水带和止水条。必要时可预埋导管将渗水引至隧道底板排水沟内。目前，比较好的作法是中隔墙分两次（三层）砌筑，两边的中隔墙（两外层）与两隧道拱墙二次衬砌一次浇筑完成，拱圈衬砌与中隔墙没有纵向施工缝，所以在结构整体受力与中隔墙防排水等方面有了根本的改善。1314

4各部分之间的施工顺序4.1中导洞与中隔墙的施工顺序中隔墙一般在中导洞贯通之后施工（运渣方便）。中隔墙施做方法：

一是一次全厚浇注钢筋混凝土。

二是分次浇筑钢筋混凝土。两侧留出正洞二次衬砌的厚度，待二衬时浇筑。二衬的整体性好，有利于防水。

4.2中隔墙与正洞的施工顺序

中导洞贯通之后即可施工两侧正洞和中隔墙。中隔墙一般从洞口开始由外向里施工，并超前正洞30～50m，以保证中隔墙混凝土有一定的养护时间，达到一定的承载能力。154.3左右正洞的施工顺序

●两侧同时开挖，同时扣拱，同步进行，齐头并进

●两侧正洞先完成一洞，再施工另一洞

●两正洞掌子面错开一定距离，同时推进

第一种顺序是《铁路工程设计技术手册（隧道）》的要求，但实际上很难做到。因为不宜两个掌子面同时爆破，所以至少两个掌子面相差1～2个循环。

有的人认为，第二种顺序比较好，不仅两洞要分别施工，而且在一洞施工完成后还要滞后20d左右再施工另一洞。左右洞的开挖顺序应是先难后易，岩体较差的一侧正洞要先开挖，这样变形和位移较小；对偏压隧道应先外侧后内侧。

从维护中隔墙的稳定角度分析，笔者倾向于第三种顺序，且偏压隧道时外侧正洞超前、及时进行初次支护，以平衡偏压力。16

左洞右洞中隔墙中导洞施工顺序平面图

侧导洞174.4左右侧导洞的施工顺序

●左右侧导洞

两侧同步进行

两侧不同步进行，以免引起围岩有较大变形和应力的急剧释放。特别是浅埋地段，容易引起塌方。●侧导洞与正洞施工

超前一次掘完：不良岩层段长度不大时（数十米），可将侧导洞一次掘完，再施工正洞；

分段超前交替施工。

●

开挖顺序全断面开挖：围岩比较好时

台阶法开挖：围岩极不稳定时

184.5初次支护与二次衬砌的顺序

▲初次支护肯定在二次支护之前。

▲二次衬砌的时机要通过隧道变形监测确定。

▲单行作业：正洞掘砌完后再施工内衬（二衬）。

▲平行作业：长段平行作业：围岩不太稳定时采用，在掘进工作面的后方及时进行二次衬砌；短段平行作业：围岩很不稳定时，二次衬砌要紧跟初次支护进行。

195中隔墙的稳定性

5.1受力分析

▲在正洞开挖时，中隔墙处于垂直悬臂状态。▲隧道中墙的最不利受载时间是在开挖过程之中，并不是出现在最终完工时，。

▲中隔墙主要承受隧道左右正洞由衬砌结构传来的压力。▲如果左右正洞同步开挖、同步衬砌，中隔墙将受到对称的外荷载，可以认为中墙是稳定的；

▲如果左右正洞非对称开挖，中隔墙就会受到来自先施工正洞的非对称压力，中隔墙的稳定性就会受到偏压影响。

▲当隧道处于傍山地段时，隧道还会受到来自右高左低（或左高右低）的上覆倾斜山体的不均衡压力，叫着山体偏压。山体偏压一般发生在浅埋地段，深埋隧道由于围岩具有“成拱作用”，其作用荷载主要来自隧道周边一定破坏范围内的岩体压力。

因此，中隔墙会产生倾倒力矩和水平位移，隧道底板不好时，可能还伴随有沉降。

20受到劲山体舍偏压冬的隧剑道21中隔墙组在由拱幼部衬砌速结构传唤来的外智荷载Pg作用下加，将受活到水平拦分力Pgh和垂互直分蹄力Pgv的影亡响。捷水平垂推力贷可能另会使已中墙假发生恋水平鱼位移串、产救生倾汪倒力拉矩（峡绕墙蓝趾A点发生丝式转动）贸、沿墙盼身产生顿纵向弯说矩；垂抽直分力嗽由于不信作用于淡轴线上旧，将使苦中墙偏轰心受压则，同时柜也产生狡纵向偏独心弯矩悬。理论饰分析和泻现场实喘测都证燃明了这洲些现象锅的存在午。225.2隧道顶丧部岩体隐垂直压棵力的计读算对于施事工过程耐中的中磁墙，主型要承受孙来自正绣洞拱顶纱岩体的衫垂直压贸力。银垂直翠压力与遇隧道的瓦埋深有烈关:浅埋舱隧道：地面霞水平或酱接近水办平，且抱隧道覆采盖厚度愈小于（2.0～2.袋5）倍的枕自然平蛇衡拱高裳度时或僻者参考拳文献[8、9]的规衰定时散，应碑按浅判埋隧辩道计畜算；深埋隧状道：当杂大于榨时按睡深埋昼隧道恋计算久。偏压泪隧道到：当隧贞道处己于Ⅳ～Ⅵ级围辨岩中眼、地缸面倾环斜，核隧道巨外侧滚拱肩献至地到表的壳垂直吵距离睬小于婚参考娇文献[8]的规定凡时，应木按偏压上计算。腰大多数至偏压隧肆道处于叉洞口段笋，属于者地形性舒浅埋偏抢压，在晚洞身段悔偏压较贪少，且庸多属于维地质构赏造偏压宴。什下面炎主要按观深埋隧凤道计算往。深埋译隧道绢围岩凡压力尖按松特动压蒜力计婆算。却计算脖方法以有经超验法披和普乖氏法界。由俊于不勾进行饶衬砌目结构邪计算奴，仅惯考虑柔中墙再的稳盛定问未题，朋故只沫计算矮垂直社压力茶。23（1）经宽验法根据蛛公路钓、铁积路隧祥道的浮施工岁经验根统计册，垂鸡直均馆布压有力集戚度按贿下式决计算q＝γhaKN/蚁m（1）式中真，γ——为围浙岩重饥度（KN/m3），ha为计赔算围载岩高午度（m）。根据《公路遇隧道厚设计问规范》ha=0.袄45×贯2B-S×ω（2）ω=溉1+i（B－5）叫（3）式中，B—坑道的行开挖宽国度，m；S—为围岩绵的类别铃，如Ⅲ级围典岩，S＝3；ω—开挖盘宽度谊影响恶系数谦；i为B每增塔减1m时的围磨岩压力玻增减率翅。崇当B＜5m时，i＝0.2；B≥5荒m时，取i＝0.1。以上骂公式佛的适用砍条件为：牺采用搞钻爆结法施邮工；壮隧道柴的高亩度与疮宽度膜之比艳小于1.7；顽不崇产生厦明显屠地形贫偏压卵及膨狠胀性供压力鱼的一勇般围字岩；优整体浴式混刘凝土婶衬砌抬，不膨适用密于喷掏射混臣凝土煎衬砌车锚杆外支护弃的隧族道。24在200配1年版《铁路舌隧道伴设计盗规范》中提出巨了下面暮的计算柔方法炎单线隧托道ha=0.耽41×鞠1.7惨9S双线复隧道ha=0.摆45×广2S-1×ω（2）普氏毁法根据普应洛托季府雅可诺撇夫的自引然平衡谷拱理论线，垂直权地压为朋：q＝γb搁/f式中浆，γ—围岩重担度，f—岩体的壤坚固性抽系数。b—为自然师平衡拱耳的半跨主度，m；在坚状硬岩毅体中专，隧吐道侧岂壁较伟稳定朋，馆自然庄平衡诵拱的叼跨度召即隧炕道的篮宽度仇，b为隧领道净照宽的肯一半率。在多松散隐破僵碎岩克体中楚，b按下式才计算b＝B/氏2＋tan转(45孟°-腰φ¤/2眨)荣φ¤＝ar罪ct柏an节f式中φ¤为岩体题的似摩僚擦角。255.3中墙伤外荷比载的理计算不管膊外部窄压力宴来自磁哪个吧方面猫，终与将通谁过衬微砌结伏构转拔嫁到引中隔蛮墙上拌。因锁此，宫只要蔬确定需了围越岩压糕力，夹中隔败墙的灾稳定视问题担就成榨为静唤力结妹构问赖题，惕就可那用结鼻构力吊学方改法分约析其晃稳定虾性。粗中醒墙外颈荷载垒即由恼拱部年垂直芹地压倒引起申的水蛋平分缠力Pgh和垂楚直分耐力Pgv。隧道一嘴般均为番拱形结醋构，故僻可按拱辱结构进印行计算谁。拱式杏结构有吊无绞拱麻、两绞蓬拱和三赢绞拱之援分，根晃据隧道设支护的糕实际情吨况可将熊其视为劈燕两绞拱即，计算可简图如轰图所示严。26两绞麻拱是拒一次义超静报定结粉构，故根据秋结构泊力学秋推导凳，支芹座反帽力为Va=Pgv=q披l/滔2唐Ha=Pgh=λq际l式中夜，λ为根据便矢跨比喘确定的江系数，依当矢跨魄比f/菊l为0.由1、0.2、0.蹲3、0.4、0.耽5时，λ分别估为1.2快429灿8、0.6陡105村3、0.传39讲46汇4、0.富28疤26释9、0.栋21观22浪1。275.甲4稳定性晴判断根据下饺图，假帽定中墙会的自重煤为G，则中步隔墙辆绕A点的转赶动力矩挂（设顺鸭时针转寇动为正节）为：Ma=五-Pgh×h＋Pgv×（c+六B/幻玉2)族+G樱×B殃/2若MA为负值倍，则说趴明中墙心不稳定味，有逆者时针转为动的趋养势，此震时就要赚采取措粮施使其始稳定。煤假定中姻墙为下显端固定施的悬臂箭压杆。帅由于墙庙体下部良的扩大气部分高退度不大铲，可将天其简化天为等截疫面直杆俘。则沿拍杆长任萄意截面调上的弯受矩为：Mx=Pgv×c斯+Pgh×hx如果加抛支撑的殃方式，宜则应设战在弯矩镰为零的恩位置h0。令上延式等评于零乒，可娱得h0=hx=cPgv/Pgh28算例：某公路博双连拱潜隧道，挡深埋Ⅲ级围岩糟，坚固底性系数f＝6。采用案分离插式中浇隔墙遗结构向，即承中隔煌墙分逼成3层，3次施丢工完区成。速首次哥先砌迁筑厚扁度1.2萝m的独驾立墙劫体，练用以锈支撑点初期娘支护蝇的压巨力，婚以后改再在本二次觉衬砌联的同梳时套于砌两辣边的都内层则墙，忽这样笨有利段于二婆次衬窄砌的塌整体源防水喘。正效洞的松初次怕支护惊为型室钢拱盘架＋投锚网寺喷。嘉初次杆砌筑饼的独触立墙堤体结歌构、睡尺寸死如图疯。中行墙为坏钢筋予混凝屡土结黎构，默混凝鲁土强筒度等谋级为C3丛0。单侧正晌洞净宽10塔.0烦9m，二次衬世砌后的模顶底板移内缘高8.4成9m。开挖懒宽度11蜓.8危9m，开挖高蹦度9.示59苹m，矢高3.6糟8m，矢跨10斗.9糕7m。围岩撞重度23瓦KN酱/m3。（1）顶部沉垂直牧地压只力的镰计算产由于询采用抚分离特式中当墙，饼首先妈进行磨两侧更正洞堆的初商次支涛护，肯以后游再进笑行二森次衬姻砌，娇所以默应按工初次订支护赌计算薪顶部度的垂可直地金压力郑。爱隧勿道的衡净尺城寸高钉跨比成为：8.话49氏/1恭0.败09谦=0示.8陡4＜1.炭7。B＝11.勒89m＞5m，取i＝0.铜1，按计仿算得ω＝1＋0.1（11.镜89－5）＝1.6续89双连触拱隧累道的掀一个邪侧洞佩相当马于铁蛾路的麦双线酒隧道污，摸故参艘照现岭行铁鞋路隧虚道设扎计规丸范，壳计算戚得29q＝23扩×0目.4娱5×座23－1×1.悠689＝69.锻92K可N/m（2）中墙外锄荷载黄按详式（9）计增算垂宪直荷析载Pgv＝ql述/2摧=6候9.埋92若×1题0.您97菌/2裕=3孔83踪蝶.5友1K呢N确定狡水平控荷载始时首攀先确御定矢旅跨比只：f/l＝3.挑68少/1身0.登97＝0.3暮35，按插值厨法得λ＝0.崇35沾71Pg勒h＝λql＝0.车35欺71慕×6申9.胜92往×1雾0.外97＝273校.90南KN（3）转动度力矩须已知共每延线米中赏墙及挑基础拥的体服积8.蚂6m3，按24迎KN戒/m3计算，偶墙饥的自者重G为206深.4K膏N。MA＝－273狼.90宋×5.您91＋38件3.华51沃×（0.练51＋1.7蔽5）＋206巧.4×知1.7牛5＝－39马0.供81柄KN－m川MA为负掀值，泪说明龟中墙郊是不泛稳定饶的，胖需要跟采取忽有关误措施午。（4）支组撑位涝置先假设侍采用很支撑毛稳定智法，伍支撑垮的位杏置为蜡：h0＝0.5牢1×3施83.辆51/万273呜.90恒=0.约714搭m即需尿在从煮中墙桃顶部骡向下0.7温m左右的伐位置支泛撑。305.5中隔墙继的稳定送措施在双连猛拱隧道假施工中杆，当采捏用两侧夫正洞不僻同步开剧挖时，耍为保持采中隔墙掉的稳定胡和安全奥，根据厅不同的樱工况条虫件，可马采取多绪种措施拔，常用盐的有：（1）加闯侧向临支撑目的：平应衡偏湿压。方式：单挨侧支撑撒。单侧剪支撑应羊将其设疑置在先材挖正洞投的对侧，支撑的樱高度佩一板般靠近希中隔墙驶的上端茫，既可豪提高支学撑的效息果又不女妨桶碍招通行。典双侧支同撑。在民中隔墙锋的右侧骄底部架声设。材料：一皮般采该用钢掘支撑姓，如甩钢管哑、钢味轨等馆，支自撑强成度大着，便容于安呼装。31（2）回填回填的桑主要作游用是抵先抗弯矩辱和水平灾位移。脑单侧豪回填：棍若一侧侦有支撑迎，另一合侧可进历行回填柄，起到迟下部支锋撑的作道用跪双魄侧回填痒：如果扯不加支六撑，应荣采用双逐侧回填彼；椅回填一请般采用木片石混令凝土，纠片石可他用正洞献开挖的限渣石。(3凤)两侧正岁洞大致潮同步施世工、对胁称开挖垮，两掌扛子面不昏要离得村太远，毙以使中堆隔铅墙受力兆及早得裤到平衡晨。实际工自程中大蛛多采用填非对称厉开挖，搬先施工桥一侧正碧洞，再蹲施工另橡一侧正耕洞煌。先施辛工的正雅洞可以胶在贯通层后再施蓬工另一陡洞，也册可相错祥一定距赔离交替尘施智工。(4)在中隔扔墙位置等布置底毫板锚杆障，锚杆辉与中隔呈墙钢筋短连接成炉整体，再以防止隆发亡生水尽平位移骂、抵抗富倾覆。(5嘴)及早威施做划仰拱的，将察中隔晨墙基冬础部薄分加泄以固身定，篇限制雀其发坑生水济平位跑移。坑条幕件曲允许毁，应殿及早详进行跳拱部内衬砌讲，与萝仰拱颜形成括一个面闭合般结构碧。(6饮)在施转工中打隔墙形时，妈将中承导洞承底板课做适查当卧辈底，笨增大增混凝升土与新底板捐之间你的摩杂擦力头，起交到阻短止中钻隔墙储水平须位移欣的作趟用。茂以显上措之施可释根据驴具体蔽情况死单独应采用暑或者代多种币联合缺采用亩。326.洞口真施工管棚帜钻机正在临进行荷管棚胞施工33侧导叹洞开析挖347结论忠与建漠议通过动工程臭实际茧以及虑对以鸟上问逼题的缴分析深，得猜到以傅下结宅论和猜建议辈：愿（1）刘中导劳洞宜庭采用韵非对封称性骨布置馒，以蝇