连拱隧道施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-SD-0503-2011
第五工程有限公司刘建萍
1 前言
1.1工艺工法概况
中导洞-主洞施工方法是双连拱隧道施工的一种高效施工方法。它根据新奥法原理，采用光面爆破大断面开挖，使用锚、喷、网、钢拱架和超前导管及超前管棚等支护手段，先开挖贯通中导洞，浇筑中隔墙混凝土，然后采用上下台阶法开挖左、右主洞，最后进行全断面二次衬砌。
早期的双连拱隧道多采用三导洞法施工，对围岩扰动的次数多，施工周期长，工效慢、工期长、成本高，不利于隧道防水。通过连拱隧道工程实践采用中导洞-主洞台阶法施工，效果良好。
1.2工艺原理
1.2.1 本工法的基本理论基础是新奥法。开挖后允许围岩有一定的变形，从而释放部分地应力；通过监控量测和适时支护来控制围岩变形，使围岩不会失稳；围岩与锚喷等支护共同作用形成复合承载结构。
1.2.2中导洞-主洞法根据新奥法的基本原理，简化施工工序，在三个工作面平行施工的情况下缩短了工期。
2 工艺工法特点
2.1 采用新奥法施工，尽量减少对围岩的扰动，充分保护和利用围岩的自承载能力，提高隧道结构的整体安全度。
2.2 与三导洞法相比，减少了两个侧壁导洞，施工干扰少、临时支护量小，有效地降低了对围岩的扰动，缩短了施工周期，降低成本，减少工程投资。
2.3中导洞首先贯通，可揭示隧道围岩情况，为左右两洞大断面开挖施工提供依据。
3 适用范围
本工法适用于双连拱山岭隧道的各种围岩情况，隧道主洞的开挖方式则根据具体的情况来选择。
正台阶二步开挖法是全断面一次开挖法的改进方法，多用于围岩能短期内处于稳定的地层中。台阶法根据台阶长度的不同，可划分为长台阶、短台阶和超短台阶三种，在Ⅲ级以下的围岩中一般采用长台阶或全断面开挖法，对于III、IV级围岩多采用短台阶开挖法，对于Ⅴ级以上的软弱围岩则常采用超短台阶开挖法，对于土质围岩及软弱围岩则采用环形开挖留核心土法或三台阶七步开挖法。
本工艺工法主要介绍中导洞-主洞法施工双连拱隧道。
4 主要引用标准
《公路隧道施工技术规范》TTJ04
《公路隧道设计规范》JTG026
《公路工程质量检验评定标准》JTJ071
5 施工方法
采用中导洞-主洞法施工，其步骤为先开挖中导坑，并做导坑临时支护直到中导洞贯通，然后由内向外浇筑中隔墙混凝土。
中隔墙施工完成后，将其顶部与临时支护之间间隙采用与设计同标号的喷射砼喷（回）填密实，待喷填砼强度满足设计要求后，即可开挖两侧主洞。
根据主洞的地质情况，首先做好洞口的防护、排水和洞身的超前预加固，然后开挖左（右）洞上台阶及初期支护，同时做好围岩的变形观测；待开挖掌子面上台阶推进适当距离（约50m）后，方可开挖右（左）洞上台阶并做好初期支护，同时做好围岩的变形观测。
根据洞身实际地质情况，上下台阶距离控制在3~15m，下台阶采用跳槽的方法进行侧墙的开挖与初期支护，开挖宽度控制在2～3m。初期支护完成后铺设防水层，采用整体式模板台车浇筑二次衬砌混凝土。
6 工艺流程及操作要点
6.1施工顺序
具体的施工顺序图如图1所示（以上下台阶开挖法为例）。针对不同级别的围岩，亦可选择采用台阶分部开挖预留核心土法（增加超前预支护的工序）及全断面开挖法。
2
Ⅲ
4
左隧道轴线
3
Ⅳ
Ⅱ
右隧道轴线
超前导洞
1
I
中隔墙
20号喷砼
中隔墙超前导洞中线
图1 中导洞-主洞法施工顺序图（上下台阶开挖法）
1——中隔墙超前导洞开挖（含导洞锚喷支护及中隔墙连接锚杆） I ——中隔墙衬砌施作，墙顶挂网，喷砼回填
2——左（右）洞上半部开挖 Ⅱ——左（右）洞拱部初期支护施作 3——隧道下台阶开挖 Ⅲ——边墙初期支护施作 4——仰拱施作 Ⅳ——拱墙衬砌施作 工艺流程可以概括为以下流程图：
图2 工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1中导洞开挖和初期支护
1 中导洞开挖
中导洞的开挖断面尺寸一般情况下由设计确定，如果断面大小无法满足风、水、电等施工设施的布置或施工运输的需要时，可通过设计变更适当加大导洞断面。
导洞开挖时应加强测量放样控制，特别是双向开挖时。围岩较好时可采用全断面开挖，围岩差时可采用短台阶法或超短台阶法开挖。开挖应采用光面爆破，以直眼掏槽为宜；爆破设计参数应经过试验段检验和调整，如果无条件试验时，可按《公路隧道施工技术规范》有关内容选用，或可根据初步爆破设计在爆破施工中调整。
开挖进尺Ⅴ、Ⅵ级围岩采用0.5～1.0米，Ⅳ级及以下围岩可选择1～2.5米。
2 中导洞初期支护
Ⅳ至Ⅵ级围岩根据具体情况选用临时超前支护措施，包括超前管棚、超前小导管或超前锚杆。Ⅵ级围岩的初期支护参数应根据围岩情况慎重选定。开挖后应及时初喷混凝土，然后施工钢格栅（型钢拱架）和锚杆，再复喷混凝土至设计厚度。
6.2.2中隔墙施工
中隔墙衬砌施工前，先将基底清理干净，采用固定支架、组合钢模板立模、泵送砼浇筑，浇筑段长度为每节6～12m，中隔墙下部按设计要求预设纵向排水管的凹形槽。对于Ⅳ、Ⅴ级围岩段，中隔墙顶要作为两侧主洞初期支护中工字钢拱架的一个支点，其上按设计要求预埋钢板及连接钢筋，并保证预埋位置的准确。
双连拱隧道中隔墙上方围岩是薄弱环节，施工过程中在中导洞及左、右主洞拱部开挖时有三次扰动，及时进行中隔墙上方的回填和压浆加固是施工的关键环节。中隔墙顶部的支护措施采取如下方法（见中隔墙防护图（图3））：中隔墙顶部设置连接锚杆，其布置见中隔墙防护图，入岩深度2.5m，端头伸入中隔墙70cm，中隔墙浇筑完成后，在顶部挂钢筋网后喷射砼回填密实。施工时也可在紧贴中导洞围岩部位预埋压浆管，以防喷射砼与围岩之间存在空隙时在中隔墙顶进行注浆加固，以确保中隔墙与围岩间联结密实。
6.2.3主洞超前预支护
预支护类型主要有三种，即超前锚杆、小导管及管棚。具体按《公路隧道施工技术规范》有关规定执行。
6.2.4主洞上台阶（拱部）开挖
在导洞进行到一定距离，中隔墙浇筑混凝土达到设计强度，并且洞身超前支护施工完成后，分别进行主洞开挖。
Ⅰ、Ⅱ级围岩主洞开挖时可采用全断面开挖法，对于III、IV级围岩采用台阶法开挖。Ⅴ级及其以下围岩先进行上台阶留核心土开挖，进尺控制在0.5～1.0 m之间。
左、右洞工作面宜同时掘进，两掌子面距离控制在50m为宜。主洞开挖时为防止偏压对中隔墙砼及主洞拱圈砼造成破坏，当中隔墙一侧进行主洞开挖时，必须对另一侧进行回填和施作横向支撑。
6.2.5主洞上台阶（拱部）初期支护施工
爆破出渣后及时施作初期支护，先按设计初喷找平，再安装钢拱架，然后打设
