六车道大跨浅埋双联拱隧道施工工法

六车道大跨浅埋双联拱隧道施工工法一、前言 错误!未定义书签二、 工法特'点 错误!未定义书签三、 适用范围 错误!未定义书签四、 工法原理及关键技术 错误!未定义书签五、 工艺流程及操作要点 错误!未定义书签（一） 工艺流程 错误!未定义书签1、三导洞施工法（见图2） 错误!未定义书签2、中导洞+分部开挖法（见图 3） 错误!未定义书签3、施工工艺流程（见图4） 错误!未定义书签（二） 操作要'点 错误!未定义书签1、¥同口工程施工准备 错误!未定义书签2、长管棚施工 错误!未定义书签3、反压回填土及地表导管注浆 错误!未定义书签4、中导洞开挖 错误!未定义书签5、侦V导¥同开挖 错误!未定义书签6、中隔墙施工（参见图6） 错误!未定义书签7、正¥同施工 错误!未定义书签8、支护体系施工 错误!未定义书签9、防排水体系 错误!未定义书签10、二次衬砌施工 错误!未定义书签

11、监控量测错误!未定义书签。六、机具设备错误!未定义书签。七、 劳动力组织 八、 质量控制11、监控量测错误!未定义书签。六、机具设备错误!未定义书签。七、 劳动力组织 八、 质量控制 九、 安全措施 错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签十、效益分析错误!未定义书签。卜一、工程实例错误!未定义书签。六车道大跨浅埋双连拱隧道施工工法林永强崔根群辛国平陈锐

（中铁隧道集团有限公司第一工程处）一、前言双连拱隧道是在高速公路经过山势不高、长度较短、上下行线在此分离不开的地段设置双跨连拱隧道，具有易于选线、节约用地、有利环保等优点，但造价一般较高。随着中国的高等级公路的迅猛发展，在建或拟建的众多高速公路均已按六车道进行规划设计或预留，特别是在山区面积所占比例大、地形条件复杂的山岭重丘地区（如中国的中西部）将出现越来越多的六车道大跨双联拱隧道。如：上海至武威国家重点公路河南境南阳内乡至西坪段（宛坪高速）连续出现了 16座六车道双连拱隧道，国内十分罕见。其隧道单跨断面为多心圆结构，边墙为曲墙，中墙为直墙，单跨净宽14.1m,净高8.2m，左右洞之间经过2.4m厚的钢筋碌中隔墙相连，初期支护采用工字钢拱架、中空注浆锚杆、挂钢筋网、喷碌等形式，二衬采用独特的“夹心式 ”模筑双层钢筋碌结构（参见图1)图1六车道大跨连拱隧道断面结构图十六座隧道均具有以下几个特点：1、 浅埋、地质条件复杂：因隧道经过的地段一般山势较低，最大埋深在40至80米之间，围岩风化严重、软弱破碎，节理发育，地表水直接影响隧道内涌水量。2、 跨度大：开挖跨度达32.6m,使得中隔墙将承担比一般连拱隧道更大的压力，中隔墙更容易下沉。3、 偏压：由于跨度大，左右洞的埋深不同，整条隧道存在不同程度的偏压，特别是洞口段偏压比较严重，造成进洞困难。4、 施工工序复杂：大跨双连拱隧道的施工必须分多工序多步骤进行，各个工序间相互影响大，施工组织要求科学合理。5、 防水困难：连拱隧道中隔墙顶漏水是一个通病，采用“夹心式”衬砌结构科学解决了中隔墙防水层施作I可题，但由于跨度大，中隔墙部位的水量更加集中、水压大，对防水层的要求高，必须精细施工。中铁隧道集团在其中三座隧道的施工中，根据六车道双连拱隧道埋深浅、跨度大的特点，经过科学的施工组织，采用三导洞法及分部开挖法，结合超前管棚、地表反压回填、地表预注浆等辅助措施，以监控量测为指导，不断优化施工方案进行动态管理，安全快速地经过强风化细砂岩层夹薄层泥岩，成功解决了中隔墙下沉开裂、中隔墙渗漏水的质量通病，遥遥领先其它隧道率先完成施工任务。为此，经过对三座隧道的施工工艺，包括进洞方案、开挖方法、衬砌施工、特殊问题的处理等方面进行总结，形成了本工法。二、 工法特点1、采用稳妥合理的进洞方案：合理安排中导洞提前正洞 6〜7m进洞，同时进行左右正洞的超前大管棚、地表反压回填、地表预注浆等辅助措施，同时施工互不干扰，有利于进洞安全并缩短工期 1个月。2、 中导洞先行，侧导洞跟进，三导洞同行不同步的施工组织安排，实现安全快速施工。3、 IV级以上围岩地段采用中导洞法，取消侧导洞，正洞采用分部开挖法，减少临时支护投入，施工经济高效。4、 按“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”方针组织施工，特别注重钢支撑及锁脚锚杆作用，确保隧道安全。5、 无钉热熔铺设防水板技术，做到隧道不渗不漏水。三、 适用范围1、 开挖横跨度＜32.0m，高度v11.1m,围岩类别为IV〜VI级的公路六车道双连拱隧道。2、 四车道公路连拱隧道。3、 其它类似的地下工程可参照进行应用和推广。四、工法原理及关键技术（一） 工法原理1、 根据隧道“早进晚出”原则，避免大挖大刷，隧道尽可能提前进洞，洞顶覆盖层达2m时便可进洞。进洞前，采取§89（或108）超前大管硼、地表返压回填、地表预注浆等一些必要措施提前加固洞口。2、 根据六车道大跨连拱隧道的结构特点，尽快优先贯通中导洞，尽早施作中隔墙，为左右正洞的开挖创造条件。为此，中导洞尽可能提前进洞，采用台阶法或全断面法开挖，汽车配合装载机出硝，快速掘进。3、 中导洞贯通后，先行浇筑中隔墙基础，墙身采用两片整体式钢模板台车一次性模注完成。4、 左右正洞的洞口浅埋段及V级围岩段采用侧壁导洞法施工，IV级围岩以上取消侧导洞，采用环形开挖分部法施工。5、 仰拱紧跟掌子面下部，起到早封闭作用，并尽早施作二衬。确保洞口安全，明洞衬砌先行施工，左右明洞采用两台液压模板台车并排、对称整体浇注。6、 开挖支护严格按新奥法原理组织施工。7、 合理组织各工作面人员与机械，资源优化组合。（二） 关键技术1、 中隔墙的防开裂、抗偏压及防下沉技术。2、 各导洞之间及左右正洞之间错开距离的合理确定3、 预留变形量的合理确定。4、 防排水层的施工工艺技术。

五、工艺流程及操作要点（一）工艺流程1、V级围岩段采用三导洞法（见图 2）中导洞台阶法（或全断面）开挖、临时支护侧导洞台阶法开挖、临时支护m模注中隔墙基础及墙身，并回填下部及安装横向支撑中墙顶部空洞注水泥砂浆超前支护正洞上部开挖及初期支护正洞中部开挖正洞下部仰拱开挖及初期支护、仰拱填充IX全断面模注二次衬砌钢筋碌2、2、W级围岩采用中导洞法（见图 3）①中导洞台阶法（或全断面）开挖、临时支护II模注中隔墙基础及墙身，并回填下部及安装横向支撑（正洞浅埋先行开挖，横支撑安在右侧，反之安在左侧）中墙顶部空洞注水泥砂浆假设左侧超前支护上部弧形导坑开挖、初期支护中部核心土开挖侧部开挖、初期支护下部仰拱一次性开挖支护、仰拱填充IX全断面模注二次衬砌钢筋碌3、施工工艺流程（见图4）超前支护上部弧形导坑开挖、初期支护中部核心土开挖侧部开挖、初期支护下部仰拱一次性开挖支护、仰拱填充IX全断面模注二次衬砌钢筋碌3、施工工艺流程（见图4）施丁准洞口长管棚管棚谁备中导洞开挖进洞遇有偏压地表返,压回填模注中隔墙基础、左右侧号洞开中隔墙基础回埴土、霓中隔墙顶部空洞注另一侧正洞上浅埋侧正洞上部开另一侧正洞上正洞哗阱瓶年4J19日正洞下部仰拱开挖支护、拆(二)操作要点1、 洞口工程施工准备测量出左右线的洞口纵断面，按“早进晚出”原则，比选最佳进洞口位置。开挖出洞口管棚施工平台，并对边仰坡进行喷锚支护，做好洞顶排水系统。2、 长管棚施工设计参数：采用长为20~40m的①89(或108)超前大管棚支护，钢管为热轧无缝钢管，节长 8米，环向间距40cm，外插角3;设置位置：明洞衬砌轮廓线以外 30cm,中导洞顶及左右正洞上部60范围。导向墙(套拱)：厚 60〜80cm，长1.5〜2m,采用I20钢拱架，C25混凝土(模注碌或喷射碌)，左右侧导向墙在中导洞顶部应相连，成“m”形状。导向墙两端延伸至墙脚，设在稳定的基础之上，导向墙中部与提前进洞的中导洞初期支护相连，将中间悬空部分托起 ，形成稳定结构。施工技术要点洞口预留核心土，经人工整修、夯实，使其表面圆顺， 铺设3mm92020年4月19日厚的钢板，作为导向墙混凝土施工的内模；导向管的位置及方向精确定位。每节钢管用丝扣连接，同一断面内接头数量不超过 50%,相邻钢管的接头相错量不小于 1m,施工时，把孔编为奇数和偶数，奇数孔钢管组合方式为8+8+4m,偶数孔钢管组合方式为4+8+8m。采用MK-5型液压钻机，钻机操作平台必须牢固、安全，架立钻机时应精确核定孔位，保证钻机钻杆线与管棚设计轴线吻合以及钻机在钻进过程中不发生偏移和倾斜。钻完一孔立即顶进钢管，管口处设置排气管，钢管与孔口处的间隙用麻团堵塞紧密，保证注浆时浆液不溢出。米用液压注浆机注浆，水灰比为 0.5:1~2:1,注浆压力为0.8MPa~1.2Mpa,注浆过程中专人负责检查注浆效果，并作好记录。3、反压回填土及地表导管注浆隧道洞口段埋深浅，多为坡积物和人工弃土覆盖，存在偏压，白承能力差，存在坍塌、冒顶隐患；采用反压回填土增加浅埋侧覆盖层厚度以减少偏压，同时进行地表注浆固结围岩和上覆层，使原为主动荷载的上覆层变成能承载的承载拱 ，同时达到固结堵水的目的 ，以保证安全进洞。（参见图5）反压回填施工回填前先挖去软弱土，清除表土、灌木及危石；采用土石回填，用推土机和5T白卸汽车推运土石混合料，用18T振动压路机分层压实(每层压实厚25cm，压实度95%)。小导管地表注浆注浆钻孔直径：中50(壁厚5mm);注浆孔间距：150x150cm,梅花型布置；浆液：地表至拱顶压注 1:1水泥砂浆；注浆终压：1.0Mpa;压注范围：隧道开挖轮廓线以外 2米的所有反压回填段。4、中导洞开挖V〜可级围岩段采用台阶法开挖，台阶长度 5〜6m,上下台阶均利用简易台架进行开挖支护作业，IV级围岩采用全断面开挖，断面开挖高度应比设计高出10cm,便于中隔墙立模。当为土质围岩时直接用挖掘机开挖，人工修整周边轮廓，必要时采用弱爆破。出硝采用汽车配合装载机。临时支护紧跟掌子面。

5、侧导洞开挖侧导洞采用上下台阶法施工，施工方法同中导洞。因断面较小，侧导洞的出硝用装运机械倒运至洞外。偏压浅埋或围岩较差的侧导洞先行，并要滞后中导洞至少10m,另一侧导洞滞后先行侧导洞至少10m。当围岩情况比较好时，能够先只开挖上部，下部等正洞仰拱一起开挖。中导洞与侧导洞开挖中的地质情况应记录详尽，为正洞开挖作地质预报。6、中隔墙施工(参见图6)施工安排中隔墙是连拱隧道的关键部位，也是施工的重点。在进洞条件允许的情况下，为缩短工期，中导洞开挖到一定里程后即可转入中隔墙施工，中导洞从另一端继续开挖，当开挖贯通时中隔墙也施工到贯通点，中导洞开挖人员即可转入正洞施工。由中导洞向正洞转换工序时中导洞开挖长度可按下式计算：K=L/(D/J+D/S+1)式中：K-先施工端中导洞开挖长度m,L-中导洞全长m,D-中导洞开挖日进尺m/d,J-中隔墙基础碌施工日进尺m/d,S-中隔墙墙身碌施工日进尺m/d。中隔墙基础采用大块拼装钢模板，泵送碌每循环浇注 9m。为增加中隔墙的地基承载力及抗倾覆能力，基底浮硝必须清干净，并设地基锚杆(RD25N中空注浆锚杆)长3m,端头嵌入墙基50cm,间距100x75cm。基础两侧及时回填土石。中隔墙墙身浇筑墙身前，在中导洞拱顶设径向 RD25N中空注浆锚杆，长3m,间距100X75cm,外露50cm与墙顶相接，增强中隔墙的抗侧翻能力。采用整体式中隔墙衬砌台车，泵送碌每循环浇注 9m。模板安装时，顶部预留出正洞初期支护的落脚平台，并预埋连接钢板。每隔4~5m顶部预留一根§50mm注浆管，脱模后及时注1:1水泥砂浆，防脱空。假设左正洞准备先开挖，那么在中隔墙的右侧必须提前安装横向支撑，防止横向水平推力对墙体的破坏。一般浅埋偏压或围岩较差侧正洞先行施工，来确定支撑方向。7、正洞施工待中隔墙碌达到70%强度后，可进行正洞上部开挖施工。正洞分上中下三部开挖，上部采用环形开挖，超前 5-6m,中部预留核心土，光面弱爆破，汽车配合装载机出硝。 严格控制每循环进尺，浅埋段0.75m,V级围岩深埋段1.5m,W级围岩段2m,支护紧跟掌子面。左右洞宜同时开挖，但不能齐头并进，错开 8〜10米较合适，一方面相互影响小，另一方面对中隔墙产生的水平推力小。

8、支护体系施工超前小导管支护导管采用5m长中50X5热轧无缝钢管，环向间距40cm,搭接长度不小于100cm，夕卜插角6°;采用YT28风钻沿隧道纵向以6外插角钻孔，孔径稍大于管径(中65)。小导管尾部焊在钢拱架上，顶进时注意保护管口不变形，并对开挖面及相临界面喷碌封闭，管口设止浆塞。采用1:1水泥浆灌注，施工配合比经现场试验确定，注浆终压为 0.5MPa^1.0MPa，能保持压力2min即表明达到注浆效果。初期支护采用工字钢拱架+“喷锚网喷”支护，V级围岩段采用I25a工字钢，间距为0.75m,W级围岩采用 I20b工字钢，间距为 1m,锚杆采用RD25N中空注浆锚杆，喷碌采用湿喷工艺。(初期支护施工工艺见流程图7)施工要点：确保钢拱架的加工质量。采用液压弯拱机加工，平面翘曲度控制在允许范围内，加工好的拱架先在平整的场地上预拼，检查合格批量加工、编号存放。钢拱架安装时，拱脚置于牢固的基础，连接钢板的螺栓必须拧紧，接钢板企缝焊接，确保整体拱架发挥承力作用。钢拱架之间用纵向钢筋连接。2020年4月19日

在拱脚处增设两根砂浆锚杆并与钢拱架焊接。9、防排水体系防排水结构采用夹心式，排水通路封闭成环，形成有效的排水系统。(参见图8)隧道每5m环向布设Q型弹簧排水半管与两侧墙脚处纵向排水花管(PVC4100X4)相连，并用PVC4100X4排水管与中心排水沟横向连通，形成纵横向连通的完整排水体系。防水层采用复合式防水板( 1.5mm厚改性LDPE防水板和450g/m2土工布)，系吊带铺设，用热熔机焊缝(宽10cm)。防水板是否破损是防渗漏水的关键，必须处理好突出物(锚杆、小导管头),防电焊烧伤，逐条缝逐面积排查及时修补。隧道内所有施工缝和变形缝均设置中埋式橡胶止水带。图8中隔墙处防排水细部构造图10、二次衬砌施工仰拱紧跟正洞下部，仰拱初期支护一次性对接成环，并及时进行仰拱填充。仰拱填充整体浇筑施工，洞内车辆从简易便桥上经过。二次衬砌碌采用整体式模板台车。

使用色拉油或新鲜机油作脱模剂。输送泵泵送入模，捣固棒配合附着式振动器捣固混凝土，混凝土对称分层浇注，边墙从墙脚往上压注，拱部从拱脚处压注，最后从拱顶低端处压注，杜绝混凝土白由跌落，防止产生空洞。拱顶设§25钢管排气孔，并作为拱顶空洞注浆孔。隧道明洞中墙与拱圈为整体性结构，需用 2个模板台车并排，一次性整体浇注。外模采用木摸，边墙侧模板加固采用钢拱架 ，用方木或圆钢管支撑加固；中隔墙顶的木模加固在碌外层钢筋上。由于明洞整体浇注的混凝土量大，特别是拱脚压力特别大，模板安装要确保牢固，避免跑模。明洞整体浇注施工参见图9。11、监控量测(1)监控目的现场围岩监控量测是大跨连拱隧道十分关键的一环，经过监测及时对数据进行分析，判断变形是否稳定，指导施工，重点解决以下几个问题：动态地确定开挖与支护预留变形量；判断围岩类别情况，合理确定开挖方法，如正洞开挖采用双侧导洞法，还是分部开挖法；支护形式是否合理；断面超欠挖控制情况。(2)监测项目(见表1)表1主要监测项目及监测频率项目名称方法及工具布置监测频率地质和支护状况观察岩性、结构面广■状及支护裂缝观察或描述，地质罗盘等开挖后及初期支护后即进行每次爆破后及初期支护之后洞口浅埋段地表下沉精密水准仪洞顶地表每10米一个横断面，每断面4〜5m一个点刚进洞时1次/2天,进到深埋段后1次/周周边位移各种类型收敛计或测杆每20尸个断面，每断面2〜3对测点头15夭1次/天，16〜30天1次/2天,1〜2月1次/周，2个月以上1〜3次/月拱顶下沉水平仪、水准尺、钢尺或测杆每20米一个断面与周边位移同时进行锚杆抗拨力锚杆拉拨仪每10米一个断面每个断面至少做三根锚杆断面测量断面仪、全站仪每5米一个断面每5米一个断面测线和测点的布置(见图10、11)图10导洞测点、测线布置图图11左右正洞测点、测线布置图（4）注意事项必须成立一个由2~3人组成的量测小组，专门负责。量测点在初期支护施作时安设，在下一循环开挖前完成，并测取初读数。测点应部安设在距开挖工作面 2m范围内，且不大于一个循环进尺，并应细心保护，不受下一循环施工的破坏。各项位移的测点，一般布置在同一断面内，测点统一在一起，测设结果能互相印证，共同分析和应用。特别注意中导洞及测导洞的开挖施工地质记录，对正洞来说是最好的、最准确的超前地质预报方法，对其围岩情况应进行详细、准确的记录，指导正洞施工。六、机具设备主要施工机具配备（按一座单口开挖隧道计）见表2。表2主要机械设备一览表序号机械名称规格型号数量（台）备注1变压器S9-630/101电力设备2电动空压机LS-20HAC2开挖设备3挖掘机PC2001

4装载机ZLC40C15装载机ZLC50C16自卸载重汽车5t67风钻YT-28158风镐G10A69通风机DKJ-NO10210回转钻机MK-5D2支护设备11磔喷射机湿式TK961312注浆机KBY-50/70313弯拱机0〜250214电焊机BX-315-1415碌输送泵HBT602衬砌设备16碌运输车TSB-6317强制磔拌合机JS750218中隔墙模板台车9米119正洞液压模板台车9米2七、劳动力组织主要作业工序劳动力配备见表3。表3主要作业工序劳动力配备表工序工作内容人数X班数备注监控量测测量与量测7X1=7人测量组开挖支护开挖、初喷、立钢支撑、挂网、锚杆、复喷13X6=78人三导洞开挖班18X4=72人两止洞开挖班二次衬砌仰拱及填充8X2=16人仰拱施工班挂防水层、排水管4X2=8人防水板施工班钢筋绑扎、安装预埋件、台车定位25X2=50人钢筋衬砌班混凝土灌注、脱模、养生7X2=14人磔施工班八、质量控制严格执行〈〈公路隧道施工规范》及〈〈公路工程质量检验评定标准JTGF80/1-》，并在施工中注意以下事项:1、 控制隧道超欠挖，初期支护紧贴围岩，防止初期支护背后出现空洞，超挖部位应回填密实；2、 拱架安装时，控制好中线及标高，保持与中线垂直，避免钢拱架侵入二次衬砌，拱架之间联结牢靠，螺丝拧紧，必要时将连接钢板焊接牢固，拱脚要落在稳定基岩上，避免出现悬空，且必须设置锁脚锚杆；3、 仰拱采用分左右幅开挖，基底清理干净，不满足承载力要求时换填片石碌；4、 保证防水板无破损，保证排水管道的畅通；5、 模板台车加工刚度、尺寸、板缝、表面平整度等满足要求，减少错台，确保外观质量；6、 明洞衬砌混凝土的方量大，注意模板加固牢靠，以免跑模。九、安全措施1、 大跨连拱隧道断面大埋深浅，围岩情况复杂，坚持短进尺、早封闭，保证安全。2、 洞口是隧道安全的关键，必须制定周密稳妥的进洞方案。3、 左右洞加强调度协调，爆破时另一洞人员暂时撤离。4、 下部开挖后仰拱及填充紧跟，尽快施作二次衬砌。5、 坚持文明施工，注意洞内排水顺畅，避免水对拱脚、仰拱的浸泡；6、 派专人负责监控量测，及时发现问题及时反馈信息，随时响应应急对策。十、效益分析1、 施工进度加快：宛坪高速项目中，共计600米六车道大跨隧道，仅用时13个月便完成隧道主体工程施工，施工进度遥遥领先于其它标段。2