刘杭州

(中铁十八局集团 第四工程有限公司,天津 300350)

在双连拱隧道施工中，早期多采用三导洞施工工艺，但此种施工工艺对进洞口围岩造成的扰动比较大，而且施工工期比较长，施工效率有限，施工成本高，不利于隧道防水，容易发生渗漏水问题。中导洞施工工艺属于比较先进、高效的施工方法，是一种以新奥法原理为基础，采用光面爆破进行大断面开挖的进洞施工工艺。同时可联合锚、喷、网、钢拱架、超前导管等辅助技术，先进行贯通中导洞开挖，隔墙混凝土浇筑，然后通过台阶法来开正洞，开挖结束之后同时进行二次衬砌，可有效保证双连拱隧道进洞的效率和质量，而且对周围围岩操作的扰动比较小，施工效果较好，具有良好的推广应用价值。

1 工程概述

国道主干线昆明绕城公路的建设既有效缓解了云南省过境交通缺乏的问题，也是加快国家高速公路网建设的需要。A4工区项目起点为北羊街镇大村以东山梁上K24+750，路线由西北向东南丘陵区布线，经岔河村、马鞍山村、回香村、贾家村、北羊街、宋家营、曾家营、王官营、宜良北老古城等地，止于宜良北老古城以西南盘江边K40+700。本工区路线全长15.948 km，路线总体走向由北向南。图1为北羊街的平面布置图，其隧道为双线三车道双连拱隧道，左线起始里程为K27+952—K28+174，长度为222 m；右线起始里程为K27+952—K28+186，长度为234 m。围岩类型为隧道进口段K27+952—K28+000，长48 m，为V级围岩；K28+000—K28+140，长140 m，为IV级围岩；隧道出口段K28+140—K28+190，长50 m，为V级围岩。

图1 北羊街隧道进口平面布置图

2 中导洞施工工艺的特点

与双连拱隧道进洞施工中三导洞施工技术相比，中导洞施工工艺具有非常明显的特点，主要体现在以下几个方面：(1)中导洞施工工艺采用了先进的新奥法施工技术，在整个进洞施工中对周围围岩造成扰动次数比较少，可有效保护围岩结构的稳定性，并充分发挥出围岩结构的自承载力，可大幅度提升隧道结构的安全性和整体稳定性。(2)与三导洞施工技术相比，中导洞施工工艺减少了两个侧导洞，在施工中相互之间的干扰程度比较小，而且临时支护量小，可有效缩短施工工期，降低施工成本，获得更大的经济效益。

3 中导洞施工工艺在北羊街隧道中的应用

北羊街隧道进口仰坡发育有崩塌堆积体，厚度2～10.4 m，由灰岩、砂岩碎石组成，该不良地质现象对于隧道进口仰坡易造成不利影响。因此，如何处理洞顶堆积体及边仰坡防护将成为隧道安全进洞的关键因素[1]。隧道进口K27+952—K28+000段属于V级围岩，洞口为褐黄色、褐色碎石土夹块石；隧道洞身围岩穿越全——强风化砂岩与强风化灰岩，有一条断层大角度穿越隧道，断层破碎带发育强烈。断裂充水较少，岩体[BQ]=229，隧道施工处理不当或支护不及时会出现大量坍塌，侧壁不稳定，围岩稳定性较差，施工时要加强衬砌结构，及时支护。地下水发育较少，雨季隧道内有线状滴水，旱季地下水稀少。隧道进口仰坡发育有坍塌堆积体，厚度2～10.4 m；隧道出口坡面陡峭，坡面分布3～8 m厚碎石土夹黏土，坡面碎落严重，同时洞口左侧山体较薄，容易造成隧道偏压。为防止边、仰坡坍塌及隧道偏压问题，施工时严格按照设计方案施工，确保隧道安全进洞。

3.1 合理确定施工方案

本隧道工程围岩结构为Ⅳ级围岩和V 级围岩，为保证围岩结构的稳定性，最大限度发挥出围岩结构的承载力，在衬砌时，选择了SLma及SL5a两种复合式衬砌形式，在两座隧道进洞施工中，采用中导洞施工工艺，具体施工示意图见图2。先进行中导洞施工，及时跟进隔墙混凝土浇筑，然后再进行两座隧道主洞施工[2]。

图2 中导洞法示意图

3.2 中导洞开挖施工

在中导洞开挖施工中，为降低对周围围岩结构造成的扰动，本工程在施工中选择了超前导管、钢拱架、锚杆、喷射混凝土相互联合的初期支护系统。断面开挖结束后，及时进行初期支护，以便快速封闭成环，更好地开展围岩变形量[3]。为给初期支护留出足够的时间和空间，先行洞和后行洞之间的距离始终开展在30 m以上，而且保证后行洞的仰拱不能滞后于先行洞第二次衬砌。先进行靠山体外侧的洞室开挖施工，待滞后一段时间，再进行另一个洞室施工。为保证开挖施工的安全性，在主洞开挖之前，需要先将靠后行洞一侧的中导坑采用临时木支撑支护稳定，以提升隔墙的稳定性，降低山体偏压对隔墙造成的扰动和影响。具体中导洞钢支撑及中隔墙示意图见图3。

图3 中导洞钢支撑及中隔墙示意图

3.3 隔墙注浆和保护

前期中隔墙施工中，顶部混凝土还没有完全密实，后期在主洞施工前，需要对中隔墙顶部进行注浆密实处理，中隔墙顶注浆孔示意图见图4。本工程注浆浆液选择了纯水泥浆液，注浆压力控制在0.3 MPa左右。

图4 中隔墙顶注浆孔示意图

在光面爆破施工中，为降低爆破对围岩造成的扰动和影响，在装药时，选择空气柱间隔式装药结构，保证周边眼能够同时爆破，减少对围岩造成的破坏，更好地保护围岩结构的稳定性[4]。若遇到软硬层岩相互融合地段，相邻炮眼可采用正反向起爆相间，以促使作用在围岩上的爆破冲击力能够抵御岩石的抗压强度，控制爆破效果。

3.4 控制先行洞和后行洞之间距离

隧道开挖之后，必然会破坏岩体原来的平衡状态，需要重新进行围岩应力分布，以达到协调隧道平衡状态的效果。在双连拱隧道施工中，左右主洞开挖时错开距离比较短，容易引起两侧洞室围岩应力、变形的叠加，从而影响施工的安全性。为解决这一问题，本工程在施工中，保证后行洞仰拱施工超前先行洞20 m左右，但不滞后于先行洞的二次衬砌。为避免双连拱隧道后期施工中发生二次开裂问题，后行洞的掌子面要超过先行洞侧二次衬砌40 m以上[5]。

3.5 加强施工沉降控制

为解决双连拱隧道中导洞施工中的沉降问题，本工程在施工中，选择了柔性初期支护，按照测量结果及时调整开挖方法和柔性支护的参数，保证施工质量。本工程施工中为提升检测效率，在相同的断面上同时进行拱顶沉降量测和净空变化量测[6]，得到的检测结果(见表1)。 净空变化量测基线在横断面上的布置见图5。按照图5所示，三角形布置净空收敛点位，形成三条测量基线。

表1 相同断面上内拱顶沉降量测和净空变化量测表

图5 净空量测测点布置图

在量测过程中，地表沉降量测纵向间距情况见表2。为最大限度保证量测的准确性，本工程施工中将净空变位仪固定在隧道施工中量测的岩体中，同时按照围岩结构的变化情况，合理调整测量的间距[7]，变位量较小时量测精度为0.1 mm，变位量较大时为1 mm。为取得开挖全程数据，地表沉降监测和拱顶下沉量测需在隧道明洞洞口段开挖前进行。

表2 地表沉降量测纵向间距表

地表沉降量测一般布置在4B～6B范围内，中线附近适当加密，外侧渐稀。根据北羊街隧道明洞洞口地质勘测结果可知，结构的稳定性并非由单一因素来决定，而是由拱顶的垂直位置位移、地表沉降量共同决定的[8]。为保证施工质量，在具体施工建设中，需要结合特点，开展全方位、有针对性的地质勘测和量测，如果发现沉降量超标，必须停止施工，进行加固处理，以保证施工的安全性。经采用中导洞施工，地表及拱顶下沉速率符合规定要求，在初期支护后下沉速率明显下降，速率小于0.1 mm/d开始最终支护，最终支护后其接近于0。

4 结 语

综上所述，双连拱隧道进洞施工难度比较大，影响施工质量和安全的因素比较多，只要某个细节控制不当，都会对围岩结构的稳定性、安全性造成严重影响。采用中导洞施工工艺可有效满足双连拱隧道进洞施工要求，而且对周围围岩造成的扰动和破坏比较小，非常契合双连拱隧道进洞施工。但在具体施工中，需要结合双连拱隧道进洞的实际情况，严格把控中导洞施工工艺每道工序的质量，才能发挥出应有作用和价值，更好地保证双连拱隧道进洞施工质量，促使我国隧道施工事业稳健发展。