公路双连拱隧道中隔墙施工技术研究.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 18 期 2023 年 9 月Vol.54 No.18 Sep.20232213双连拱隧道是一种新颖的结构形式，在接线受限困难时等特殊情况下经常会采用，它具有空间利用率高等特点，但是，其施工工序复杂，施工工期长、中隔墙受力复杂等缺点也不容被忽视。从双连拱隧道整体施工来看，双连拱隧道围岩在施工过程中始终处于多次扰动状态，且每次扰动都会使得应力重新分布。杨勤等1揭示了中隔墙偏压 存在的原因，对中隔墙稳定性系数给出范围；在地铁城市轨道交通领域，杨浩等2对施工过程双连拱隧道中隔墙的稳定性进行了研究；刘吉山等3对双连拱隧道施工重难点进行分析，对中隔墙顶部排水进行优化，解决了运营时期隧道渗水问题，同时加强隧道监测及分析围岩变化过程采取相应的措施，保障了 公路双连拱隧道中隔墙施工技术研究孟平原，路镇武（中建二局第三建筑工程有限公司，100070，北京）摘要：由于双连拱隧道工序烦琐、内部应力转换复杂等特点，在双连拱隧道在施工过程中，中隔墙受力及其稳定性等一系列有待解决的工程施工技术难题。中隔墙的形式多种多样其受力状况不尽相同，注重对整体直中隔墙、整体曲中隔墙形式分析，运用 MIDAS 有限元程序建立计算模型，通过对比不同形式中隔墙的受力情况，通过理论分析和现场实践等方法，提出了增加中隔墙稳定性 及防止中隔墙变形的措施，如合理的断面形式、加强中隔墙顶部注浆等等。合理的断面形式的 中隔墙可以改善其受力情况，以及对双连拱隧道的设计和施工提供一定的理论借鉴。关键词：双连拱隧道；数值模拟；中隔墙施工中图分类号：TU 74 文献标志码：B 文章编号：1000-4726(2023)18-2213-03reseArch on pArtition wAll construction technology in highwAy double-Arch tunnelMENG Ping-yuan,LU Zhen-wu(The Third Construction Engineering Co.Ltd.of China Construction Second Engineering Bureau,100070,Beijing,China)Abstract:Due to the cumbersome process and complex internal stress conversion of double-arch tunnels,a series of engineering construction technical problems to be solved,such as the stress and stability of the partition wall in the construction process of double-arch tunnels.This paper focuses on the analysis of the form of the overall straight partition wall and the integral curved partition wall,uses the MIDAS finite element program to establish a calculation model,compares the force of the partition wall in different forms,and puts forward measures to increase the stability of the middle partition wall and prevent the deformation of the middle partition wall through theoretical analysis and field practice,such as:reasonable cross-sectional form,strengthening the top grouting of the middle partition wall,etc.The reasonable cross-sectional form of the partition wall can improve its force situation and provide certain theoretical references for the design and construction of double-arch tunnels.keywords:double arch tunnel;numerical simulation;construction of middle partition wall收稿日期：20230725基金项目：大断面双连拱隧道关键技术研究及应用（24296D200005）作者简介：孟平原（1990），男，河南商丘人，工程师，硕士e-mail:.隧道开挖及支护阶段的隧道安全；张国栋4通过现场 勘察、数据则整理、数值分析和实施监测等方法对 复合式曲中墙的变形及受力特性进行研究，得出 中隔墙的复杂围岩 支护作用复合情况下，中隔墙 病害较严重，并且对不同形式的中隔墙进行分析，得出整体曲墙是双连拱受力最合理的结构形式。因此，在设计阶段选择合理的断面形式，可以提高中隔墙的受力情况，同时也能较好发挥材料的力学性能。1 工程概况南上庄隧道位于山西省阳泉市，隧道全长278 m，断面宽度为210.25 m双连拱隧道，双向四车道。隧道地层结构简单且为岩质隧道。依据项目地质 勘察报告，隧道围岩岩层为沉积岩，根据岩层含水量、弱结构面等一系列因素对围岩基本质量指标（BQ）进行了修正，本隧道围岩等级为：IV2V1 级，中隔墙 建 筑 技 术第 54 卷第 18 期2214断面形式采用整体曲墙形式，最小宽度为 1.5 m，中隔墙顶部采用混凝土回填，并预埋注浆钢花管。2 中隔墙设计2.1 模型建立中隔墙形式多种多样，常见的结构形式有：整体直中隔墙、整体曲中隔墙、分层曲中隔墙、分层直中隔墙等，由于中隔墙结构形式不同，对随着整体受力也不同。分层形式的中隔墙在整体性方面不如整体式，分层式中隔墙也逐渐被淘汰，注重研究整体直中隔墙、整体曲中隔墙形式，建模如图 1、图 2 所示。图 1 整体直中隔墙建模图 2 整体曲中隔墙建模2.2 二次衬砌结构受力分析2.2.1 二次衬砌结构受力分析通过分析在不同中隔墙断面形式下对隧道的二次衬砌结构内力图得出，两种形式的中隔墙对二次衬砌结构内力分布形式大致相同：从中隔墙到拱顶区域 隧道的应力呈现增大趋势，再由拱顶到对侧拱腰位置二次衬砌应力逐渐减小，从拱腰位置到拱脚连接处 二次衬砌应力又增大。分析两种形式的中隔墙对二次衬砌应力影响，直中隔墙形式的二次衬砌应力是 曲中隔墙二次衬砌应力的 1.15 倍。不同中隔墙形式二次衬砌结构内力图如图 3、图 4 所示。图 3 整体直中隔墙轴力图2.2.2 两种结构中隔墙受力特点由于整体式直中隔墙自身的结构问题，在中隔墙与二次衬砌接触部位存在着不自然的过渡段，造成图 4 整体曲中隔墙轴力图二次衬砌厚度不均匀，容易在二次衬砌厚度变化段产生应力集中；曲中隔墙采用与二次衬砌曲线线形相适应，曲中隔墙厚度几乎一致，曲中隔墙与二次衬砌接触良好，应力分布合理，应力最大发生在 中隔墙中部。根据对中隔墙竖向应力的重点分析，两种形式的中隔墙应力最大位置都发生在中隔墙 顶部于主洞衬砌交接处，整体直中隔墙内部最大的 竖向应力达到10.0 MPa，而整体曲中隔墙最大竖向 应力仅为7.7 MPa，整体曲中墙受力比整体曲直墙 受力大23%，即整体曲隔墙能够最大的发挥材料 优势，能改善中隔墙的应力分布状态（图5、图6）。图 5 整体直中隔墙竖向应力图 图 6 整体曲中隔墙竖向应力图利用 MIDAS 有限元软件建立模型，对连拱隧道的不同中隔墙形式进行计算分析，分析曲中墙结构能提高材料的利用效率，得出曲中墙结构是一种合理 断面形式，并为优化双连拱隧道中隔墙提供参考意义。3 施工工艺中隔墙施工流程是先支模板后钢筋绑扎，最后 进行混凝土浇筑，详细施工要点如下。3.1 钢筋绑扎利用 MIDAS 有限元软件建立模型，对连拱隧道的不同中隔墙形式进行了计算分析，分析曲中墙结构能够提高材料的利用效率，得出了曲中墙结构是一种合理断面形式（图 7），并为优化双连拱隧道中隔墙提供了参考意义。将与主洞初期支护连接的预埋钢板固定于中隔墙的钢筋顶部两侧，并将角度调整对称，钢板与钢筋2023 年 9 月2215孟平原，等：公路双连拱隧道中隔墙施工技术研究（a）（b）（c）图 7 中导洞钢筋安装设计示意（a）平面示意；（b）剖面示意；（c）侧面示意焊接牢固，中隔墙施工时应在该位置留有空间以便安装，并做好准确位置标记，中隔墙模板拆除后及时将预留钢板找出，留出与主洞钢架连接的足够连接面（图8）。26771250N3N6121.0图 8 主洞与中隔墙钢拱架预埋钢板示意3.2 模板施工而模板主要选用特制型钢模，且严格根据规定 要求检查模板中线、尺寸以及标高等相关指标，在 浇筑前再次检查预埋件的位置，保证符合工程要求 之后才能够实施下一道施工（图 9）。图 9 中隔墙模板台车断面示意3.3 混凝土浇筑混凝土浇筑方式是分层浇筑，边浇筑边振捣，由模板的端头灌注混凝土，将混凝土浇筑到与拱顶相距1.5 m 位置，然后以分段浇筑方式一直浇筑到拱顶。此阶段必须对混凝土的各项材料性能及质量进行严格控制，且按照规定要求进行搅拌与运输，以提升 混凝土浇筑施工效果，及时保湿养护。中隔墙混凝土浇筑完毕后，在中隔墙顶部回填C30 无收缩自密实混凝土。混凝土浇筑回填前，预埋中隔墙注浆管。由于采用泵送混凝土浇筑中隔墙顶 V部回填，混凝土在重力作用下，很难将顶部超挖处 回填密实，待连拱完成后，采用填充注浆可大幅减少回填不实空隙。浆液用 11 普通水泥浆，注浆压力控制在 0.2 MPa 以内，否则压力过大浆液会沿缝隙 堵塞排水管，防止后期沿注浆管外壁渗水，实时监测围岩沉降量，必要时对中隔墙顶部进行二次注浆。4 结论以南上庄双连拱隧道施工为例，必须采取一系列措施增强中隔墙结构的稳定性，特别是中隔墙在 不均衡荷载作用下的稳定性，具体如下。（1）从中隔墙受力特征来分析：整体式曲中隔墙 在受力等各方面存在着优越性，混凝土材料的性能 得到很大利用，充分发挥材料的力学性质。（2）在中隔墙基础下方岩体处施工锚杆，并 预留一部分锚固长度使混凝土与锚杆间存在一定的 握裹力，基岩通过锚杆与中隔墙连接成为整体，提高中隔墙的传荷能力，从而提高中隔墙的抗倾覆稳定性，以达到抵抗倾覆的目的。（3）在中隔墙的施工过程中，采用水平分层浇筑，分层厚度 50 cm 以内，同时要控制好混凝土的振捣 工序，保证施工质量。（4）加强中隔墙顶部回填区域的注浆管理，严格把控浆液的水灰比，注浆完毕后继续对中隔墙 检测，根据监测反馈数据必要时进行二次注浆，保证其注浆密实度。（5）在中隔墙不均衡荷载作用下，施加中隔墙的横向抗力，能够释放中隔墙的部分应力，从而提高其稳定性。参考文献1 杨琴,黄培东,陈俊生.双连拱隧道浅埋段中隔墙稳定性研究 J.四川水泥,2023,318(2):184186.2 杨浩,张建,杨杰,等.大跨度浅埋双联拱隧道中隔墙施工技术探析 J.安徽建筑,2022,29(5):3738.3 刘吉山,曹贤明,张统圣,等.超浅埋大跨度双连拱隧道施工重难点分析及技术应对措施 J.公路交通科技(应用技术版),2012,8(8):4952.4 张国栋.复合式曲中墙连拱隧道施工阶段支护结构力学特性研究D.青岛:青岛理工大学,2019.5 陈航,朱静,张贝贝.大断面连拱隧道斜向横洞辅助中隔墙施工技术研究 J.广东建材,2023,39(1):7476.6 王学斌.双连拱隧道施工地表沉降及结构稳定性分析 J.施工技术(中英文),2022,51(13):102105,149.7 朱青峰.不稳定地层大跨度双联拱隧道综合施工技术 J.铁道标准设计，2009(2):104106.