大跨徑無(wú)中隔墻隧道結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)

田應(yīng)端

摘 要：本文以云南省大理至南澗高速公路西區(qū)隧道為例，闡述了大跨徑無(wú)中隔墻連供隧道結(jié)構(gòu)體系的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：隧道工程;連拱隧道;施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著我國(guó)“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的不斷深入推進(jìn)，高速公路建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)向西部山區(qū)省份，山區(qū)高速公路隧道數(shù)量不斷增加，并呈現(xiàn)長(zhǎng)大隧道占比大、隧道群現(xiàn)象突出、隧道結(jié)構(gòu)形式多樣化的特點(diǎn)。因此，山區(qū)高速公路無(wú)中隔墻連供隧道在建設(shè)時(shí)，會(huì)面臨各種技術(shù)問(wèn)題，這就需要我們提高自身的技術(shù)能力同時(shí)，更需要加強(qiáng)施工管理。

1 工程概況

大理至南澗高速公路西區(qū)隧道為雙洞六車道大跨徑連拱隧道，全長(zhǎng)455 m;洞門均采用明洞式，隧道最大埋深64.76 m，該隧道由于無(wú)中隔墻，同時(shí)左、右洞臨近邊墻初支共用鋼拱架，在隧道修建過(guò)程中采用的一種新的隧道結(jié)構(gòu)體系，以確保隧道洞身施工結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。

2 大跨徑無(wú)中隔墻隧道施工方法

大跨徑無(wú)中隔墻連拱隧道新型結(jié)構(gòu)體系施工斷面圖如圖1所示，西區(qū)隧道的先行洞采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法按照①→④部逐步施工，后行洞采用CD法按照I→IV部逐步施工。在施作過(guò)程中，每一步開(kāi)挖完成需及時(shí)施作該部分周邊的超前支護(hù)、初期支護(hù)與臨時(shí)支護(hù)，各個(gè)工序交替循環(huán)、逐段推進(jìn)。

由于先行洞先開(kāi)挖，先行洞需要承擔(dān)兩方面的偏壓作用，其一是后行洞開(kāi)挖引起的偏壓作用，其二是后行洞鋼拱架騎立搭接在先行洞鋼拱架上引起的偏壓作用，還需承擔(dān)后行洞開(kāi)挖引起的爆破振動(dòng)作用。為抵抗偏壓受力，共用中邊墻部位按承受全部偏壓荷載的受壓短柱構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此加強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載力;采用樹(shù)根樁、擴(kuò)大加深基礎(chǔ)等措施，控制共用邊墻地基沉降并加強(qiáng)端部約束，同時(shí)對(duì)先行洞中邊墻部位襯砌的位移和爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè);后行洞采用CD法開(kāi)挖，快速支護(hù)封閉成環(huán)，且下臺(tái)階靠共用邊墻部位預(yù)留2 m寬的巖柱采用冷開(kāi)挖處置;后行洞初期支護(hù)及時(shí)與共用邊墻連接為一體（洞外焊接，預(yù)埋接頭），且后行洞施工時(shí)工字鋼連接優(yōu)先從連接處開(kāi)始施作。

為減小爆破振動(dòng)，在先行洞施工預(yù)埋接頭處將通過(guò)向后行洞方向超挖，以形成隔振空氣層，并對(duì)接頭處進(jìn)行土工布包裹;先行洞鋪設(shè)減振層和抗裂鋼筋網(wǎng)。

先行洞采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心，將原本對(duì)上、中、下臺(tái)階都需預(yù)留核心土的方式改為僅對(duì)上、中臺(tái)階的核心土進(jìn)行預(yù)留，下臺(tái)階則一次性開(kāi)挖成型;這種處理方式不僅可以有效控制圍巖變形，同時(shí)可降低施工難度，提高施工效率;后行洞采用的CD法將原本的六部導(dǎo)坑開(kāi)挖更改為四部導(dǎo)坑開(kāi)挖，為減小后行洞爆破對(duì)先行洞共用邊墻產(chǎn)生影響，后行洞下臺(tái)階靠共用邊墻部位預(yù)留2 m寬的巖柱采用冷開(kāi)挖處置，以此縮短施工工序，有效控制對(duì)先行洞的擾動(dòng)。

3 施工工藝操作要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

隧道在施工前，準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)文件，做好技術(shù)交底及培訓(xùn)工作，布置好施工現(xiàn)場(chǎng)，并根據(jù)設(shè)計(jì)資料詳細(xì)分析，制定合理的施工方案，及施工監(jiān)控量測(cè)方案、沉降觀測(cè)計(jì)劃。

3.2 先行洞上部弧形導(dǎo)坑①部開(kāi)挖

對(duì)拱部進(jìn)行超前支護(hù)后，環(huán)向開(kāi)挖上部弧形導(dǎo)坑①部，預(yù)留核心土，核心土長(zhǎng)度為3 m～5 m，寬度為隧道開(kāi)挖寬度的1/3～1/2。開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1.5 m，開(kāi)挖后立即初噴2 cm～4 cm混凝土。上臺(tái)階開(kāi)挖矢跨比應(yīng)大于0.3，開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，架設(shè)鋼架，在鋼架拱腳以上30 cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3.3 先行洞左、右側(cè)中臺(tái)階②部開(kāi)挖

開(kāi)挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不超過(guò)1.5 m，開(kāi)挖高度一般為3 m～3.5 m，左、右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)2 m～3 m，開(kāi)挖后立即初噴3 cm～5 cm混凝土，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，在鋼架墻腳以上30 cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3.4 先行洞上、中臺(tái)階預(yù)留核心土③部開(kāi)挖

各臺(tái)階分別開(kāi)挖預(yù)留的核心土，開(kāi)挖進(jìn)尺與各臺(tái)階循環(huán)進(jìn)尺相一致。

3.5 先行洞下臺(tái)階④部開(kāi)挖

每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度為3 m～5 m，開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，在鋼架墻腳以上30 cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，同時(shí)施作仰拱，仰拱分段長(zhǎng)度不宜超過(guò)8 m。

3.6 后行洞I部開(kāi)挖

待先行洞掘進(jìn)40 m后，后行洞開(kāi)始施工，首先對(duì)后行洞右上部導(dǎo)坑I部開(kāi)挖。對(duì)拱部進(jìn)行超前支護(hù)后，開(kāi)挖后行洞右上部導(dǎo)坑I部，開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1.5 m，開(kāi)挖后立即初噴2 cm～4 cm混凝土，待開(kāi)挖I部開(kāi)挖全部完成后及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，架設(shè)鋼架，同時(shí)施作中隔壁初期支護(hù)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3.7 后行洞左上部導(dǎo)坑II部開(kāi)挖

開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不超過(guò)1.5 m，開(kāi)挖后立即初噴2 cm～4 cm混凝土，待開(kāi)挖II部全部完成后及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，布設(shè)鎖腳錨桿，同時(shí)施作中隔壁初期支護(hù)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3.8 后行洞左下部導(dǎo)坑III部開(kāi)挖

開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1.5 m，開(kāi)挖后立即初噴2 cm～4 cm混凝土，待開(kāi)挖III部開(kāi)挖全部完成后及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，此時(shí)需要注意的是，該部分鋼拱架需要騎立搭接在先行洞鋼拱架上，搭接好后需要及時(shí)焊接，同時(shí)施作共用邊墻部分及對(duì)中隔壁進(jìn)行初期支護(hù)，然后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。另外就是，在靠近先行洞共用中邊墻部位需要預(yù)留2 m寬的巖柱采用冷開(kāi)挖處置，目的是為了減小對(duì)先行洞產(chǎn)生過(guò)多擾動(dòng)。

3.9 后行洞右下部導(dǎo)坑IV部開(kāi)挖

開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1.5 m，開(kāi)挖后立即初噴2 cm～4 cm混凝土，待開(kāi)挖IV部開(kāi)挖全部完成后及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，布設(shè)鎖腳錨桿，同時(shí)施作中隔壁初期支護(hù)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3.10 中隔壁及臨時(shí)支撐拆除

待I→IV部開(kāi)挖完成后，中隔壁及臨時(shí)支撐在澆筑二次襯砌時(shí)逐段拆除，拆除距離與各部循環(huán)進(jìn)尺一致。在中隔壁臨時(shí)支護(hù)拆除時(shí)應(yīng)該注意：7d間拱頂下沉的增量≤2 mm，7d間的凈空位移量的增量≤4 mm。然后對(duì)仰拱進(jìn)行澆筑、回填混凝土，最后監(jiān)控量測(cè)進(jìn)入下一循環(huán)施工。

4 施工質(zhì)量控制

（1）由于先行洞先開(kāi)挖，此時(shí)先行洞需要承擔(dān)兩方面的偏壓作用，其一是后行洞開(kāi)挖引起的偏壓作用，其二是后行洞鋼拱架將騎立搭接在先行洞鋼拱架上引起的偏壓作用;同時(shí)還需承擔(dān)后行洞開(kāi)挖引起的爆破震動(dòng)作用;后行洞下臺(tái)階部分鋼拱架安設(shè)時(shí)，會(huì)刨開(kāi)先行洞下臺(tái)階部分襯砌，待鋼拱架安設(shè)好后在噴射混凝土填充，這個(gè)過(guò)程會(huì)對(duì)先行洞的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，造成先行洞開(kāi)裂。

（2）開(kāi)挖步距過(guò)大，閉環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鋼架發(fā)生變形，待下一臺(tái)階鋼拱架施作時(shí)無(wú)法與上一臺(tái)階鋼拱架對(duì)接。

（3）后行洞在共用中邊墻部位預(yù)留冷開(kāi)挖部分巖體厚度過(guò)薄，后行洞下部爆破對(duì)共用中邊墻的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

山區(qū)高速公路無(wú)中隔墻連供隧道在建設(shè)時(shí)，會(huì)面臨各種技術(shù)問(wèn)題，這就需要我們提高自身的技術(shù)能力同時(shí)，更需要加強(qiáng)施工管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉春，賀志剛，陸啟宏.上長(zhǎng)坪連拱隧道無(wú)中導(dǎo)洞施工方法比選研究[J].隧道建設(shè)（中英文），2019（S1）：398-

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