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浅谈偏压浅埋双连拱隧道施工技术
摘 要：文章结合工程实例，重点介绍了双连拱隧道进口段“偏压、大跨、浅埋”等施工技术
难题；阐述了半明洞施工的施工工序、工艺流程，明洞 “人工山体”的形成等关键施工技术；
及监控量测数据所取得的效果。
关键词：隧道工程；双连拱隧道；偏压大跨浅埋；施工技术；要点

0  前  言
公路连拱隧道(Multi-arch Road Tunnel),最初是指两座隧道连成一体的单线双洞隧道,即现今的双连拱隧道,也有人称之为“M”隧道或“眼镜”隧道。其特点，突出地表现在其形态上的两洞紧紧相连，只有一中墙相隔，两洞的拱顶共同建在钢筋混凝土中墙之上。连拱隧道通常不长，多为中短规模，大多在500m以内，因连拱隧道长度较短，导至其埋深浅，围岩强风化破碎，地质条件较差等一系列特点。再因连拱隧道双洞相连，导致开挖跨度大，2车道的跨度超过20m，3车道的跨度大于30ｍ，且易产生偏压，施工工序较多，导致施工难度较大。本文结合安徽省六潜高速公路双连拱隧道施工中，为解决进口段“偏压、大跨、浅埋”等施工技术难题；采用了半明洞、明洞“人工山体”的形成等施工技术。
1  工程概况
白桑园隧道是安徽省六安至潜山高速公路上的一座双连拱隧道,长170m,净宽(10.25+2.56+10.25)m,净高7.05m,建筑限界高度5.0m，设计为复合式中墙。
隧道位于安徽省岳西县头陀镇白桑园村,隧道进口桩号K80+480,出口桩号K80+650,该隧道地质条件较差,全线穿越Ⅴ级全～强风化花岗片麻岩。进口端表层为亚黏土,层厚0.5m-1m,洞口段为全风化花岗片麻岩,岩体呈角砾-碎块松散状结构,节理裂隙发育,岩体破碎，开挖易坍塌。且裂隙水入渗时，有滴水现象。
隧道进口端地形横向呈左高右低特征,且右洞覆盖层薄(最浅处为-80cm)，左洞左侧山体较陡,是较典型的偏压隧道,在这种特殊地形条件下,如何保证双连拱隧道经济、快速、安全的进洞,施工方案极为重要。
2  半明洞施工方案,施工工序
2.1  施工方案选择
  针对上述地形特点,为减少左洞土石方开挖量,同时为避免右洞覆盖层过小,采用暗做可能存在的安全风险,决定采用半明洞形式施工,右孔隧道明做,左孔隧道暗做。先施工中隔墙和右洞,再施工左洞已开挖部分的初支结构,即将左洞右上侧钢架单元拱脚与中墙连接,该单元另侧拱脚埋入开挖面,并用锁脚锚杆将其锁住。之后,分别对中隔墙左侧浆回填砌片石,对左洞洞顶回填水泥混合土,右洞洞顶回填土石混合料。最后再对左洞进行暗挖施工.施工工序及工艺流程如图1、图2所示。
2.2   施工工序
（1）总的施工工序为:先施工右侧明洞,再施工左侧暗洞。
（2）右侧明洞施工
a.开挖明洞拉槽,图中①部；
b.修筑中隔墙②；
c.中隔墙左侧回填浆砌片石③；
d.右侧明洞衬砌及防水④；
e.架设左洞右上钢架单元⑤；
f.回填右侧明洞上方浆砌片石⑥；
g.按图示部位回填水泥混合土.土石混合料及黏土隔水层⑦；

图1  “人工山体”半明洞施工工序

图2“人工山体法”半明洞施工流程
（3）左侧暗洞施工
a.大管棚超前友护⑧；
b.左洞暗挖⑨(需分部开挖)；
c.施作初期支护，防水层及二次衬砌⑩；
3  关键施工技术
3．1  开挖明洞拉槽
拉槽到达基底高程以上达0.5m-1m时,停止爆破开挖,采用人工风镐挖至基底,并及时修建中隔墙及明洞,防止基底暴露时间过长。同时对边坡进行锚喷支护,具体方式是: Ф22砂浆锚杆,间距1.5m,采用梅花形布置,每根锚杆长3m。 Ф6钢筋网,间距为20cm×20cm,喷C20混凝土,厚度10cm。
3．2  模筑混凝土衬砌
模筑混凝土衬砌采用C25钢筋混凝土,掺入6%的NF-A抗裂防水剂, ,防水等级P8。施工中应注意中隔墙受拱圈推力作用产生位移,故明洞衬砌前,需在中隔墙另侧修筑浆砌片石后背,以平衡明洞拱圈推力,防止中隔墙产生过大位移受损,导致明洞拱圈开裂。实际施工中,浆砌片石砂浆标号不宜过高,否则后期拆除困难。
3．3  暗洞上部“人工山体”的形成
开挖拉槽时,暗洞部分山体被挖除,因此采用水泥混合土回填,即形成“人工山体”。水泥混合土配合比为:碎石土中掺入8%的32.5级水泥,掺水量以不泌水为度,混合土R28抗压强度达到2.0MPa。混合土分层压实,厚度控制在20cm左右。
3．4  暗洞开挖与初期支护
3．4．1施工原则  由于进口端部分暗洞为人工山体,且原山体岩石破碎,所以施工中严格遵守”短进尺,弱爆破,强支护,勤量测,早成环”的施工原则。
3．4．2开挖方法  暗洞采用台阶法开挖,为防止预埋在混合土中的钢架单元开挖时位移；上台阶分左右两部,即:左半部先行,新架钢架单元与预埋钢架单元连接完毕后再开挖右半部(回填混合土部分),辅以必要求的喷锚支护,完成上导坑一个开挖循环的工作。洞口段上导坑进洞15m后,再进行下台阶开挖。
对于水泥混合土回填段,在回填之前需事先预埋一个拱架单元,该钢架单元右侧与中墙连接,左侧拱脚埋入开挖面至少0.5m,并用锁脚锚杆将其锁住。预埋钢拱架为I20b,钢拱架间距0.75m,纵、环向分别设置Ф25连接筋，环向间距按１ｍ布设。预埋钢架单元时,需预先挂好Ф6钢筋网,并初喷砼，这样开挖暗洞人工回填段时比较安全,也减少后期洞内挂网工作量。
3．4．3超前支护  暗洞进口段采用管棚护顶,使用Ф89*6mm热轧无缝钢管,管棚长25m,环向间距40cm布置。管棚施工前,套拱采用C25混凝土浇筑, 套拱厚50cm,其中按设计钻孔位置预埋Ф108*4mm导向钢管。
管棚成孔采用潜孔钻机,重量不大,易于固定。采用水泥浆液注浆,水灰比1:1,注浆孔口压力初压0.5MPa-1.0MPa,终压1.5MPa-2.5MPa。 注浆结束后用30号水泥砂浆充填钢管,以增强管棚强度。原有山体岩石破碎,管棚注浆时空气会从岩石裂隙中排出,单孔注浆量较大。而人工回填水泥混合区内的管棚注浆,孔注浆量极小,必要时需设置排气管。
3．4．4锚杆与喷射砼施工  暗洞左边墙按梅花形布置Ф25中空锚杆,锚杆长4.0m间距1m×1m；施工实践证明,要发挥锚杆的效果,垫板很关键,通过加设垫板,可以充分发挥锚杆的三维约束效果。
隧道喷射混凝土厚25ｃｍ，设计强度C25；通常情况下,混凝土在喷射前与喷射后的强度等级是不一样的,现场配比应适当提高喷射混凝土的强度等级,以确保附着在围岩表面的喷射混凝土的设计强度。
3．5  正洞施工
待开挖及支护安全穿过洞口段后进入正洞开挖，正洞开挖采用三导洞法即中导洞、左、右侧导洞。主洞采用正台阶留核心土法开挖，导洞采用全断面法开挖，中导洞先行，左（右）侧导洞滞后中导洞，右（左）侧导洞滞后左（右）侧导洞；主洞开挖先行左（右）洞，右（左）洞滞后左（右）洞，施工中严格控制各洞掌子面间的距离，一般情况下，中导洞掌子面超前主洞≮30ｍ，侧导洞掌子面超前主洞≮15ｍ，左右主洞掌子面间距≮50ｍ，主洞上下台阶掌子面间距≮10m。正洞开挖、支护顺序如图３所示。

图3正洞及导洞施工工系转换图
１：中导洞超前小导管注浆预支护　２：中导洞开挖　３：中导洞初期支护（安装钢格栅、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）４：浇注中墙　５：左（右）导洞超前小导管注浆预支护　６：左（右）导洞开挖　７：左（右）导洞初期支护（安装钢格栅、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）　８：左（右）洞主洞超前小导管注浆预支护　９：左（右）洞主洞上部开挖　１０：左（右）洞主洞拱部初期支护（安装钢格栅、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）　１１：左（右）洞主洞中部开挖　１２：左（右）洞主洞下部开挖　１３：左（右）洞主洞仰拱初期支护（安装钢格栅、喷混凝土）　１４：浇注左（右）洞仰拱衬砌　１５：全断面模注左（右）洞二次衬砌。
3．6  复合式中墙防排水
　　隧道洞身二次衬砌采用先墙后拱自下而上整体式浇筑，二个主洞洞身防水层各自独立，其防水结构原理与分离式隧道相同，因而左右主洞拱部水不会流入中墙顶部，故中墙顶部无需另外进行特殊的防排水施工。
4  监控量测
4．1  现场监控量测的目的
现场监控量测在隧道施工过程中,在于对围岩支护系统的稳定性进行监测,为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据,是确保施工安全,指导施工程序,便于施工管理的重要手段。本工程隧道跨度大,地质条
件差和双连拱隧道分部施工相互影响严重,受力复杂,监控量测工作需予以重视。
4．2   量测的项目
根据公路隧道施工技术规范要求,结合本隧道特点,本隧道现场监控量测项目对地质和支护状况观测、周边位移、拱顶下沉、锚杆及抗拔力、地表沉降及中墙位移为施工必测项目。
4．3  量测结果
进口段拱部下沉为35mm-45mm，地表沉降为10mm-18mm,周边位移变化均在规范允许范围内。受浆砌片石保护,中隔墙位移几乎为零.由于在围岩应力基本释放后再施做二次衬砌,二次衬砌基本无沉降及变形。
5  结 语
1、本工程采用的施工方法成功地解决双连拱半明洞,偏压,大跨,浅埋的施工技术难题。
2、双连拱隧道施工过程中,中隔墙受力转换十分复杂,其施工缝是一个软弱面,极易开裂,连接钢筋需作加强处理。
3、在半明洞施工中,如果中隔墙顶覆盖层相对较厚,可以先形成中导洞,修筑中隔墙,再开挖明洞拉槽,这样既减少明洞拉槽开挖量,又减少回填量。
4、采用半明洞双连拱隧道进洞方案,即减少了对边仰坡的破坏,又保证了施工安全,是一种行之有效的施工方法.可谓“既安全又环保的绿色进洞方案”。