探索双连拱隧道软弱围岩施工优化

探索双连拱隧道软弱围岩

施工优化

陈定生

（中铁十三局集团公司第五工程有限公司大广南高速公路七标项目部） 湖北 黄石 摘要：双连拱隧道通过减少隧道线间距,能大幅度缩短隧道长度及减少占地面积,同时避免了线路从整体式→分离式→整体式的复杂转换。但与分离式隧道相比,双连拱隧道施工工序复杂,增加了对围岩的扰动,从保证施工安全或工程质量来讲,难度都大大增加。白人岩隧道软弱围岩设计开挖方案为“三导洞施工法”，根据设计地质文件阐述，以及我公司积累的隧道施工经验，我建议Ⅳ级围岩采用“中导洞半断面施工法”，Ⅴ级围岩采用“三导洞法”施工。三导洞施工法，更符合古典力学模型，具有安全可靠的优点，但工序复杂，施工工期也相对较长；中导洞半断面法，工序相对简化，大大的缩短了工期及减少了工程造价。

关键词：双连拱隧道；软弱围岩；“三导洞施工法”；“中导洞半断面施工法”

随着科技的进步和我国高速公路建设的迅猛发展,越来越多的新技术、新工艺不断出现,隧道设计形式也越来越多,双连拱隧道作为其中一项,也越来越广泛地被应用于各领域隧道施工中。双连拱隧道通过减少隧道线间距,能大幅度缩短施工地形困难地段靠山一侧的隧道长度及减少占地面积,同时避免了线路从整体式→分离式→整体式的复杂转换。但与分离式隧道相比,双连拱隧道施工工序复杂,增加了对围岩的扰动,无论是从保证施工安全或工程质量来讲,难度都大大增加。下面就以我公司在湖北黄石承建的工程实例,针对双连拱隧道软弱围岩（Ⅳ、Ⅴ级）的工程情况，探讨如何在保证工程质量及安全的前提下节约资金、缩短工期，达到双赢的目的。

1、工程概况

白人岩隧道位于湖北省黄石市阳新县三溪口镇徐立中附近，属大（庆）至广（州）高速公路黄通段我公司承建标的一项难点工程，本隧道为线路跨越一近东西走向山岭而设。进口里程桩号为K218+276，出口里程桩号为K218+611，路面设计标高分别为69.839m和76.539m，隧道全长为335m。隧道为双向四车道双跨连拱形式，进出口均为削竹式洞门。本隧道采用自然通风，电光照明。隧道位于直线上，内纵坡为单面上坡，从进口至出口线路纵坡为2%，坡长为960m。

本隧道围岩级别如表1.1所示，其中我们进行讨论的软弱围岩地质特征（设计）如下： Ⅳ级围岩：隧道顶板埋深81.5~107.0m，围岩以铁质、炭岩质为主，夹砂砾和劣质煤层，属软岩类，位于褶皱核部，岩体较破碎，稳定性较差，易垮塌、坍塌，可能遇见煤层，易产生煤爆，地

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下水水量贫乏，隧道施工主要产生渗水、面流。

Ⅴ级围岩：隧道顶板厚0~11m，围岩为含角砾粘土和强风化角砾岩，其中土层成硬塑状，含角砾；强风化角砾岩成泥状、碎石状，稳定性差，易垮塌、坍塌，成洞困难，地下水位贫乏，隧道开挖主要为渗水、面流，影响不大。

表1.1 白人岩隧道围岩分类一览表

Ⅱ级围岩 25m 2、隧道设计开挖方案

本隧道软弱围岩（Ⅳ、Ⅴ级）设计开挖方案为我国双连拱隧道施工技术领域相对成型且应用较广泛的“三导洞施工法”，施工工序图详见图2.1。

Ⅲ级围岩 137m Ⅳ级围岩 102m Ⅴ级围岩 45m 明洞段 26m Ⅶ左Ⅸ左Ⅶ右Ⅸ右6左上Ⅴ左Ⅴ左Ⅱ上6右上Ⅴ右1上4左Ⅷ左6左下Ⅲ1下4右Ⅴ右Ⅱ下6右下Ⅷ右

图2.1 白人岩隧道软弱围岩（Ⅳ、Ⅴ级）设计施工工序图

设计开挖方案中，其详细开挖、支护顺序：1上、中导坑上半断面开挖→Ⅱ上、临时支护→1下、中导坑下半断面开挖→Ⅱ下、临时支护→Ⅲ、中隔墙浇筑→4右、右侧导洞断面开挖→Ⅴ右、初期支护和临时支护→6右上、中导坑左侧钢支撑及右侧正洞上半断面开挖→Ⅶ右、初期支护→6右下、右侧正洞下半断面开挖→Ⅷ右、右侧正洞仰拱→Ⅸ右、铺设防水板，浇灌右侧正洞二次模筑衬砌→4左、左侧导洞断面开挖→Ⅴ左、初期支护和临时支护→6左上、左侧正洞上半断面开挖→Ⅶ左、初期支护→6左下、左侧正洞下半断面开挖→Ⅷ左、左侧正洞仰拱→Ⅸ左、铺设防水板，灌注左侧正洞二次模砌衬砌。

3、优化开挖方案

根据设计地质文件阐述，以及我公司积累的隧道施工经验，我建议Ⅳ级围岩采用“中导洞半断面施工法”，此施工方法在日本及欧洲的双连拱隧道时候中较多采用，其详细施工流程见图3.1，Ⅴ

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级围岩继续采用“三导洞法”施工，确保安全性。

Ⅴ左上Ⅴ右上Ⅶ右Ⅶ左Ⅴ左下4左上14左下Ⅱ4右上Ⅴ右下ⅢⅥ右4右下Ⅵ左

图3.1 白人岩隧道软弱围岩（Ⅳ级）优化施工工序图

优化软弱（Ⅳ级）围岩施工工序中，其开挖、支护顺序：1、中导坑开挖→Ⅱ、临时支护→Ⅲ、中隔墙浇筑→4右上、右侧正洞上半断面开挖→Ⅴ右上、支护→4右下、右侧正洞下半断面开挖→Ⅴ右下、支护→Ⅵ右、右侧正洞仰拱→Ⅶ右、右侧正洞二次模筑衬砌→4左上、左侧正洞上半断面开挖→Ⅴ左上、支护→4左下、左侧正洞下半断面开挖→Ⅴ左下、支护→Ⅵ左、左侧正洞仰拱→Ⅶ左、左侧正洞二次模筑衬砌。

4、方案对比

设计采用的三导洞施工法，更符合古典力学模型，具有安全可靠的优点，但工序复杂，一个完整的施工循环一般达到近20步之多，施工工期也相对较长。中导洞半断面施工法，仅保留中导洞，去除了左、右侧导洞的施工，一个完整的施工循环优化至15步，不仅大大的缩短了工期，同时减少了侧导洞的临时支护，详见表4.1—白人岩隧道Ⅳ级围岩导洞临时支护工程量优化一览表，带来了工程施工成本的降低。

表4.1 白人岩隧道Ⅳ级围岩导洞临时支护工程量优化一览表

类型 项目名称 喷射混凝土 Ⅳ级围岩临时支护 Φ6钢筋网25*25 拆除钢筋网 合计 T T 5.99 5.48 2.77 2.26 3.22 6000元/T 3.22 139669.8 19320 C20网喷混凝土 单位 m3 m3 设计工程量 334.56 306 优化后工程量 123.42 94.86 减少工程量 211.14 570元/m3 拆除C20喷混凝土 211.14 120349.8 单价 减少金额 由上表可以看出，仅优化后白人岩隧道Ⅳ级围岩导洞临时支护一项，施工造价就减少了约14万元；因施工循环的简化，带来的施工工期大幅度缩短而创造的效益，将更为可观。当然，在此同时，

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中导洞半断面施工法，也加大了主洞开挖的幅度，较三导洞施工法，施工安全危险系数略有提高，所以，在施工中必须予以更加谨慎的态度对待。

5、结语

因项目刚刚进场，白人岩隧道尚未展开施工，实际地质情况有待考证，现仅根据设计地质文件，提出优化方案。待隧道展开施工，在隧道的施工进程中，我们将针对白人岩隧道的实际地质情况，在确保工程质量及安全的前提下，不断优化施工方案，为项目部、为公司争取更大的效益。

参考文献：[1]人民交通出版社 公路双连拱隧道

[2]中铁第四勘测设计院 白人岩隧道施工图