曲中墻連拱隧道施工技術(shù)探討

薄小飛

(山西省交通建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督局，山西太原 030006)

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的迅猛發(fā)展，我國的公路建設(shè)也在逐步擴(kuò)大發(fā)展，行車的安全、舒適、快捷已成為目前我國公路建設(shè)的又一大目標(biāo)。隨著公路等級的不斷提高，為優(yōu)化路線線形，公路隧道的建設(shè)越來越多，而隧道建設(shè)的安全性和可行性則成為我國公路建設(shè)創(chuàng)新的一大考驗(yàn)，此時(shí)，連拱隧道應(yīng)運(yùn)而生，以其優(yōu)越性解決了一系列問題。本文通過對復(fù)合式曲中墻連拱隧道技術(shù)和三層曲中墻連拱隧道技術(shù)的分析，對連拱隧道施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。

1 連拱隧道施工技術(shù)的研究現(xiàn)狀

連拱隧道是一種新型的結(jié)構(gòu)特殊的隧道，它有著占地面積小、平面線形順暢、地下空間利用率高、節(jié)約工程資源等多方面優(yōu)勢，因此在我國公路建設(shè)中連拱隧道技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。而以往的連拱隧道大多數(shù)都采用了整體式中墻斷面的形式，這種形式的缺點(diǎn)在于施工后在中墻拱頂?shù)牡胤綍霈F(xiàn)豎向的施工縫，如果中墻頂部的V形縱向盲溝比縱向施工縫高，就有可能出現(xiàn)中墻施工縫多出滲水的情況。為解決這一缺陷問題，我國專業(yè)的設(shè)計(jì)人員提出了曲中墻連拱隧道這種新的剖面形式，它是通過在中墻的水平方向進(jìn)行三次施工，先開挖中導(dǎo)洞，在完成中間的一面墻體之后，同時(shí)對兩側(cè)正洞的拱墻和兩邊的墻體進(jìn)行一次性澆筑，這樣的做法優(yōu)點(diǎn)在于拱圈和中墻沒有留下縱向施工縫，可有效地解決漏水滲水等問題，而在連拱隧道的通體結(jié)構(gòu)受力和防排水方面也有了本質(zhì)的提高和改善［1］。

2 連拱隧道設(shè)計(jì)、施工中急需解決的技術(shù)難題

盡管連拱隧道建設(shè)在我國取得了很大反響，但有很多細(xì)節(jié)方面的問題仍然需要不斷修改、完善，連拱隧道施工技術(shù)需要不斷地加強(qiáng)與創(chuàng)新才能更好地服務(wù)于我國公路建設(shè)事業(yè)。1)如何有效防止連拱隧道滲水漏水問題。新提出的三層隔墻連拱隧道方案，是多位地質(zhì)監(jiān)測組的專家經(jīng)過對該技術(shù)的深入研究，并結(jié)合對地質(zhì)、地表等多方面監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析提出的新方案。新方案在貫通中導(dǎo)洞的時(shí)候采用上下階梯法進(jìn)行動工，即在進(jìn)洞前就完成洞口防排水的處理和洞頂截水溝，在進(jìn)口端的中導(dǎo)洞兩邊開挖排水溝，可以讓水順坡自然下流，起到引流排水的作用，而在拱部開設(shè)小導(dǎo)管，在導(dǎo)管中加入水泥漿用以加固，起到強(qiáng)支護(hù)的作用。為了保證中隔墻的基礎(chǔ)穩(wěn)定，還需要在基地清理之后用混凝土回填加固;施工中隔墻時(shí)，要嚴(yán)格按要求安裝鋼筋并精密焊接牢固，在中隔墻頂部要預(yù)留“凹”形盲溝以助引流排水［2］。新方案重點(diǎn)指出在連拱隧道開挖之前，必須經(jīng)過地質(zhì)雷達(dá)或者是超前探孔對工作地面進(jìn)行大范圍的圍巖探測和水文地質(zhì)探測，根據(jù)已開挖的地質(zhì)情況和探測到的地面情況做嚴(yán)格的分析，調(diào)整并采取最佳方案，完善各方面的預(yù)防措施，以確保施工安全性。這樣的新方案有效地解決了連拱隧道的滲水漏水問題，特別是中墻的滲水漏水問題。2)如何增加曲中墻連拱隧道的可建長度，避免修建過短的問題。由于連拱隧道具有造價(jià)高且施工工序繁瑣、工期長等問題，傳統(tǒng)認(rèn)為連拱隧道不應(yīng)該修筑得太長，為了通風(fēng)，在750 m以上的隧道應(yīng)分修雙洞。新的連拱隧道修建方案提出在隧道中墻的平面設(shè)計(jì)上采用截面的形式，根據(jù)不同的中墻厚度設(shè)計(jì)不一樣的斷面式連拱隧道，進(jìn)而把隧道洞口段的連拱隧道設(shè)計(jì)成整體式的形式，進(jìn)一步發(fā)展到小凈距隧道和標(biāo)準(zhǔn)凈距的雙線隧道。這樣的新形式可以有效地實(shí)現(xiàn)加長連拱隧道的長度，從而解決距離限制問題［3］。3)雙連拱隧道技術(shù)的完善。為了能加快施工進(jìn)度和提高圍巖及中墻的穩(wěn)定性，專家們還提出了雙連拱隧道開挖技術(shù)，但是該技術(shù)在結(jié)構(gòu)受力、施工工序質(zhì)量控制等方面還存在著較多安全隱患。為了提高隧道開挖技術(shù)的安全性，合理處理好施工中不對稱與對稱結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換關(guān)系尤為重要。目前在國內(nèi)大多數(shù)的雙連拱隧道施工都是優(yōu)先考慮先挖掘中導(dǎo)洞修筑中墻的連拱布局。在這個(gè)過程中采用“中導(dǎo)洞—正洞階梯法”可以減少左右導(dǎo)洞的挖掘程度，具有工序簡單等優(yōu)勢;采用“中導(dǎo)洞—雙側(cè)壁導(dǎo)坑法”可以使布局受力減少，易于保證質(zhì)量。

3 曲中墻連拱隧道技術(shù)

圖1 三導(dǎo)坑法部分動工工序

表1 各種中墻厚度及高度建議值 m

我國雖然有著較早的連拱隧道技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，但并沒有完善的技術(shù)，除了以上介紹的中墻開裂、滲水漏水等問題之外，還有連拱隧道跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題尚待解決。所以不斷探索創(chuàng)新曲中墻連拱隧道技術(shù)對我國公路建設(shè)有著極其重要的作用。以下提出了幾項(xiàng)創(chuàng)新的技術(shù)研究:1)根據(jù)不同的圍巖條件，采用不同的施工方法。例如:三導(dǎo)坑施工法(見圖1)，可以先進(jìn)行左中右三個(gè)導(dǎo)坑的施工，隨后是其邊墻，然后再開挖左右洞，最后襯砌施工;無導(dǎo)坑開挖施工方法，應(yīng)該先開挖左右兩側(cè)的隧道，進(jìn)而使得兩側(cè)隧道相鄰的邊墻變成加厚的變截面;中導(dǎo)坑動土法，即中央導(dǎo)坑的動土方案，就需要先開挖中間導(dǎo)洞，然后施工中墻，最后解決左右洞。2)連拱隧道的斷面設(shè)計(jì)。由于連拱隧道斷面的形式不同，則需要設(shè)計(jì)不同的施工方式。例如:無導(dǎo)坑開挖施工技術(shù)，因?yàn)樽笥抑袎Ψ蛛x，所以應(yīng)該把邊墻設(shè)計(jì)為變截面形式;而三導(dǎo)坑或者中導(dǎo)坑施工技術(shù)，則主要設(shè)計(jì)成曲中墻的斷面形式，而且，中墻和邊墻需要設(shè)計(jì)成較矮的形式［4］。3)連拱隧道的尺寸設(shè)計(jì)和方法設(shè)計(jì)。連拱隧道的尺寸設(shè)計(jì)包括洞體的開挖設(shè)計(jì)、中隔墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、洞身的復(fù)合襯砌設(shè)計(jì)和防水設(shè)計(jì)。開挖高度為7 m～11 m左右，寬度為20 m～30 m左右，中墻寬度為1.5 m～2 m左右。因?yàn)檫B拱隧道實(shí)際上是初期支護(hù)的連拱，此情況下，初期支護(hù)需要承受復(fù)雜受力體系下的施工荷載和部分圍巖的壓力，而另一部分的圍巖壓力則由二次襯砌承擔(dān)，此時(shí)的設(shè)計(jì)方法稱為荷載—結(jié)構(gòu)法。表1給出了一些中墻厚度及高度的建議值。4)防水問題的多方面思考。a.把防水和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合。在不削弱結(jié)構(gòu)的前提下，把兩側(cè)二襯形成獨(dú)立環(huán)，根據(jù)單洞整體式進(jìn)行斷面施工，這樣就可以有效減少在設(shè)鋼拱架地段預(yù)先埋下的加強(qiáng)連接筋把防水板刺破的機(jī)會，也可以對中隔墻頂上事先已鋪好的防水板起到一定的保護(hù)作用。b.在施工過程中適當(dāng)加大中隔墻的厚度，并在其中鑿開一定的空隙，形成新的直接的排水通路，這樣可以進(jìn)一步解決中隔墻中滲水漏水問題。c.用防水混凝土代替橡膠防水板，提高襯砌的質(zhì)量，可以進(jìn)一步起到防水作用。

4 結(jié)語

曲中墻連拱隧道是我國高速公路最新型的隧道建設(shè)，本文通過對曲中墻連拱隧道的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)了中墻滲水漏水、中墻頂開裂等問題，并從施工方法、設(shè)計(jì)形式、防排水技術(shù)等方面提出了相應(yīng)的解決方案，希望可以通過這些方法解決以上問題，為我國公路建設(shè)事業(yè)又好又快發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

［1］李志厚，朱合華，丁文其.公路連拱隧道設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2013：180-185.

［2］雷 華，陳樹汪，王明華.云南省公路連拱隧道的技術(shù)進(jìn)步［J］.云南思小高速公路隧道施工監(jiān)測月報(bào)，2011(5)：244-245.

［3］鄧少軍，陽軍生，張學(xué)民.淺埋偏壓連拱隧道施工數(shù)值模擬及方案比選［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2014(6)：940-943.

［4］伍振志，付志鋒，王文靜.淺埋松軟地層開挖中管棚注漿法的加固機(jī)制及效果分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011(24)：526-531.