连拱隧道的中隔墙受力分析

西汉高速双连拱隧道中隔墙优化探讨[摘要] 本文通过对目前已完成的西汉高速连拱隧道进行分析总结，从中隔墙构造以及开挖方案进行分析比较，提出了一些连拱隧道设计的优化思想，和同行们进行探讨，以便能够更好的解决目前连拱隧道存在的问题。

[关键词] 连拱隧道中隔墙空洞设计优化1、引言随着我国公路建设的快速发展，连拱隧道因其开挖跨度大、施工工序交错多、防排水要求高、围岩应力变化和衬砌荷载转换复杂等原因，在建设中暴露的问题也比较多，其中以中隔墙开裂和渗漏水最为常见和严重，这也使得中隔墙的设计优化成为连拱隧道研究的焦点。

2、连拱隧道的中隔墙构造2.1 一次浇注的整体式中隔墙构造一次浇注的整体式中隔墙构造，是目前西汉高速连拱隧道设计和施工中采用较多的一种方法。

该形式的中隔墙，各单位的设计大同小异，其主要差异在中隔墙厚度的选择、中隔墙顶部与正洞连接部位的处理以及中隔墙的防排水系统的设计等。

图2.1-1、2.1-2是目前连拱隧道设计中常见的一次浇注整体式中隔墙构造图。

2.1.1 一次浇注的整体式中隔墙构造缺陷分析及优化方案2.1.1.1 中隔墙顶部空洞上述两种一次浇注的整体式中隔墙，都会造成中隔墙顶部出现空洞。

空洞的形成原因是：在立模浇注中隔墙时，由于中导洞顶部是圆弧构造，中隔墙立模空间限制，中隔墙顶部的细节构造限制，中隔墙中预埋的防排水系统的限制，造成中隔墙浇注时顶部不能和中导洞弧顶密实连接，从而形成中隔墙顶部的空洞，空洞的存在会导致中隔墙不能及时给上部围岩提供约束力，从而造成在正洞开挖时，由于围岩应力变化，中隔墙顶部的围岩出现无约束或约束力不够而出现大的位移，从而连带周边围岩共同变形，使围岩处于一个极不利的力学状态。

正是由于这种原因，造成隧道局部出现坍塌，或引起隧道中隔墙的变形、开裂，致使隧道处于不利状态。

图2.1-1图2.1-22.1.1.2 中隔墙顶部空洞处理方案目前常见的中隔墙顶部空洞处理方案是对顶部空洞进行注浆填补空洞，通常的注浆方案有两种。

连拱隧道中隔墙的选择与施工本文分析、比较了三种连拱隧道中墙的优缺点，并介绍了一些中墙的施工经验。

标签连拱隧道；中墙；选择；施工连拱隧道上、下行线通过中隔墙分开，与传统的隧道形式相比，隧道洞口需要的过渡段短，节约土地，同时又既有外型美观的特点，因此在城市交通及高速公路建设中被广泛采用。

1 中墙主要的结构形式连拱隧道中隔墙先行施工，支撑拱顶，将开挖断面分割，达到减跨的目的。

中墙在主洞施工时受到各方向反复的作用力，并支撑作用在拱部上的荷载，受力十复杂，是连拱隧道最重要的结构体，中墙设计、施工的质量好坏，直接关系到整座隧道的成败。

从目前建成的隧道及各种研究的情况看，连拱隧道中隔墙主要以下三种结构形式，如图1、2、3所示。

2 方案的比较第一种形式在2000年以前曾被广泛采用，实践证明此种中隔墙的弊病较多，存在先天不足，现在已经基本不采用，主要存在以下的弊病：⑴中墙与左右洞二衬分三次施工，施工缝不易完全对齐，造成错缝，受力不均，容易造成中墙纵横向开裂。

⑵排水系统设计不合理，防水板在拱部接头，作业空间小，很难保证焊接质量，排水管容易被堵塞，造成中墙接头部位渗水。

⑶排水系统设在中墙顶，拱顶回填混凝土浇筑在碎碎石层上（一般50cm厚），基础不稳，难于达到支撑的作用，同时混凝土也易堵塞盲沟。

⑷接头部位弧形难对应，造成错缝漏浆，建成的隧道多需要装修，影响混凝土外观。

⑸中墙作为永久结构，受力大，易下沉开裂，病害较多。

⑹对于需要爆破的石质围岩增加中墙保护费用，而且一般保护不好，需要二次装修。

⑺主洞的初期支护（钢支撑）没有支撑点，只能支撑在回填混凝土上，受力结构不合理。

后两种形式是在第一种形式上发展而来的，吸取了单洞隧道的施工经验，在技术上有很大的改进，目前应用较广。

第二种方案比第一种方案有很大的改进，排水系统设计更加合理，中隔墙作为临时支护结构，没有外观要求，减少了投入。

但此种结构仍然有自身的缺点，主要表现在：⑴中隔墙分基础和墙身施工，工序较多。

公路双连拱隧道中隔墙结构形式不足与优化改进探讨公路连体隧道因其占用土地少，对环境破坏小、有利于路线穿越不良地形条件、空间利用率高、结构整体性好、综合造价较低等诸多优点，在公路工程中已得到越来越广泛的应用。

但是在一些实际施工中还是反映出无论在设计上还是实际操作上都存在一定的争议，存在一定得问题，其效果往往还不如分离式隧道更有效，施工更简便。

特别是中隔墙部位和防排水等问题上还有一些问题急需解决。

笔者下面就针对对目前常见的几种联体隧道出现的问题进行探讨，发表一些自己的见解。

首先，先讲一讲双连拱隧道的结构特点：与分离式隧道相比，连拱隧道的最大特点就是在左右主洞之间由一条中隔墙分开，中隔墙是关键部位。

连拱隧道的关键技术问题在于中隔墙的强度问题、稳定问题及围岩的变形问题。

如果中隔墙修筑不理想，直接导致隧道围岩跨度增大，开挖后拱部岩体在自重应力场作用下向洞内移动，并导致两侧岩体受压，拱顶下沉急剧增大，由此而导致支护结构体系的破坏，因此中隔墙施工质量对围岩稳定性、结构受力大小和结构安全有直接的影响。

目前常见中隔墙结构形式有以下几种：常见中隔墙结构形式如下图：①----墙肩纵向管；②----防水卷材+土工布；③----形排水管；④----底部三通。

图1、直墙式①----墙肩纵向管；②----防水卷材+土工布；③----型排水管；④----底部三通管。

图2、曲墙式1.墙身一次浇筑成型的，又有直墙式和曲墙式两种：在肩部有两道纵向施工缝，左右洞防水布紧贴在中隔墙顶，和中隔墙顶的防水布相连，墙肩上一般还有两条纵向排水管与预埋在中隔墙中间的Y型排水管相连接，再通过墙底部的三通管引到边沟等洞内排水系统。

（如图1、2）2.墙身分三次浇筑的：墙身第一次浇筑时，预留出二衬厚度，待主洞开挖后再与二衬一起浇筑，左右洞防水布在中隔墙第一次浇筑时紧贴墙顶预埋，排水管在二衬时埋设。

（如图3）①----墙肩纵向管；②----墙顶防水卷材+土工布；③----墙侧壁PVC管；④----主洞防水卷材+土工布；⑤----墙基座纵向PVC管。

扩建连拱隧道初期支护及中墙受力研究高登;林孔斌【摘要】为验算扩建连拱隧道初期支护和中墙参数的合理性,采用荷载-结构法对初期支护内力、新中墙应力、基底应力等进行受力分析,计算结果表明:1)左、右洞均扩建完成后,除左右洞拱脚、初支与中墙连接处由于应力集中安全系数大于1小于1.53,其他危险截面的安全系数均大于1.53,满足规范要求;2)仅左洞扩建完成时将形成偏压非对称连拱隧道,除中墙底外,左洞初支其他危险截面的安全系数均大于最终状态的安全系数;3)中墙角隅处最大压应力和拉应力分别为8.17MPa和0.61MPa,不满足强度安全系数要求,应加强配筋和构造设计;4)中墙最薄截面处最大压应力和拉应力分别为3MPa和0.5MPa,满足强度安全系数要求;5)中墙底部和仰拱拱脚侧基底应力较大,应对其进一步注浆加固,使其满足地基承载力要求.【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷),期】2018(034)0z1【总页数】6页(P12-17)【关键词】连拱隧道;原位扩建;荷载-结构法;初期支护;安全系数;中墙【作者】高登;林孔斌【作者单位】福建省交通规划设计院,福州 350004;福建省交通规划设计院,福州350004【正文语种】中文【中图分类】U459.2随着经济的日益发展，在一些地区高速公路双向4车道乃至6车道公路隧道已不能适应交通量增长的需求，因此需在既有公路隧道基础上改扩建成为双向8车道公路隧道。

目前，国内隧道原位改扩建已积累了一定的成功经验，如福建泉厦高速大帽山隧道[1-3]、福建漳龙高速后祠隧道[4-5]、福州二环路金鸡山隧道[6-7]等。

张海忠等[8]通过对杭金衢高速公路新岭隧道和王市岭隧道路段拓宽方案的对比研究，对高速公路中长隧道和短隧道路段提出了一些拓宽改建建议；陈七林[9]结合福州象山连拱隧道的工程现状，分析了象山隧道拓宽改造方案的研究思路，重点研究了新旧结构连接、支护结构的受力平衡、结构拆除和既有隧道病害整治等关键技术问题；章立峰等[10]以杭州市临平邱山隧道改扩建为双连拱隧道工程为例，对隧道改扩建工程的施工方法进行了探讨。

大跨径连拱隧道中隔墙施工处理技术探讨摘要结合工程实例，总结连拱隧道中隔墙施工技巧和施工经验，经实践证明，该工法加快了施工进度，增加了施工安全度，提高了隧道的长期稳定性，具有显著的经济效益和社会效益，有利于类似工程借鉴。

关键词隧道施工；连拱隧道；中隔墙施工中图分类号tu5 文献标识码a 文章编号1674-6708（2013）82-0149-020引言目前国内一些较短的隧道常选用连拱结构形式，从节约用地、利于环保，减少高路堑工程方面考虑，修建连拱隧道具有功能合理、结构紧凑、承载能力好的重要意义。

但连拱隧道由于开挖跨度大，结构对荷载变化比较敏感，围岩稳定性变差，给施工带来很大的难度，施工安全难以保证，工期长，工程成本不易有效控制。

因此积极收集连拱隧道中隔墙施工技巧和施工经验，可提高了隧道的长期稳定性，具有显著的经济效益和社会效益。

1技术分析对于大跨径连拱隧道采取中隔墙施工，由两端洞口向中间开挖、支护中导洞，直至贯通再进行其它工序作业。

中导洞首先贯通，既改善了施工环境，又起到超前地质预报的作用。

由于本隧道处于煤层采空区内，对中隔墙底部进行了钢花管注浆加固处理，加强了中隔墙基础持力能力。

中隔墙模板采用固定钢模台车，较通常使用拼装30cm钢模提高施工进度。

中隔墙顶部存在的空隙是连供隧道常见的通病，采用m30注浆处理效果很好。

开挖、支护中导洞至贯通，然后从洞口往中间施工中隔墙。

中隔墙顶部预埋通长钢板，便于以后主动初期支护工字钢焊接在上面。

主洞后开挖一侧必须进行回填，防止开挖支护主洞时产生偏压。

中隔墙顶部注浆回填密实后，形成纵向连续中隔墙，以后中隔墙将承担中导洞顶部围岩和主动开挖后初期支护传递的压力。

2实例分析某隧道为双连拱双向六车道高速公路隧道，隧道长288m，最大开挖断面跨度37.17m，高12.25m。

全隧道按新奥法设计和施工，隧道进出口及附近路堑段内分布众多煤洞、大面积地裂缝、地面塌陷等沉陷变形，洞口边仰坡为堆积的煤矸石，结构松散，围岩不稳定，易坍塌，同时隧道出口仰坡出现过滑坡。

双连拱隧道中隔墙压应力的计算刘劲勇1邓凌燕 2（1 武汉理工大学交通学院湖北 430063）（2 江西省公路管理局科研设计所江西 330002）摘要：连拱隧道围岩压力及中隔墙压应力的计算是隧道设计和施工过程中一个必不可少的环节。

本文采用以地球物理学的基本理论为指导，根据地球重力场的特点导出的隧道围岩环向地应力的计算表达式，将隧道模型简化为拱进行计算，并通过工程实例——殷家岩隧道的量测结果对计算进行验证，计算结果与实测结果比较吻合。

关键词：隧道工程；双连拱隧道；围岩压力；中隔墙；计算方法0 前言随着山岭区公路建设的不断发展和公路等级的不断提高，公路隧道的建设规模和数量日益增大。

在国外，挪威己修建长达24.5km的莱尔河谷隧道，瑞士也已修建长达16．3km的Gotthard隧道。

在我国，由于经济相对落后及公路隧道修筑起步较晚，隧道修筑技术及单洞长度与发达国家相比，还有一定的差距。

但最近几年，在国家大量投资修建高等级公路的同时，公路隧道修筑规模及数量有较大的发展。

隧道建设必须要保证隧道工程的安全，而隧道工程的安全主要决定于隧道设计，隧道设计的关键是隧道衬砌计算，隧道衬砌计算的传统方法是结构力学方法（主要有荷载计算、围岩弹性抗力计算、内力计算和强度校核4个计算过程，该法适用于传统矿山法施工隧道）。

目前，许多新的计算方法也不断引入隧道衬砌计算领域［像连续介质力学方法（弹性理论、弹塑性理论、粘弹塑性理论等）、数值分析方法（有限元法等）］。

不管采用何种方法，合理的计算模型选择及荷载的准确计算是其中的关键。

本文采用以地球物理学的基本理论为指导，根据地球重力场的特点导出的隧道围岩环向地应力的计算表达式，将隧道模型简化为拱进行计算。

1 公路隧道围岩压力计算1.1计算基本思路公路隧道应沿其掘进方向每隔一段距离W(笔者在本文中简称区段)做一代表性横截面，区段长W取值越小，代表性横截面的代表性就越强，利用该横断面得出的隧道拱周压力的准确性就越高，W的取值决定于隧道开掘处地表形状的变化及隧道走向与倾向的变化。

高速公路工程双连拱隧道隔墙施工技术摘要：首先简述了双连拱隧道中隔墙结构特点，然后对双连拱隧道中隔墙断面类型及施工要点进行了分析，同时结合项目实例综合研究了双连拱隧道中隔墙施工技术，主要包含了测量放样、基底找平、钢筋制作、混凝土浇筑以及养生等，为类似项目施工提供参考与借鉴。

关键词：双连拱隧道;中隔墙;施工技术;1 双连拱隧道中隔墙结构简述通过分析公路隧道建设现状发现，其普遍采用的是双连拱隧道类型。

与分离式隧道对比分析，双连拱隧道具备较大的空间利用率，洞口选择方案多，而且适用在洞口地形相对狭小的中短隧道。

但是双连拱隧道施工环节比较多，在具体施工中必须交错实施开挖与支护，而这会增加围岩应力变化。

中隔墙作为双连拱隧道施工时采用的主要构件，必须严格控制其强度与稳定性等关键指标。

以双连拱隧道项目施工为例，中隔墙与支护衬砌采用的为非同步施工模式，结构受力情况多变，特别是中隔墙受力较为复杂，主要包含了拉、压、弯、剪等，而且左洞、右洞的施工会对中隔墙造成影响，若是施工不当，则很容易引发拱顶沉降或坍塌等现象，甚至隧道中隔墙出现开裂与渗水等[1]。

基于此，在双连拱隧道施工阶段必须精准把控中隔墙技术要点，以提升施工质量及安全。

2 双连拱隧道中隔墙断面类型及施工要点2.1 中隔墙断面类型针对双连拱隧道项目的中隔墙而言，其结构类型主要是以外部形态作为划分标准，包含了直中墙、曲中墙，见表1。

表1 直中墙与曲中墙特点2.2 施工要点以双连拱隧道为例，中隔墙施工流程是先支模板后钢筋绑扎，最后进行混凝土浇筑，详细施工要点如下：①模板选用，在中隔墙模板施工阶段，应选择槽钢与碗口件从中导洞初期支护位置进行支撑处理，支撑模式是“外撑+内控”，而模板主要选用特制型钢模，且严格根据规定要求检查模板中线、尺寸以及标高等相关指标，保证符合工程要求之后才能够实施下一道工序；②钢筋绑扎，首先需要对中隔墙与衬砌接触面进行凿毛处理，以增强混凝土粘结力，结合设计要求布设基础钢筋，同时对预留筋与预埋件的位置进行严格检查，保证钢筋无任何的锈蚀现象[2]，待钢筋绑扎施工及检验达标之后，才能够进行端头模板封堵处理；③混凝土浇筑，选择的振捣方式是分层振捣，边浇筑边振捣，由模板的端头灌注混凝土，将混凝土浇筑到与拱顶相距1.5 m位置，然后以分段浇筑方式一直浇筑到拱顶，在两侧位置合理预留注浆管与排气管[3]。

双连拱隧道围岩压力分析
摘要：在双连拱隧道施工过程中，由于围岩应力重分布，围岩的性质较复杂且变化多、人为的因素对围岩性质影响大等因素，事先无法估计。

因此，采取理论分析，经验判断相结合方法，指导斑竹园双连拱隧道的施工。

关键词：隧道，双连拱，围岩，压力
一、工程概况
斑竹园双连拱隧道位于安徽省金寨县斑竹园镇，设计为高速公路双连拱隧道，净宽10.75m，净高5.0m，隧道长度269.00m，进口位于六武高速公路K80+904，出口位于K81+173，隧址区属低山地貌，海拔250~310m。

隧址区岩性主要为花岗片麻等变质岩，全风化层厚约2.0m，强风化层厚2.0m～4.1m，节理、裂隙较为发育，多为张开或微张开，有泥质充填物，岩体呈碎块状松散结构。

主洞采用上下台阶开挖法开挖支护，开挖顺序：中导洞（中隔墙）右洞上、下台阶左洞上、下台阶。

二、围岩压力分析
在设计隧道的结构体系时，一般有两种计算模型，一类是以支护结构作为承载主体，围岩对支护结构的变形起约束作用，称为荷载结构模型。

另一类以围岩为承载主体，支护结构限制围岩向隧道内变形，它将支护结构与围岩视为一体，作为共同承载的隧道结构体系，称为地层荷载模型。

隧道开挖前，岩体处于初始应力状态，开挖隧道后引起围岩应力的重分布，以及围岩的自然成拱作用形成天然拱。

根据两种模型可以。

偏压连拱隧道施工力学及中隔墙研究摘要：采用有限元数值方法对山区高速公路中连拱隧道的开挖和支护过程进行模拟，特别针对偏压段连拱隧道的中隔墙受力特征进行了分析研究。

结果表明，中墙是连拱隧道最关键的受力构件，在偏压地段的开挖容易在中墙部位引起较大偏心荷载和应力集中，偏压连拱隧道采用复合式曲中墙结构将有助于改善中墙受力状况，减小应力集中及上部位移。

该研究成果可为偏压地段的连拱隧道的合理设计以及修建提供理论根据和技术支持。

关键词：山区高速公路；偏压连拱隧道；中隔墙；施工力学；有限元模拟Abstract:Taking an expressway in mountain areas as the engineering background,the behavior of a double-arch tunnel with partial-pressure during construction is simulated by ANSYS—professional finite element software. As an important bearing structure,the middle wall in the multi arch tunnel,often dominates the success and safety of a project. The results show that the nonsymmetrical excavating would easily bring the eccentrical loads on the wall. The double-arched tunnel which adopted the multiple bent mid-board structures would be helpful to improve the bearing behaviors of the mid-partition wall and to decrease the concentration of stress and the top displacement. The research result offers the theoretical and methodological experiences to the similar engineering.Key words: expressways in mountainous areas; partial pressure joint arch tunnel; middle wall; construction mechanical；FE simulation1．引言随着我国交通建设的飞速发展，在山区修建高等级公路逐渐增多，为适应地形展线的需要，公路隧道也将越来越多遇到受到地形因素的限制，将通常的分离式隧道改设计为双跨连拱隧道。