遵义市子尹路南延线长距离双连拱隧道快速施工技术

王 猛，张艳艳

(1.北车建设工程有限责任公司，北京 100078;2.重庆隧源建筑劳务有限公司，重庆 400000)

0 引言

JTG D 70—2004《公路隧道设计规范》中规定“高速公路、一级公路应设计为上、下行分离的独立双洞”。近年来，双连拱隧道因其接线容易、占地少及利于环保等方面的优势逐渐受到人们的青睐。文献［1－4］对当前双连拱隧道传统的三导洞法、中导洞法、双洞全断面平行施工法等施工方法进行了较为全面的分析、比较和总结，并通过数值模拟分析评价了不同工法下围岩位移、应力及支护结构受力的变化规律;文献［5－11］针对浅埋、偏压、软弱围岩及溶岩地区等条件下的双连拱隧道设计及施工关键技术进行了研究，对施工中对围岩的扰动次数多、结构受力复杂、防排水困难等技术问题进行了探讨。以上研究的三导洞法均中导洞先开挖贯通，再修筑中隔墙，而后再开挖正洞，其施工速度慢，无法满足长距离双连拱隧道的快速施工。本文以子尹路南延线隧道工程为研究对象，提出“三导洞+联络通道”的双连拱隧道施工方法，改进了传统的工法，实现了长距离双连拱隧道的快速施工。

1 依托工程情况

1.1 工程概况

子尹路南延线工程位于遵义市老城区中部，邻近“遵义会议会址”，系遵义市规划路网“三纵八横十二联”之八横中“官井路—子尹路南延线隧道—供电路—供电路东延线”的第五横，为城市Ⅰ级次干道。本工程为子尹路南延线隧道工程，起于碧云路—子尹路交叉路口，经老图书馆门口，穿越红花岗山脉后，止于坳上路口处与万里路丁字形连接。隧道起止里程为K0+182～+782，全长600 m。隧道为双向四车道，采用双连拱衬砌结构，最大开挖宽度为32.33 m。采用复合式中隔墙，中隔墙设计为曲墙式，高6.92 m，最薄处宽度为1.2 m。全隧除进、出口明洞段采用整体式衬砌结构外，其余均采用复合式衬砌结构。隧道详细情况如表1和表2所示;隧道Ⅴ［a］型衬砌横断面如图1所示。

表1 子尹路南延线隧道围岩分级及衬砌类型划分Table 1 Classification of surrounding rocks and lining type of Ziyin tunnel

1.2 工程地质水文条件

子尹路南延线隧道所在地域属于黔北中山—低山构造岭脊侵蚀地貌，地形整体为北高南低，主要位于遵南向斜北段南东翼近核部，区内主体构造为遵南向斜，隧道穿越地层为单向斜结构，未见断层构造及次一级褶皱构造，隧址区构造简单。隧道洞身以Ⅳ，Ⅴ级围岩为主，其中K0+182～+600段隧道洞顶覆土20～63 m，围岩岩性为泥岩及粉砂质泥岩，强度低，岩体破碎，节理裂隙发育，围岩稳定性差。K0+600～+782段隧道洞顶覆土2～12 m，其中强风化层厚度大，围岩自稳能力差。隧道大里程端穿越低瓦斯地段、局部为岩溶侵蚀地貌。

子尹路南延线隧道所在地域地下水主要为裂隙水，赋存于第四系、强风化基岩及碳酸盐岩中，隧道穿越的中风化粉砂质泥岩、泥岩及砂岩夹石灰岩段属于透水层和弱富水区，地下水对隧道影响较小。

2 施工方法优化

2.1 原设计的施工方法

子尹路南延线隧道按原设计采用传统的三导洞分步施工法进行施工，主要施工工序为:中导洞开挖及支护—中隔墙施工—左侧壁导洞开挖及支护—右侧壁导洞开挖及支护—左洞正洞上台阶开挖及支护—右洞正洞上台阶开挖及支护—左洞正洞下台阶开挖及支护—右洞正洞下台阶开挖及支护—左右洞临时支撑拆除—防水、二次衬砌施工。三导洞分步施工顺序如图2所示。

表2 子尹路南延线隧道初期支护参数表Table 2 Parameters of primary support of Ziyin tunnel

图1 子尹路南延线隧道Ⅴ［a］型衬砌横断面图(单位:cm)Fig.1 Cross-section of TypeⅤ［a］lining of Ziyin tunnel(cm)

图2 三导洞分步施工工序图(单位:cm)Fig.2 Construction procedure of 3-heading excavation method(cm)

在实际施工过程中遇到了以下问题:隧道出洞口端有1 700多户房屋需要拆迁，拆迁困难极大、进度极其缓慢，场地提供未定，故进、出洞口2个作业面无法同时施工。若按三导洞分步施工法进行进洞口独头掘进施工，则必须待拆迁完成后方可施工中隔墙，之后才能进行主洞开挖，如此势必会影响整个工程的进度，无法确保工期。

2.2 “三导洞+联络通道”施工方法的提出

针对独头掘进无法满足工期要求的情况，在三导洞分步施工法的基础上提出了“三导洞+联络通道”的施工方法，创造性地解决了因出洞口端拆迁未完成而不能施工中隔墙，进而导致正洞无法开挖的问题。联络通道的开通，为中隔墙的提前施工和左右主洞开挖支护等创造了先决条件，大大加快了施工进度，缓解了工期压力。

按照“三导洞+联络通道”施工方法，子尹路南延线隧道在K0+382，K0+582处增加了2个联络通道，将隧道分为3段(200 m/段)进行施工，同时将联络通道作为施工交通组织转换通道。中导洞作业的交通运输经联络通道从两侧导洞进行，使得中导洞开挖支护不停止施工也能进行中隔墙施工，由此增加了施工作业面，为隧道的快速施工创造了条件。

3 施工方案实施

3.1 洞内施工组织及交通转换

子尹路南延线隧道通过设置2组联络通道将隧道分为3段进行施工，并在洞内进行3次交通组织转换，增加了工作面，实现了中隔墙的提前施工。

3.1.1 进洞0～200 m交通组织

0～200 m施工进洞，中导洞先行开挖，左、右侧壁导洞滞后中导洞50 m开挖，交通组织如图3所示。

3.1.2 第1次交通转换

施工至200 m处，中导洞班组不停，侧壁导洞班组施工联络通道;200 m处联络通道开挖后，200～400 m中导洞、左侧壁导洞及右侧壁导洞继续开挖;左侧壁导洞作为施工通道，同时从洞口开始中隔墙施工，中墙施工一段距离之后，开始施工右洞正洞，衬砌、路面及附属工程同步跟进，二次衬砌滞后主洞开挖50 m，路面及附属工程滞后二次衬砌施工100 m。第1次交通转换图如图4所示。

图3 进洞0～200 m交通组织Fig.3 Traffic organization for 0～200 m section

图4 第1次交通转换Fig.4 Conversion of traffic organization for the first time

3.1.3 第2次交通转换

400 m处联络通道开挖后继续400～600 m中导洞开挖，左右侧壁导洞根据工期及实际情况，适时暂停，主攻正洞及后续工程，同时施工200～400 m中墙;0～200 m右洞开挖完后，右洞作为施工通道，开始左洞正洞开挖，衬砌及附属工程同步跟进。第2次交通转换图如图5所示。

图5 第2次交通转换Fig.5 Conversion of traffic organization for the second time

3.1.4 第3次交通转换

400～600 m中导洞开挖后开始进行中隔墙施工;200～400 m右洞正洞施工完后;转换施工通道，利用400 m处联络通道，右洞作为施工通道，左洞正洞连续跟进，同时400～600 m右洞连续施工，其他工序形成左右洞2个面同步跟进。第3次交通转换图如图6所示。

3.2 联络通道施工

联络通道断面大小为744 cm×572 cm，与隧道截面斜交，夹角为60°，采用钻爆法配合破碎机进行开挖，支护采用中导洞Ⅴ级围岩支护参数，初期支护为:I16钢拱架+φ8钢筋网+φ25中空注浆锚杆+C25喷射混凝土，并打超前小导管对联络通道拱架与中导洞拱架连接，超前小导管采用φ42无缝钢管长3.5 m，环向0.4 m，纵向间距1.2 m。通道支护如图7所示。在联络通道与中导洞及侧壁导洞相交位置，联络通道加密安装4榀I16钢拱架，中导洞及侧壁导洞加密安装4榀I22b钢拱架，保证交叉处结构稳定。拱架加密如图8所示。

图6 第3次交通转换Fig.6 Conversion of traffic organization for the third time

图7 联络通道支护断面图(单位:cm)Fig.7 Cross-section of support of connecting passage(cm)

图8 联络通道钢拱架加密图Fig.8 Intensified steel arches

3.3 施工进度计划

根据子尹路南延线隧道所采用“三导洞+联络通道”的方法，隧道的施工进度计划如图9所示。

4 安全保证措施

本工程施工作业面多，洞内交通组织要求高，各工序间施工干扰较大，为确保安全，针对工程特点主要采取了以下保证措施。

1)对于隧道不良地质地段，要超前预报，掌控地质信息;围岩软弱破碎地段短进尺、强支护并加强围岩变形监测［12－14］。

2)中导洞与左右洞侧壁导洞在开挖过程中，在联络通道处做好拱架加密安装。

3)联络通道尽量采用破碎机开挖，如遇到岩石需要爆破时，应采用控制爆破，减少对周围初期支护及二次衬砌的影响。当正洞衬砌已经施工至联络通道时再拆除该处联络通道，并且左右洞两侧联络通道禁止同时拆除。

4)加强联络通道施工及在使用过程中监控量测并及时反馈。

5)加强洞内交通组织管理工作，安排专职人员负责各联络通道处的交通组织工作。

5 结论与讨论

1)提出了双连拱隧道“三导洞+联络通道”施工方法，解决了子尹路南延线隧道因出洞口端拆迁未完成而不能施工中隔墙，进而导致正洞无法开挖的问题，该方法的提出和应用在国内尚属首次。

图9 子尹路南延线隧道施工计划横道图(单位:d)Fig.9 Construction schedule of Ziyin tunnel(d)

2)“三导洞+联络通道”施工方法的核心是通过设置联络通道将双连拱隧道进行分段施工，并在洞内进行多次交通组织转换，增加工作面，实现中隔墙的提前施工。

3)该工法施工过程作业面多，洞内交通组织要求高，各工序间施工干扰较大，施工过程中应合理确定施工步序，加强安全管理，做好洞内的监控量测及交通组织工作。

4)工程实践表明，采用“三导洞+联络通道”法施工双连拱隧道安全可行，并能够实现快速施工。

本文研究成果对今后双连拱隧道工程独头或双向掘进施工均具有参考及推广价值，下一步研究工作可结合双向掘进隧道施工工程实践进一步展开讨论。

［1］ 牛晓松，余明辉，侯公羽.大跨度连拱隧道开挖方法对围岩稳定性影响分析［J］.隧道建设，2011，31(S1):197－203.(NIU Xiaosong，YU Minghui，HOU Gongyu.Analysis on influence of excavation methods of large-span double-arch tunnel on stability of surrounding rock［J］.Tunnel Construction，2011，31(S1):197 －203.(in Chinese))

［2］ 唐亮.双连拱隧道施工方法［J］.重庆交通学院学报，2004，23(2):31 －35.(TANG Liang.Construction methods of twin-arch tunnels［J］.Journal of Chongqing Jiaotong University，2004，23(2):31 －35.(in Chinese))

［3］ 李健清，卢启成.双连拱隧道施工方法探讨［J］.公路，2005(9):212 －214.(LI Jianqing，LU Qicheng.Construction methods of double-arch tunnel［J］.Highway，2005(9):212 －214.(in Chinese))

［4］ 舒磊.四线双连拱隧道施工技术研究［J］.铁道建筑技术，2005(5):36 － 38.(SHU Lei.Construction technology for four track dual arch tunnel［J］.Railway Construction Technology，2005(5):36 －38.(in Chinese))

［5］ 王莉.双连拱隧道结构优化设计及施工方案探讨［D］.哈尔滨:哈尔滨工程大学固体力学航天与建筑工程学院，2007.(WANG Li.Structure optimization design and construction of multi-arch tunnel scheme［D］.Harbin:College of Aerospace and Civil Engineening，Harbin Engineering University，2007.(in Chinese))

［6］ 胡宸阳.城市复杂条件下双跨连拱隧道施工力学效应研究［D］.北京:中国铁道科学研究院桥梁与隧道工程学院，2014.(HU Chenyang.Study on construction mechanical effects of double-arch city tunnel under complex conditions［D］.Beijing:School of Bridge and Tunnel Engineering，China Academy of Railway Sciences，2014.(in Chinese))

［7］ 吕剑云.浅埋偏压软弱围岩双连拱隧道施工技术［J］.铁路工程学报，2011(3):72－76.(LV Jianyun.Construction technology for shallow doule-arch tunnel with bias weak rock［J］.Journal Of Railway Engineering Society，2011(3):72 －76.(in Chinese))

［8］ 张付华.溶岩地区双连拱隧道施工技术研究［J］.公路交通技术，2014(2):84－88.(ZHANG Fuhua.Research on construction techniques for twin-arch tunnels in karst area［J］.Technology of Highway and Transport，2014(2):84 －88.(in Chinese))

［9］ 申玉生.软弱围岩双连拱隧道设计施工关键技术研究［D］.成都:西南交通大学土木工程学院，2005.(SHEN Yusheng.Research on the key technology for design and construction on the double-arch tunnel in the soft surrounding rock［D］.Chengdu:School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，2005.(in Chinese))

［10］ 杨延伟.南友高速公路六尖山隧道施工技术探讨［J］.隧道建设，2006，26(2):41 － 44.(YANG Yanwei.Discussions on construction technology of Liujianshan tunnel on Nanyou highway［J］.Tunnel Construction，2006，26(2):41 －44.(in Chinese))

［11］ 黄章君.城市地铁双联拱暗挖隧道偏洞法施工技术［J］.隧道建设，2011，31(S2):68 － 72.(HUANG Zhangjun.Construction technologies with slant hole method for the double-arch tunnel of city subway［J］.Tunnel Construction，2011，31(S2):68 －72.(in Chinese))

［12］ 郑凯，刘保国.复杂地质条件下大跨度双连拱隧道监控量测技术的运用［J］.隧道建设，2006，26(2):53－56，60.(ZHENG Kai，LIU Baoguo.Application of monitoring and measurement technology in construction of largespanned double-arched tunnels under complex geological conditions［J］.Tunnel Construction，2006，26(2):53 －56，60.(in Chinese))

［13］ 代树林，徐燕，齐伟.于木匠沟双连拱隧道施工方法和施工监控量测［J］.现代隧道技术，2010(3):87－91.(DAI Shulin，XU Yan，QI Wei.construction and monitoring of Yumujianggou double-arch tunnel［J］.Modern Tunnelling Technology，2010(3):87 －91.(in Chinese))

［14］ 董文德，高波，申玉生.高速公路双连拱隧道施工监控量测及分析［J］.现代隧道技术，2010(6):40－44.(DONG Wende，GAO Bo，SHEN Yusheng.Monitoring and analysis of the construction of a double-arch tunnel on express highway［J］.Modern Tunnelling Technology，2010(6):40 －44.(in Chinese))