王 猛，張艷艷

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

0 引言

JTG D 70—2004《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定“高速公路、一級(jí)公路應(yīng)設(shè)計(jì)為上、下行分離的獨(dú)立雙洞”。近年來(lái)，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(shì)逐漸受到人們的青睞。文獻(xiàn)［1－4］對(duì)當(dāng)前雙連拱隧道傳統(tǒng)的三導(dǎo)洞法、中導(dǎo)洞法、雙洞全斷面平行施工法等施工方法進(jìn)行了較為全面的分析、比較和總結(jié)，并通過(guò)數(shù)值模擬分析評(píng)價(jià)了不同工法下圍巖位移、應(yīng)力及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的變化規(guī)律;文獻(xiàn)［5－11］針對(duì)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(shè)計(jì)及施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì)施工中對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)多、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、防排水困難等技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討。以上研究的三導(dǎo)洞法均中導(dǎo)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(wú)法滿足長(zhǎng)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(duì)象，提出“三導(dǎo)洞+聯(lián)絡(luò)通道”的雙連拱隧道施工方法，改進(jìn)了傳統(tǒng)的工法，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)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(huì)議會(huì)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(jí)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(wàn)里路丁字形連接。隧道起止里程為K0+182～+782，全長(zhǎng)600 m。隧道為雙向四車道，采用雙連拱襯砌結(jié)構(gòu)，最大開挖寬度為32.33 m。采用復(fù)合式中隔墻，中隔墻設(shè)計(jì)為曲墻式，高6.92 m，最薄處寬度為1.2 m。全隧除進(jìn)、出口明洞段采用整體式襯砌結(jié)構(gòu)外，其余均采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。隧道詳細(xì)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(jí)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?qū)儆谇敝猩健蜕綐?gòu)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(gòu)造為遵南向斜，隧道穿越地層為單向斜結(jié)構(gòu)，未見斷層構(gòu)造及次一級(jí)褶皺構(gòu)造，隧址區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單。隧道洞身以Ⅳ，Ⅴ級(jí)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(qiáng)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(qiáng)風(fēng)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(qiáng)風(fēng)化基巖及碳酸鹽巖中，隧道穿越的中風(fēng)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(duì)隧道影響較小。

2 施工方法優(yōu)化

2.1 原設(shè)計(jì)的施工方法

子尹路南延線隧道按原設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的三導(dǎo)洞分步施工法進(jìn)行施工，主要施工工序?yàn)?中導(dǎo)洞開挖及支護(hù)—中隔墻施工—左側(cè)壁導(dǎo)洞開挖及支護(hù)—右側(cè)壁導(dǎo)洞開挖及支護(hù)—左洞正洞上臺(tái)階開挖及支護(hù)—右洞正洞上臺(tái)階開挖及支護(hù)—左洞正洞下臺(tái)階開挖及支護(hù)—右洞正洞下臺(tái)階開挖及支護(hù)—左右洞臨時(shí)支撐拆除—防水、二次襯砌施工。三導(dǎo)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(hù)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(dǎo)洞分步施工工序圖(單位:cm)Fig.2 Construction procedure of 3-heading excavation method(cm)

在實(shí)際施工過(guò)程中遇到了以下問(wèn)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(jìn)度極其緩慢，場(chǎng)地提供未定，故進(jìn)、出洞口2個(gè)作業(yè)面無(wú)法同時(shí)施工。若按三導(dǎo)洞分步施工法進(jìn)行進(jìn)洞口獨(dú)頭掘進(jìn)施工，則必須待拆遷完成后方可施工中隔墻，之后才能進(jìn)行主洞開挖，如此勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)工程的進(jìn)度，無(wú)法確保工期。

2.2 “三導(dǎo)洞+聯(lián)絡(luò)通道”施工方法的提出

針對(duì)獨(dú)頭掘進(jìn)無(wú)法滿足工期要求的情況，在三導(dǎo)洞分步施工法的基礎(chǔ)上提出了“三導(dǎo)洞+聯(lián)絡(luò)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(jìn)而導(dǎo)致正洞無(wú)法開挖的問(wèn)題。聯(lián)絡(luò)通道的開通，為中隔墻的提前施工和左右主洞開挖支護(hù)等創(chuàng)造了先決條件，大大加快了施工進(jìn)度，緩解了工期壓力。

按照“三導(dǎo)洞+聯(lián)絡(luò)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(gè)聯(lián)絡(luò)通道，將隧道分為3段(200 m/段)進(jìn)行施工，同時(shí)將聯(lián)絡(luò)通道作為施工交通組織轉(zhuǎn)換通道。中導(dǎo)洞作業(yè)的交通運(yùn)輸經(jīng)聯(lián)絡(luò)通道從兩側(cè)導(dǎo)洞進(jìn)行，使得中導(dǎo)洞開挖支護(hù)不停止施工也能進(jìn)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(shí)施

3.1 洞內(nèi)施工組織及交通轉(zhuǎn)換

子尹路南延線隧道通過(guò)設(shè)置2組聯(lián)絡(luò)通道將隧道分為3段進(jìn)行施工，并在洞內(nèi)進(jìn)行3次交通組織轉(zhuǎn)換，增加了工作面，實(shí)現(xiàn)了中隔墻的提前施工。

3.1.1 進(jìn)洞0～200 m交通組織

0～200 m施工進(jìn)洞，中導(dǎo)洞先行開挖，左、右側(cè)壁導(dǎo)洞滯后中導(dǎo)洞50 m開挖，交通組織如圖3所示。

3.1.2 第1次交通轉(zhuǎn)換

施工至200 m處，中導(dǎo)洞班組不停，側(cè)壁導(dǎo)洞班組施工聯(lián)絡(luò)通道;200 m處聯(lián)絡(luò)通道開挖后，200～400 m中導(dǎo)洞、左側(cè)壁導(dǎo)洞及右側(cè)壁導(dǎo)洞繼續(xù)開挖;左側(cè)壁導(dǎo)洞作為施工通道，同時(shí)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(jìn)，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(zhuǎn)換圖如圖4所示。

圖3 進(jìn)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(zhuǎn)換Fig.4 Conversion of traffic organization for the first time

3.1.3 第2次交通轉(zhuǎn)換

400 m處聯(lián)絡(luò)通道開挖后繼續(xù)400～600 m中導(dǎo)洞開挖，左右側(cè)壁導(dǎo)洞根據(jù)工期及實(shí)際情況，適時(shí)暫停，主攻正洞及后續(xù)工程，同時(shí)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(jìn)。第2次交通轉(zhuǎn)換圖如圖5所示。

圖5 第2次交通轉(zhuǎn)換Fig.5 Conversion of traffic organization for the second time

3.1.4 第3次交通轉(zhuǎn)換

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

3.2 聯(lián)絡(luò)通道施工

聯(lián)絡(luò)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(jī)進(jìn)行開挖，支護(hù)采用中導(dǎo)洞Ⅴ級(jí)圍巖支護(hù)參數(shù)，初期支護(hù)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(dǎo)管對(duì)聯(lián)絡(luò)通道拱架與中導(dǎo)洞拱架連接，超前小導(dǎo)管采用φ42無(wú)縫鋼管長(zhǎng)3.5 m，環(huán)向0.4 m，縱向間距1.2 m。通道支護(hù)如圖7所示。在聯(lián)絡(luò)通道與中導(dǎo)洞及側(cè)壁導(dǎo)洞相交位置，聯(lián)絡(luò)通道加密安裝4榀I16鋼拱架，中導(dǎo)洞及側(cè)壁導(dǎo)洞加密安裝4榀I22b鋼拱架，保證交叉處結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。拱架加密如圖8所示。

圖6 第3次交通轉(zhuǎn)換Fig.6 Conversion of traffic organization for the third time

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

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

3.3 施工進(jìn)度計(jì)劃

根據(jù)子尹路南延線隧道所采用“三導(dǎo)洞+聯(lián)絡(luò)通道”的方法，隧道的施工進(jìn)度計(jì)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(duì)工程特點(diǎn)主要采取了以下保證措施。

1)對(duì)于隧道不良地質(zhì)地段，要超前預(yù)報(bào)，掌控地質(zhì)信息;圍巖軟弱破碎地段短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)并加強(qiáng)圍巖變形監(jiān)測(cè)［12－14］。

2)中導(dǎo)洞與左右洞側(cè)壁導(dǎo)洞在開挖過(guò)程中，在聯(lián)絡(luò)通道處做好拱架加密安裝。

3)聯(lián)絡(luò)通道盡量采用破碎機(jī)開挖，如遇到巖石需要爆破時(shí)，應(yīng)采用控制爆破，減少對(duì)周圍初期支護(hù)及二次襯砌的影響。當(dāng)正洞襯砌已經(jīng)施工至聯(lián)絡(luò)通道時(shí)再拆除該處聯(lián)絡(luò)通道，并且左右洞兩側(cè)聯(lián)絡(luò)通道禁止同時(shí)拆除。

4)加強(qiáng)聯(lián)絡(luò)通道施工及在使用過(guò)程中監(jiān)控量測(cè)并及時(shí)反饋。

5)加強(qiáng)洞內(nèi)交通組織管理工作，安排專職人員負(fù)責(zé)各聯(lián)絡(luò)通道處的交通組織工作。

5 結(jié)論與討論

1)提出了雙連拱隧道“三導(dǎo)洞+聯(lián)絡(luò)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(jìn)而導(dǎo)致正洞無(wú)法開挖的問(wèn)題，該方法的提出和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)尚屬首次。

圖9 子尹路南延線隧道施工計(jì)劃?rùn)M道圖(單位:d)Fig.9 Construction schedule of Ziyin tunnel(d)

2)“三導(dǎo)洞+聯(lián)絡(luò)通道”施工方法的核心是通過(guò)設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道將雙連拱隧道進(jìn)行分段施工，并在洞內(nèi)進(jìn)行多次交通組織轉(zhuǎn)換，增加工作面，實(shí)現(xiàn)中隔墻的提前施工。

3)該工法施工過(guò)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(guò)程中應(yīng)合理確定施工步序，加強(qiáng)安全管理，做好洞內(nèi)的監(jiān)控量測(cè)及交通組織工作。

4)工程實(shí)踐表明，采用“三導(dǎo)洞+聯(lián)絡(luò)通道”法施工雙連拱隧道安全可行，并能夠?qū)崿F(xiàn)快速施工。

本文研究成果對(duì)今后雙連拱隧道工程獨(dú)頭或雙向掘進(jìn)施工均具有參考及推廣價(jià)值，下一步研究工作可結(jié)合雙向掘進(jìn)隧道施工工程實(shí)踐進(jìn)一步展開討論。

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