遵義市子尹路南延線長距離雙連拱隧道快速施工技術

王 猛，張艷艷

(1.北車建設工程有限責任公司，北京 100078;2.重慶隧源建筑勞務有限公司，重慶 400000)

0 引言

JTG D 70—2004《公路隧道設計規(guī)范》中規(guī)定“高速公路、一級公路應設計為上、下行分離的獨立雙洞”。近年來，雙連拱隧道因其接線容易、占地少及利于環(huán)保等方面的優(yōu)勢逐漸受到人們的青睞。文獻［1－4］對當前雙連拱隧道傳統(tǒng)的三導洞法、中導洞法、雙洞全斷面平行施工法等施工方法進行了較為全面的分析、比較和總結，并通過數(shù)值模擬分析評價了不同工法下圍巖位移、應力及支護結構受力的變化規(guī)律;文獻［5－11］針對淺埋、偏壓、軟弱圍巖及溶巖地區(qū)等條件下的雙連拱隧道設計及施工關鍵技術進行了研究，對施工中對圍巖的擾動次數(shù)多、結構受力復雜、防排水困難等技術問題進行了探討。以上研究的三導洞法均中導洞先開挖貫通，再修筑中隔墻，而后再開挖正洞，其施工速度慢，無法滿足長距離雙連拱隧道的快速施工。本文以子尹路南延線隧道工程為研究對象，提出“三導洞+聯(lián)絡通道”的雙連拱隧道施工方法，改進了傳統(tǒng)的工法，實現(xiàn)了長距離雙連拱隧道的快速施工。

1 依托工程情況

1.1 工程概況

子尹路南延線工程位于遵義市老城區(qū)中部，鄰近“遵義會議會址”，系遵義市規(guī)劃路網(wǎng)“三縱八橫十二聯(lián)”之八橫中“官井路—子尹路南延線隧道—供電路—供電路東延線”的第五橫，為城市Ⅰ級次干道。本工程為子尹路南延線隧道工程，起于碧云路—子尹路交叉路口，經(jīng)老圖書館門口，穿越紅花崗山脈后，止于坳上路口處與萬里路丁字形連接。隧道起止里程為K0+182～+782，全長600 m。隧道為雙向四車道，采用雙連拱襯砌結構，最大開挖寬度為32.33 m。采用復合式中隔墻，中隔墻設計為曲墻式，高6.92 m，最薄處寬度為1.2 m。全隧除進、出口明洞段采用整體式襯砌結構外，其余均采用復合式襯砌結構。隧道詳細情況如表1和表2所示;隧道Ⅴ［a］型襯砌橫斷面如圖1所示。

表1 子尹路南延線隧道圍巖分級及襯砌類型劃分Table 1 Classification of surrounding rocks and lining type of Ziyin tunnel

1.2 工程地質(zhì)水文條件

子尹路南延線隧道所在地域屬于黔北中山—低山構造嶺脊侵蝕地貌，地形整體為北高南低，主要位于遵南向斜北段南東翼近核部，區(qū)內(nèi)主體構造為遵南向斜，隧道穿越地層為單向斜結構，未見斷層構造及次一級褶皺構造，隧址區(qū)構造簡單。隧道洞身以Ⅳ，Ⅴ級圍巖為主，其中K0+182～+600段隧道洞頂覆土20～63 m，圍巖巖性為泥巖及粉砂質(zhì)泥巖，強度低，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性差。K0+600～+782段隧道洞頂覆土2～12 m，其中強風化層厚度大，圍巖自穩(wěn)能力差。隧道大里程端穿越低瓦斯地段、局部為巖溶侵蝕地貌。

子尹路南延線隧道所在地域地下水主要為裂隙水，賦存于第四系、強風化基巖及碳酸鹽巖中，隧道穿越的中風化粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及砂巖夾石灰?guī)r段屬于透水層和弱富水區(qū)，地下水對隧道影響較小。

2 施工方法優(yōu)化

2.1 原設計的施工方法

子尹路南延線隧道按原設計采用傳統(tǒng)的三導洞分步施工法進行施工，主要施工工序為:中導洞開挖及支護—中隔墻施工—左側壁導洞開挖及支護—右側壁導洞開挖及支護—左洞正洞上臺階開挖及支護—右洞正洞上臺階開挖及支護—左洞正洞下臺階開挖及支護—右洞正洞下臺階開挖及支護—左右洞臨時支撐拆除—防水、二次襯砌施工。三導洞分步施工順序如圖2所示。

表2 子尹路南延線隧道初期支護參數(shù)表Table 2 Parameters of primary support of Ziyin tunnel

圖1 子尹路南延線隧道Ⅴ［a］型襯砌橫斷面圖(單位:cm)Fig.1 Cross-section of TypeⅤ［a］lining of Ziyin tunnel(cm)

圖2 三導洞分步施工工序圖(單位:cm)Fig.2 Construction procedure of 3-heading excavation method(cm)

在實際施工過程中遇到了以下問題:隧道出洞口端有1 700多戶房屋需要拆遷，拆遷困難極大、進度極其緩慢，場地提供未定，故進、出洞口2個作業(yè)面無法同時施工。若按三導洞分步施工法進行進洞口獨頭掘進施工，則必須待拆遷完成后方可施工中隔墻，之后才能進行主洞開挖，如此勢必會影響整個工程的進度，無法確保工期。

2.2 “三導洞+聯(lián)絡通道”施工方法的提出

針對獨頭掘進無法滿足工期要求的情況，在三導洞分步施工法的基礎上提出了“三導洞+聯(lián)絡通道”的施工方法，創(chuàng)造性地解決了因出洞口端拆遷未完成而不能施工中隔墻，進而導致正洞無法開挖的問題。聯(lián)絡通道的開通，為中隔墻的提前施工和左右主洞開挖支護等創(chuàng)造了先決條件，大大加快了施工進度，緩解了工期壓力。

按照“三導洞+聯(lián)絡通道”施工方法，子尹路南延線隧道在K0+382，K0+582處增加了2個聯(lián)絡通道，將隧道分為3段(200 m/段)進行施工，同時將聯(lián)絡通道作為施工交通組織轉換通道。中導洞作業(yè)的交通運輸經(jīng)聯(lián)絡通道從兩側導洞進行，使得中導洞開挖支護不停止施工也能進行中隔墻施工，由此增加了施工作業(yè)面，為隧道的快速施工創(chuàng)造了條件。

3 施工方案實施

3.1 洞內(nèi)施工組織及交通轉換

子尹路南延線隧道通過設置2組聯(lián)絡通道將隧道分為3段進行施工，并在洞內(nèi)進行3次交通組織轉換，增加了工作面，實現(xiàn)了中隔墻的提前施工。

3.1.1 進洞0～200 m交通組織

0～200 m施工進洞，中導洞先行開挖，左、右側壁導洞滯后中導洞50 m開挖，交通組織如圖3所示。

3.1.2 第1次交通轉換

施工至200 m處，中導洞班組不停，側壁導洞班組施工聯(lián)絡通道;200 m處聯(lián)絡通道開挖后，200～400 m中導洞、左側壁導洞及右側壁導洞繼續(xù)開挖;左側壁導洞作為施工通道，同時從洞口開始中隔墻施工，中墻施工一段距離之后，開始施工右洞正洞，襯砌、路面及附屬工程同步跟進，二次襯砌滯后主洞開挖50 m，路面及附屬工程滯后二次襯砌施工100 m。第1次交通轉換圖如圖4所示。

圖3 進洞0～200 m交通組織Fig.3 Traffic organization for 0～200 m section

圖4 第1次交通轉換Fig.4 Conversion of traffic organization for the first time

3.1.3 第2次交通轉換

400 m處聯(lián)絡通道開挖后繼續(xù)400～600 m中導洞開挖，左右側壁導洞根據(jù)工期及實際情況，適時暫停，主攻正洞及后續(xù)工程，同時施工200～400 m中墻;0～200 m右洞開挖完后，右洞作為施工通道，開始左洞正洞開挖，襯砌及附屬工程同步跟進。第2次交通轉換圖如圖5所示。

圖5 第2次交通轉換Fig.5 Conversion of traffic organization for the second time

3.1.4 第3次交通轉換

400～600 m中導洞開挖后開始進行中隔墻施工;200～400 m右洞正洞施工完后;轉換施工通道，利用400 m處聯(lián)絡通道，右洞作為施工通道，左洞正洞連續(xù)跟進，同時400～600 m右洞連續(xù)施工，其他工序形成左右洞2個面同步跟進。第3次交通轉換圖如圖6所示。

3.2 聯(lián)絡通道施工

聯(lián)絡通道斷面大小為744 cm×572 cm，與隧道截面斜交，夾角為60°，采用鉆爆法配合破碎機進行開挖，支護采用中導洞Ⅴ級圍巖支護參數(shù)，初期支護為:I16鋼拱架+φ8鋼筋網(wǎng)+φ25中空注漿錨桿+C25噴射混凝土，并打超前小導管對聯(lián)絡通道拱架與中導洞拱架連接，超前小導管采用φ42無縫鋼管長3.5 m，環(huán)向0.4 m，縱向間距1.2 m。通道支護如圖7所示。在聯(lián)絡通道與中導洞及側壁導洞相交位置，聯(lián)絡通道加密安裝4榀I16鋼拱架，中導洞及側壁導洞加密安裝4榀I22b鋼拱架，保證交叉處結構穩(wěn)定。拱架加密如圖8所示。

圖6 第3次交通轉換Fig.6 Conversion of traffic organization for the third time

圖7 聯(lián)絡通道支護斷面圖(單位:cm)Fig.7 Cross-section of support of connecting passage(cm)

圖8 聯(lián)絡通道鋼拱架加密圖Fig.8 Intensified steel arches

3.3 施工進度計劃

根據(jù)子尹路南延線隧道所采用“三導洞+聯(lián)絡通道”的方法，隧道的施工進度計劃如圖9所示。

4 安全保證措施

本工程施工作業(yè)面多，洞內(nèi)交通組織要求高，各工序間施工干擾較大，為確保安全，針對工程特點主要采取了以下保證措施。

1)對于隧道不良地質(zhì)地段，要超前預報，掌控地質(zhì)信息;圍巖軟弱破碎地段短進尺、強支護并加強圍巖變形監(jiān)測［12－14］。

2)中導洞與左右洞側壁導洞在開挖過程中，在聯(lián)絡通道處做好拱架加密安裝。

3)聯(lián)絡通道盡量采用破碎機開挖，如遇到巖石需要爆破時，應采用控制爆破，減少對周圍初期支護及二次襯砌的影響。當正洞襯砌已經(jīng)施工至聯(lián)絡通道時再拆除該處聯(lián)絡通道，并且左右洞兩側聯(lián)絡通道禁止同時拆除。

4)加強聯(lián)絡通道施工及在使用過程中監(jiān)控量測并及時反饋。

5)加強洞內(nèi)交通組織管理工作，安排專職人員負責各聯(lián)絡通道處的交通組織工作。

5 結論與討論

1)提出了雙連拱隧道“三導洞+聯(lián)絡通道”施工方法，解決了子尹路南延線隧道因出洞口端拆遷未完成而不能施工中隔墻，進而導致正洞無法開挖的問題，該方法的提出和應用在國內(nèi)尚屬首次。

圖9 子尹路南延線隧道施工計劃橫道圖(單位:d)Fig.9 Construction schedule of Ziyin tunnel(d)

2)“三導洞+聯(lián)絡通道”施工方法的核心是通過設置聯(lián)絡通道將雙連拱隧道進行分段施工，并在洞內(nèi)進行多次交通組織轉換，增加工作面，實現(xiàn)中隔墻的提前施工。

3)該工法施工過程作業(yè)面多，洞內(nèi)交通組織要求高，各工序間施工干擾較大，施工過程中應合理確定施工步序，加強安全管理，做好洞內(nèi)的監(jiān)控量測及交通組織工作。

4)工程實踐表明，采用“三導洞+聯(lián)絡通道”法施工雙連拱隧道安全可行，并能夠實現(xiàn)快速施工。

本文研究成果對今后雙連拱隧道工程獨頭或雙向掘進施工均具有參考及推廣價值，下一步研究工作可結合雙向掘進隧道施工工程實踐進一步展開討論。

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