CN117489351A - 一种连拱隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连拱隧道施工方法，属于连拱隧道施工技术领域。包括以下步骤：S1：中导洞开挖和临时支护；S2：中隔墙施工；S3：中隔墙顶设置，在中隔墙顶设置第一锚杆并在顶部挂钢筋网后喷射砼回填密实；S4：主洞超前预支护；S5：主洞上台阶开挖；S6：主洞上台阶初期支护施工；S7：主洞下台阶开挖；S8：仰拱施工；S9：拱墙衬砌施工，初期支护形成稳定的闭合环后，进行二次衬砌的施工；S10：渗漏水施工，隧道建成对中隔墙顶部进行渗漏水施工；本发明通过采用中导洞‑主洞法施工，解决了三导洞法施工过程中对围岩扰动的次数多，施工周期长，工效慢、工期长、成本高，不利于隧道防水的问题。

Description

一种连拱隧道施工方法

技术领域

本发明属于连拱隧道施工技术领域，具体涉及一种连拱隧道施工方法。

背景技术

目前，连拱隧道在我国公路、铁路、市政等基础设施中广泛使用。连拱隧道是一种较为新颖而结构特殊的隧道形式，具有受地形条件限制小、节约土地、结构整体性好以及综合造价低等特点，是目前国内修建隧道的理想选择之一。

但是，由于连拱隧道施工过程中，中隔墙的受力多变的特点和隧道围岩性质的不确定性，客观上造成了连拱隧道中隔墙的施工质量不易保证。这是因为，中隔墙施工完成后，在左右主洞先后施工过程中，中隔墙需要承受来自先行主洞初期支护施工时带来的不对称作用力，加之隧道拱部的围岩荷载以及隧道左右洞频繁爆破开挖的震动，极易引起中隔墙开裂、滑移及倾斜，甚而导致隧道围岩失稳、拱顶坍塌等严重后果，而且早期的双连拱隧道多采用三导洞法施工，对围岩扰动的次数多，施工周期长，工效慢、工期长、成本高，不利于隧道防水。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提拱了一种连拱隧道施工方法，解决了三导洞法施工过程中对围岩扰动的次数多，施工周期长，工效慢、工期长、成本高，不利于隧道防水的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种连拱隧道施工方法，包括以下步骤：

S1：中导洞开挖和临时支护，按设计要求开挖中导坑，并做导坑临时支护直到中导洞贯通；

S2：中隔墙施工，在中导洞由内向外浇筑中隔墙混凝土；

S3：中隔墙顶设置，在中隔墙顶设置第一锚杆并在顶部挂钢筋网后喷射砼回填密实；

S4：主洞超前预支护，采用超前锚杆、小导管或管棚进行预支护；

S5：主洞上台阶开挖，在中隔墙浇筑混凝土达到设计强度，并且洞身超前支护施工完成后，分别进行主洞开挖；

S6：主洞上台阶初期支护施工，按设计初喷找平，安装钢拱架，设置支撑机构，分层喷射混凝土达到设计厚度；

S6：主洞下台阶开挖，主洞上部支护完成3～15m后，经量测围岩稳定，即可进行下部开挖并进行下部台阶进行初期支护；

S8：仰拱施工，主洞初期支护全部完成后，为使初期支护封闭成环，进行仰拱施工；

S9：拱墙衬砌施工，初期支护形成稳定的闭合环后，进行二次衬砌的施工；

S10：渗漏水施工，隧道建成对中隔墙顶部进行渗漏水施工；

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S10中，在中隔墙的顶部进行注浆回填，并在注浆完成后在中隔墙两侧顶部设置纵向槽为排水系统。

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S1中，中导洞开挖后初喷混凝土，然后施工钢格栅和锚杆，再复喷混凝土至设计厚度。

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S2中，中隔墙采用采用固定支架、组合钢模板立模、泵送砼浇筑，浇筑段长度为每节6～12m。

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S3中，第一锚杆的一端与伸入岩层中，另一端伸入中隔墙中。

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S5中，主洞开挖时左、右两洞同时掘进，两掌子面距离为50m。

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S5中，任一主洞开挖时在中隔墙的另一侧设置横向支撑。

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S5中，所述中隔墙位于主洞开挖的一侧设置防护板，另一侧设置支撑杆与岩层抵接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑杆由石砼构成，所述中隔墙位于支撑杆的一侧进行土石回填。

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤S9中，拱墙分层浇筑，每层厚度30cm。

本发明的有益效果为：

1.通过采用中导洞-主洞法施工，尽量减少对围岩的扰动，充分保护和利用围岩的自承载能力，提高隧道结构的整体安全度，同时与三导洞法相比，减少了两个侧壁导洞，施工干扰少、临时支护量小，有效地降低了对围岩的扰动，缩短了施工周期，降低成本，减少工程投资；

2.中导洞首先贯通，可揭示隧道围岩情况，为左右两洞大断面开挖施工提拱依据；

3.在隧道施工完成后对中隔墙进行渗漏水施工，防止由于渗漏水而影响中隔墙和隧道主体的结构安全。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的施工方法流程图；

图2为本发明中导洞-主洞施工截面示意图；

图3为本发明中隔墙结构示意图；

主要元件符号说明

图中：1、中隔墙；2、第一锚杆；3、钢筋网；4、防护板；5、支撑杆；6、仰拱；7、拱墙；8、中导洞；9、防护挡板。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1-3，本实施例提拱了一种连拱隧道施工方法，包括以下步骤：

S1：中导洞8开挖和临时支护，按设计要求开挖中导坑，并做导坑临时支护直到中导洞8贯通；

S2：中隔墙1施工，在中导洞8由内向外浇筑中隔墙1混凝土；

S3：中隔墙1顶设置，在中隔墙1顶设置第一锚杆2并在顶部挂钢筋网3后喷射砼回填密实；

S4：主洞超前预支护，根据《公路隧道施工技术规范》采用超前锚杆、小导管或管棚进行预支护；

S5：主洞上台阶开挖，在中隔墙1浇筑混凝土达到设计强度，并且洞身超前支护施工完成后，分别进行主洞开挖；

S6：主洞上台阶初期支护施工，按设计初喷找平，安装钢拱架，设置支撑机构，分层喷射混凝土达到设计厚度；

S7：主洞下台阶开挖，主洞上部支护完成3～15m后，经量测围岩稳定，即可进行下部开挖并进行下部台阶进行初期支护；

S8：仰拱6施工，主洞初期支护全部完成后，为使初期支护封闭成环，进行仰拱6施工；

S9：拱墙7衬砌施工，初期支护形成稳定的闭合环后，进行二次衬砌的施工；

S10：渗漏水施工，隧道建成对中隔墙1顶部进行渗漏水施工。

在进行连拱隧道施工时，三导洞法中三条导洞可同时用作探洞，可超前探明隧道地质情况，为主洞安全施工创造条件；能确保隧道施工中采用“整体式初砌”“先墙后拱”的形式；小断面多次支护，在地质条件较差的情况下，可确保施工安全可靠；能较好地处理左右拱部在施工初期的不对称性到施工完毕后的对称结构体系转换，以确保结构在施工过程中的安全；能通过左右导洞开挖顺序和进尺的调整，对于偏压地形具有一定的适应性，可有效地防止偏压裂缝和隧道滑坡的出现，但是三导洞的施工方法由于施工工序多，对围岩和已建结构存在多次扰动，不同部位衬砌间隔时间长，使得围岩变形增加，荷载增加。工序衔接不合理时，易造成衬砌开裂等病害；对于较早采用的二次衬砌小模板法，拱墙7衬砌分步施工，防水系统施工质量难以保证，特别是中墙顶、拱墙7顶处施工缝易出现渗漏水现象，同时二次衬砌施工易在接头处出现借台。采用全断面模板台车法可解决该问题，特别是采用复合式中隔墙1结构形式时，效果更加显著。从经济上考虑，由于多导洞开挖和支护，增加了成本，隧道造何时何地高；从工期上考虑，多导洞施工工序多且互相干扰，工期相对较长；多导洞分部开挖施工断面小，不利于大型机械作业。

因此，为了尽量减少在施工过程中对围岩的扰动，充分保护和利用围岩的自承载能力，提高隧道结构的整体安全度，同时缩短了施工周期，降低成本，减少工程投资，采用中导洞-主洞施工方法，因为中导洞-主洞的施工方式工序简单、隧道变形易于控制，施工干扰少，临时支护量小，因而节约成本，质量易于保证；减少了两个侧导洞的施工，节约了造价，缩短了工期；拱墙7能进行整体一次衬砌，具有工序叫简单，施工干扰少，机械化程度较高，临时初期支护工作量小，施工进度较快的特点，因而节约成本，质量易于保证；中导洞8先施工，起到了超前探明隧道地质情况的作用，为左右正洞施工创造了条件。

在进行连拱隧道时，先开挖中导坑，并做导坑临时支护直到中导洞8贯通，中导洞8的开挖断面尺寸一般情况下由设计确定，如果断面大小无法满足风、水、电等施工设施的布置或施工运输的需要时，可通过设计变更适当加大导洞断面。导洞开挖时应加强测量放样控制，特别是双向开挖时。围岩较好时可采用全断面开挖，围岩差时可采用短台阶法或超短台阶法开挖。开挖应采用光面爆破，以直眼掏槽为宜。

然后进行中隔墙1的施工，让中隔墙1与围岩的联结密实，当中隔墙1浇筑混凝土达到设计强度后进行主洞的超前支护，然后进行主洞的开挖，主洞的开挖可以分为两部分，先进行主洞上部的挖掘，也就是上台阶的开挖，然后进行下台阶的挖掘，在上台阶开挖后要进行拱部初期的支护施工再进行下台阶的开挖，避免围岩不稳定导致拱顶出现沉降的现象，当下台阶边墙爆破出渣后进行初期支护，使整个量测洞室处于稳定状态，为了使初期支护封闭成环对仰拱6进行施工后在进行二次衬砌的施工，完成隧道的挖掘，而为了避免在中墙顶、拱墙7顶处施工缝出现渗漏水现象，对中隔墙1顶部进行渗漏水施工，防止渗水而导致中隔墙1结构的稳定性和增加中隔墙1的负荷。

为了防止土体塌方，保证开挖面，确保施工的安全进行，同时提高隧道的整体强度，增加隧道的稳定性和安全性，本实施例中，在步骤S1中，中导洞8开挖后初喷混凝土，然后施工钢格栅(型钢拱架)和锚杆，再复喷混凝土至设计厚度，通过初喷混凝土来做到临时支撑的作用，防止土体塌方，初喷混凝土可以迅速形成一个薄壁结构，然后固化成为一个比较坚固的临时支撑体，保护开挖面，同时通过钢格栅能承受隧道的水平荷载，提高隧道的整体强度；锚杆则通过锚杆的固定力抵抗土体的水平力，增加了隧道的稳定性和安全性，然后通过复喷混凝土来进一步加固隧道结构，达到更好的抗压和稳定效果。

为了提高隧道施效率，降低质量风险，同时保证中隔墙1的结构强度，在一实施例中，在步骤S2中，中隔墙1采用固定支架、组合钢模板立模进行支撑并泵送砼浇筑，浇筑段长度为每节6～12m，在浇筑中隔墙1时如果一次性浇过长，容易导致混凝土温度过高，从而引起混凝土裂缝。每段长度6-12m的浇筑可以控制混凝土温度和缩短混凝土结构强度变化的时间，从而有效防止裂缝产生，提高隧道的安全性和耐久性，而且采用短段浇筑，可缩短施工时间，并降低一个工节点的碰头施工难度，同时减少混凝土浇注现场的拥挤程度，提高施工效率，同时采用6-12m长度的浇筑段，便于工程人员对混凝土的质量进行检查和控制，确保混凝土质量达标，并及时纠正生产与施工过程中出现的问题，减少变形和缩水的情况发生。

为了提高中隔墙1的支撑效果和保持隧道的稳定性，延长中隔墙1的使用寿命，在一实施例中，在步骤S3中，第一锚杆2的一端与伸入岩层中，另一端伸入中隔墙1中，第一锚杆2的入岩深度2.5m，入中隔墙170cm，第一锚杆2在伸入岩层和中隔墙1两端的支撑作用下，能够增加隧道的整体稳定性，防止因原有岩体结构的不稳定而引起的岩层突然掉落和移动，而且通过喷射砼进行回填，并使用第一锚杆2支撑，可以将砼牢固地固定在中隔墙1的顶部，从而增强砼的密实程度，提高砼的抗压强度，降低隧道面的下沉和沉降等问题的产生。

为了防止主洞开挖时确保隧道开挖的安全性和稳定性，在一实施例中，在步骤S5中，主洞开挖时左、右两洞同时掘进，两掌子面距离为50m，若是两侧主洞同时开挖时，左右两侧的岩层将会同时受到压力，如果两侧同时出现岩层断裂，将会导致隧道的坍塌和塌方。错开50m进行开挖可以分别控制左右两侧的岩体压力，避免同时受到过大的压力而出现岩层的断裂和坍塌，而且两侧同时开挖的情况下，岩石的崩塌和坍塌可能会对掘进人员和设备造成较大的伤害和损失，而错开50m进行开挖可以降低风险，提高隧道开挖的安全性和稳定性，同时在开挖的过程中左、右两侧的岩层可以分开进行支护结构的设置，有利于支护结构的施工和安装，提高支护效果和稳定性。

为了避免在进行主洞的挖掘时偏压对中隔墙1砼及主洞拱圈砼造成破坏，在一实施例中，在步骤S5中，任一主洞开挖时在中隔墙1的另一侧设置横向支撑，由于连拱隧道的结构特点，在中隔墙1混凝土施作完成后，将进行侧导洞和正道洞的开挖支护。由于左右两洞的不对称施工，以及爆破的震动，分部施工的反复扰动，通过侧导洞和正洞的初期支护将压力传到中隔墙1，易造成中隔墙1受力不均衡。当中隔墙1不能抵抗这种单侧推力而发生较大位移时，将会引起中隔墙1失稳而开裂，造成严重后果。因此通过设置横向支撑或者进行回填来对中隔墙1进行支撑，避免中隔墙1出现开裂的情况。

为了避免主洞洞身进行开挖爆破时因爆破冲击钢支撑而撞裂中隔墙衬砌砼和防止偏压对中隔墙砼造成破坏，同时为了防止爆破飞石砸坏中隔墙砼表面，影响砼外观质量，在一实施例中，在步骤S5中，中隔墙1位于主洞开挖的一侧设置防护板4，另一侧设置支撑杆5与岩层抵接，防护板4采用不小于60m范围内全表面用1～2mm厚的人造纸板护面覆盖防护，同时在中隔墙1不小于40m范围内采用移动式方木框架钉铁皮的防护挡板9遮挡防护，并通过支撑杆5与岩层进行支撑来防止偏压对中隔墙砼造成破坏。

为了防止岩体因爆破冲击而冲击到钢支撑，从而破坏中隔墙1的衬砼，同时提高中隔墙1的稳定性，在一实施例中，支撑杆5由石砼构成，中隔墙1位于支撑杆5的一侧进行土石回填，支撑杆5以C15片石砼作为横撑，并在支撑杆5的周围进行土石回填密实，通过进行土石回填，可以有效地分散爆破冲击对支撑杆5的冲击力，降低支撑杆5的应力，减小支撑杆5的变形和破坏情况，从而提高支撑杆5的使用寿命，而且土石回填可以增加隧道壁面土体的支撑能力，从而增强隧道的地质环境和安全性。

为了使砼均匀受力减少砼收缩和温度变形而导致出现裂缝和变形的问题，在一实施例中，在步骤S9中，拱墙7分层浇筑，每层厚度30cm，通过分层浇筑，可以逐步减小每层的收缩和变形，避免砼因内部应力和外部环境的影响而发生裂缝和变形，而且分层浇筑，可以更好地控制每层砼的质量，确保砼的均匀性和强度，避免因浇筑不均匀导致砼质量不够均匀和强度不够的情况出现。

为了防止中隔墙1顶部出现渗漏水而影响中隔墙1的使用，造成安全隐患，在一实施例中，在步骤S10中，在中隔墙1的顶部进行注浆回填，并在注浆完成后在中隔墙1两侧顶部设置纵向槽为排水系统，由于中隔墙1其特殊的倒八字形结构和开挖施工时对其上方岩土的扰动，使得中隔墙1的顶部会形成1个汇水漏斗，而且中隔墙1上方局部地段没有回填密实，有空洞，形成暗藏的蓄水池，加剧了隧道渗漏水的严重程度，时间一长，这些空洞就形成了暗藏的“蓄水池”，造成隧道内都出现渗漏水现象，为避免这种现象发生和隧道主体结构的安全，需对其进行回填和封堵和引排，避免出现渗漏水现象，注浆采用全孔一次性注浆施工工艺，注浆时先使用普通水泥单液浆，在其压力达到0.8～1.0MPa时，改注超细水泥单液浆进行压密，其注浆压力为0.5～0.8MPa。注浆顺序为先单数排，后双数排；先奇数孔，后偶数孔，层层渐进，逐渐压密，注浆结束后，沿中隔墙1两侧顶部凿纵向槽设置，其具体步骤为：①用水准仪每隔10m按纵坡放出高程；②用切割机沿直线剔5cm宽、10cm深的纵向槽；③清除槽内残渣，并涂刷防水涂料2～3次，然后依次安设透水软管，外扣PVC管，遇水膨胀型腻子止水条，并将其固定，抹环氧砂浆，最后用防水砂浆抹平，以此来杜绝渗漏水现象的发生。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种连拱隧道施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：中导洞开挖和临时支护，按设计要求开挖中导坑，并做导坑临时支护直到中导洞贯通；

S2：中隔墙施工，在中导洞由内向外浇筑中隔墙混凝土；

S3：中隔墙顶设置，在中隔墙顶设置第一锚杆并在顶部挂钢筋网后喷射砼回填密实；

S4：主洞超前预支护，采用超前锚杆、小导管或管棚进行预支护；

S5：主洞上台阶开挖，在中隔墙浇筑混凝土达到设计强度，并且洞身超前支护施工完成后，分别进行主洞开挖；

S6：主洞上台阶初期支护施工，按设计初喷找平，安装钢拱架，设置支撑机构，分层喷射混凝土达到设计厚度；

S6：主洞下台阶开挖，主洞上部支护完成3～15m后，经量测围岩稳定，即可进行下部开挖并进行下部台阶进行初期支护；

S8：仰拱施工，主洞初期支护全部完成后，为使初期支护封闭成环，进行仰拱施工；

S9：拱墙衬砌施工，初期支护形成稳定的闭合环后，进行二次衬砌的施工；

S10：渗漏水施工，隧道建成对中隔墙顶部进行渗漏水施工；

在步骤S10中，在中隔墙的顶部进行注浆回填，并在注浆完成后在中隔墙两侧顶部设置纵向槽为排水系统。

2.根据权利要求1所述的一种连拱隧道施工方法，其特征在于：在步骤S1中，中导洞开挖后初喷混凝土，然后施工钢格栅和锚杆，再复喷混凝土至设计厚度。

3.根据权利要求1所述的一种连拱隧道施工方法，其特征在于：在步骤S2中，中隔墙采用采用固定支架、组合钢模板立模、泵送砼浇筑，浇筑段长度为每节6～12m。

4.根据权利要求1所述的一种连拱隧道施工方法，其特征在于：在步骤S3中，第一锚杆的一端与伸入岩层中，另一端伸入中隔墙中。

5.根据权利要求1所述的一种连拱隧道施工方法，其特征在于：在步骤S5中，主洞开挖时左、右两洞同时掘进，两掌子面距离为50m。

6.根据权利要求1所述的一种连拱隧道施工方法，其特征在于：在步骤S5中，任一主洞开挖时在中隔墙的另一侧设置横向支撑。

7.根据权利要求6所述的一种连拱隧道施工方法，其特征在于：在步骤S5中，所述中隔墙位于主洞开挖的一侧设置防护板，另一侧设置支撑杆与岩层抵接。

8.根据权利要求6所述的一种连拱隧道施工方法，其特征在于：所述支撑杆由石砼构成，所述中隔墙位于支撑杆的一侧进行土石回填。

9.根据权利要求1所述的一种连拱隧道施工方法，其特征在于：在步骤S9中，拱墙分层浇筑，每层厚度30cm。