摘要：連拱隧道具有平面線形順暢、占地面積少、洞口位置選擇自由度大、便于運營管理等優(yōu)點，在山區(qū)公路隧道中應(yīng)用越來越多，但同時具有埋深淺、偏壓、跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，因而其施工難度大。結(jié)合廣巴高速公路元包子連拱隧道工程實際，介紹了連拱隧道“短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、勤量測”以及格柵鋼架安裝、注漿錨桿、噴射砼等方面的施工技術(shù)。
　　關(guān)鍵詞：連拱隧道；中導(dǎo)洞開挖；信息化施工
　　
　　0引言
　　隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展，山區(qū)高速公路建設(shè)越來越多。由于山區(qū)地形地質(zhì)水文條件十分復(fù)雜，為了適應(yīng)行車的需要和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，公路隧道也越建越多。連拱隧道作為公路隧道的一個組成部分，由于其平面線形順暢、占地面積少、洞口位置選擇自由度大、便于運營管理等優(yōu)點，故在特定條件下已越來越多地被采用。按照隧道設(shè)計規(guī)范要求,高速公路與高等級公路通常應(yīng)為上、下行分開的雙洞結(jié)構(gòu),當(dāng)隧道偏壓嚴(yán)重,或是在市郊區(qū)域場地狹窄,使得雙洞分開建造受到限制時,從總體線型、橋隧銜接方式、工程造價等因素的綜合考慮，為獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，一般設(shè)計為連拱隧道。但是，連拱隧道一般具有埋深淺、偏壓、跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，加上我國連拱隧道建設(shè)的起步較晚，我國的連拱隧道在斷面形狀與尺寸、結(jié)構(gòu)型式與參數(shù)等方面的差異較大，因而其設(shè)計、施工難度較大,存在問題還很多。從目前國內(nèi)已建成的為數(shù)不多的連拱隧道工程來看，在施工中不同程度地出現(xiàn)了開挖過程中圍巖坍塌、襯砌產(chǎn)生大面積裂縫、襯砌接頭處嚴(yán)重漏水等問題。隨著山區(qū)高速公路的進(jìn)一步發(fā)展，連拱隧道將大量出現(xiàn)，因而，針對連拱隧道施工技術(shù)進(jìn)行必要的研究是非常重要的。下面結(jié)合廣巴高速公路元包子連拱隧道工程實際對連拱隧道施工技術(shù)進(jìn)行分析。
　　1工程概況
　　包子連拱隧道位于廣元至巴中高速公路ZK（YK）146+935~ZK(YK)147+247，隧道左線全長312m，雙洞單向行車，隧道洞身最大埋深約50m。廣元端左右洞端口高程為420.08m，巴中端左右洞端口高程為425.58m，洞內(nèi)縱向設(shè)計為人字坡，隧道凈空（寬×高）為2×10.25×5m。隧道洞口開挖遵循“早進(jìn)晚出”的原則，采用“無仰坡”開挖技術(shù)進(jìn)洞。洞門型式采用1:1.5的同斷面削竹式洞門。廣元端左右線明洞長度均為20m，巴中端左右線長度均為19m。隧道洞身結(jié)構(gòu)按新奧法施工原理進(jìn)行設(shè)計，即以系統(tǒng)錨桿、噴砼，鋼筋網(wǎng)，格柵鋼架等組成的初期支護(hù)與二次模注砼相結(jié)合的復(fù)合襯砌型式。
　　洞身穿越泥巖和砂巖，泥巖分布于底部。隧址區(qū)場地位于恩陽向斜北翼，未發(fā)現(xiàn)斷層、滑坡、地下采空區(qū)等不良地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，圍巖受構(gòu)造影響微弱，無液化失穩(wěn)、失效的可能，現(xiàn)狀整體穩(wěn)定。地層產(chǎn)狀平緩，為單斜構(gòu)造，巖層優(yōu)勢產(chǎn)狀傾向為184°,傾角為3°,圍巖級別級Ⅳ、Ⅴ級。場地內(nèi)地下水類型主要為松散層孔隙水和基巖裂隙水，地下水分布不廣，巖層透水性強，賦水性差，具有良好的地下水排水條件，不利于地下水的富集。
　　2連拱隧道施工技術(shù)
　　2.1基本指導(dǎo)思想
　　國內(nèi)的連拱隧道所采用的施工方法大多為“三導(dǎo)坑先墻后拱法”。以新奧法原理為指導(dǎo)，在施工中遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、多循環(huán)、勤測量、強支護(hù)、快襯砌”的原則，先進(jìn)行中導(dǎo)坑的開挖及支護(hù)，貫通后進(jìn)行中隔墻澆注，然后根據(jù)地形情況選擇左洞或右洞的施工。左洞與右洞間隔一定距離開挖（通常為洞徑的2倍距離）。洞開挖根據(jù)不同的圍巖類型采用導(dǎo)洞法、分部法、全斷面法進(jìn)行開挖及支護(hù)，使初期支護(hù)與圍巖形成共同的受力結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，建立監(jiān)控體系，及時掌握圍巖及支護(hù)狀況，保證安全及圍巖穩(wěn)定。
　　針對元包子隧道的實際情況，堅持“光面爆破噴錨緊跟監(jiān)控量測，及時反饋和修正”的原則，在施工中結(jié)合設(shè)計，積極推廣國內(nèi)外隧道施工新技術(shù)，采用大型施工機械設(shè)備配套施工。開挖、出碴、噴錨支護(hù)與二次襯砌施工相配合一條龍作業(yè)。隧道洞身主要穿越的是泥巖，巖層產(chǎn)狀平緩，在開挖后隧道拱部易發(fā)生掉塊或小的坍塌，施工中嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的指導(dǎo)原則，洞口加強段和淺埋段優(yōu)先采用留核心土開挖法和側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，洞身部分采用上下臺階法（短臺階法）開挖，對軟巖、破碎巖層，實施淺眼多循環(huán)，超前支護(hù)及強支護(hù)、早封閉的開挖原則。隧道洞內(nèi)按無軌運輸組織施工，挖、裝、運，錨噴施工支護(hù)、襯砌等工序按配套完善、匹配合理原則組織機械化作業(yè)。采取必要的措施、方案，克服施工中可能發(fā)生的一切問題，高速、優(yōu)質(zhì)的完成隧道的建設(shè)，確保隧道施工安全。
　　2.2具體技術(shù)措施
　　2.2.1洞口工程
　　根據(jù)據(jù)隧道洞口的工程地質(zhì)現(xiàn)狀和地面斜坡，進(jìn)洞前對洞口、洞頂?shù)乇磉M(jìn)行預(yù)加固。加固時，首先在仰、邊坡刷坡頂外5m處作雙向截水溝，以攔截地表水，防止流水沖刷洞門造成危害。對洞門頂部斜面刷坡用錨桿并結(jié)合地表網(wǎng)噴射砼進(jìn)行加固,錨桿長度為3m，呈梅花型布置，間距0.6×0.8m。
　　隧道進(jìn)出口均地處Ⅴ級圍巖，土質(zhì)或風(fēng)化破碎巖層，地質(zhì)條件差。洞口采用路塹式明洞開挖法，進(jìn)洞前先完成地表預(yù)加固，洞口加強段采用留核心土開挖法或側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。
　　廣元端洞口ZK146+935～ZK147+946.5段，L=11.5M，洞門進(jìn)口～拱頂起點，V級圍巖，按設(shè)計洞門做成削竹段式，ZK147+946.5～ZK147+955為明洞部分。巴中端洞口ZK147+235.5～ZK147+247段，L=11.5，拱頂起點～洞門進(jìn)口，V級圍巖，按設(shè)計洞門做成削竹段式，ZK147+228～ZK147+235.5為明洞部分。兩側(cè)外露坡面表面將松散土清理，清水洗干凈，臨時邊坡采用掛網(wǎng)噴砼防護(hù)，掛Φ6.5@30cm鋼筋網(wǎng)，噴C20砼。施工做到“短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、勤量測”，確保洞口段施工安全。
　　2.2.2洞內(nèi)施工
　　（1）短進(jìn)尺。對V、VI級圍巖段采用超短臺階法施工，臺階長3～5m，用風(fēng)鎬和十字鎬人力開挖，確需爆破時采用短進(jìn)入（1.0～1.5m）分階段起爆的控制爆破。臺階法施工每次掘進(jìn)1.2m。
　　（2）超前支護(hù)。在進(jìn)、出口圍巖破碎段，采用3.5m長的錨桿進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)。對于隧道其它地段，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)實際情況，對淺埋、破碎及斷層等地質(zhì)不良地段，會同設(shè)計、監(jiān)理，共同制定超前支護(hù)方法，穩(wěn)妥掘進(jìn)，確保施工安全。
　　（3）中導(dǎo)洞開挖。洞身ZK146+955～ZK147+228采用中導(dǎo)洞法施工，中導(dǎo)洞先貫通，進(jìn)一步查明隧道地質(zhì)情況為主洞施工提供參考。主洞開挖采用臺階法，后行洞掌子面宜落后先行洞掌子面30～40m。開挖工序從上而下進(jìn)行，襯砌工序從下而上。
　　（4）快封閉。噴錨支護(hù)作為穩(wěn)定圍巖，確保施工安全的必要措施，必須在開挖后立即進(jìn)行。支護(hù)作業(yè)視圍巖穩(wěn)定程度，依據(jù)設(shè)計文件，采用不同的支護(hù)參數(shù)。Ⅴ、Ⅵ級圍巖噴錨施工支護(hù)必須緊跟開挖面實施，安設(shè)系統(tǒng)錨桿，拱墻部掛鋼筋網(wǎng)加設(shè)格柵鋼架，噴C20早強速凝混凝土。對于軟弱破碎圍巖噴射混凝土作業(yè)應(yīng)緊隨工作面，隨挖隨噴，當(dāng)工作面巖體自穩(wěn)時間小于一個掘進(jìn)循環(huán)時，除加強量測和修改施工方法外，工作面應(yīng)及時采用噴射砼加固，錨桿安裝應(yīng)采用速凝早強砂漿錨桿，錨桿施工盡早安排，一般不超過24h。
　　（5）隧道襯砌。模筑襯砌的施工時間根據(jù)施工工序安排，原則上與開挖面的距離不大于50m，在洞口淺埋、破碎帶，適當(dāng)布點進(jìn)行監(jiān)控量測，量測項目為拱頂下沉周邊收斂量測，用以指導(dǎo)施工，盡早進(jìn)行模筑襯砌。對有明顯流變或未膠結(jié)松散地層，由于圍巖壓力大和支護(hù)變形無收斂趨勢時，應(yīng)及時提前做二次襯砌。并會同有關(guān)部門對這類二次襯砌進(jìn)行加強。模筑襯砌采用襯砌臺車，采用混凝土輸送泵灌注，機械振搗。
　　(6)弱爆破。臺階法爆破掘進(jìn)時，采用7655型風(fēng)鉆鉆眼；人工裝二號巖石硝銨炸藥或乳化油炸藥，非電導(dǎo)爆管微差起爆網(wǎng)絡(luò)。光面爆破施工總工藝流程是：依據(jù)掌子面的地質(zhì)情況，確定圍巖類別，選定爆破方案→據(jù)爆破設(shè)計放線布眼→7655型風(fēng)鉆鉆眼→（按規(guī)程領(lǐng)取加工爆破火工品）裝藥→人員設(shè)備退場→起爆→排煙→檢查爆破效果→修正爆破設(shè)計→進(jìn)入下道工序。
　　光面爆破時，炮眼的位置、角度、裝藥量等是光爆效果是否好的關(guān)鍵，應(yīng)認(rèn)真按爆破設(shè)計進(jìn)行布眼、鉆眼，并對鉆爆操作人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，強化過程管理，確保光爆效果良好。裝藥采用人工進(jìn)行，周邊眼按爆破設(shè)計方案，采用間隔裝藥法裝藥，藥卷與藥卷之間用木棍進(jìn)行間隔。其它炮眼按設(shè)計的裝藥量，進(jìn)行偶合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。爆破結(jié)束后，經(jīng)排煙完畢，檢查爆破效果，如爆破進(jìn)尺、輪廓線超欠挖、炮痕保存率、爆方石塊大小、拋距等情況，并綜合考慮，逐步修正爆破設(shè)計，以達(dá)到滿意的鉆爆效果。
　　2.2.3格柵鋼架安裝技術(shù)
　　格柵鋼架在現(xiàn)場制作平臺上就地加工，人工就地安裝成型，裝載機配合安裝。首榀鋼架加工完成后應(yīng)放在水泥地面上試拼，當(dāng)各部尺寸符合設(shè)計要求時，才可進(jìn)行批量生產(chǎn)。周邊接裝允許偏差為±3cm，平面翹曲應(yīng)小于2cm。施工注意:⑴安裝前分批按設(shè)計圖檢查驗收加工質(zhì)量，不合格禁用。⑵安裝鋼架前，應(yīng)檢查開挖斷面的中線及高程，開挖輪廓線應(yīng)符合設(shè)計要求，中線、高程允許偏差為±3cm。⑶清除干凈底腳下的虛碴及其他雜物，超挖部分宜用混凝土填充。安裝允許偏差橫向和高程均為±5cm，垂直度允許偏差為±2゜。⑷按設(shè)計焊連定位筋及縱向連接筋，段間連接安設(shè)墊片擰緊螺栓，確保安裝質(zhì)量。⑸鋼架與巖面間安設(shè)鞍形砼墊塊，確保巖面與鋼架密貼。⑹確保初噴質(zhì)量，鋼架在初噴4cm后架立。⑺鋼架與混凝土必須緊密接觸，空隙處用墊塊楔緊，沒榀鋼架不少于8處，每處一號墊塊1塊，二號墊塊兩塊，施工時刻酌情調(diào)整。
　　2.2.4注漿錨桿施工技術(shù)
　　錨桿采用φ20鋼筋，L＝3m，施工范圍內(nèi)梅花型布置，環(huán)向間距0.8～1.1m，縱向間距0.6～0.9m。采用7655型風(fēng)鉆鉆眼，孔眼方向垂直于巖面，鉆孔直徑至少應(yīng)大于錨桿直徑15mm。錨桿安裝采用砂漿錨桿時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求截取桿體并整直和除銹。錨桿注漿安裝前須先做好材料、機具、腳手平臺和場地準(zhǔn)備工作，注漿材料使用標(biāo)號大于等于425#水泥，粒徑小于3mm的砂子、并需過篩，水灰比為0.4～0.45m，注漿應(yīng)用強水泥砂漿（等級不低于M20）。砂漿錨桿作業(yè)程序是：先注漿，后放錨桿。
　　具體操作是：先將水和稀漿濕潤管路，然后將已調(diào)好的砂漿倒入泵內(nèi)，將注漿管插至錨桿眼底，將泵蓋壓緊密封，一切就緒后，慢慢打開閥門開始注漿，在氣壓推動下，水在前，砂漿在后，水濕潤泵體和管路，引導(dǎo)砂漿進(jìn)入錨桿孔中，隨著砂漿不斷壓入眼底，注漿管跟著緩緩?fù)顺鲅劭祝�直至砂漿注滿眼孔后，立即把錨桿插入眼孔，接著用推、錘擊方法，把錨桿插至眼底，然后用大楔塞緊眼口，防止砂漿流失。注漿壓力不宜過大，保持在0.2Mpa為宜。壓注漿時，必須密切注視壓力表，發(fā)現(xiàn)壓力過高，須立即停風(fēng)，排除堵塞。錨桿孔中必須注滿砂漿，發(fā)現(xiàn)不滿需拔出錨桿重新注漿。注漿管不準(zhǔn)對人放置，注漿管在未打開閥門前，不準(zhǔn)搬動，關(guān)啟密封蓋，以防止高噴出物射擊傷人。使用摻速凝劑砂漿時，一次拌制砂漿數(shù)量不應(yīng)多于3個孔，以免時間過長，使砂漿在泵、管中凝結(jié)。
　　2.2.5噴射砼施工技術(shù)
　　噴射砼配合比,需符合砼的強度和噴射工藝要求,通過經(jīng)驗選擇,并通過試驗確定。速凝劑摻量通過試驗確定，一般為水泥重量為2～4%，水泥選用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號不得低于425號，細(xì)骨料采用堅硬耐久的中砂或粗砂。細(xì)度模數(shù)宜大于2.5，含水率控制在5～7%。粗骨料采用堅固耐久的碎石或卵石，粒徑不宜大于15mm。
　　采用強制式攪拌機攪拌，射采用TK961型濕式混凝土噴射機噴射。噴射前做好噴面尺寸檢查、清除障礙物等準(zhǔn)備工作。加強噴射混凝土材料控制、檢查噴射混凝土是否密實，加強養(yǎng)生。
　　2.2.6動態(tài)化信息施工
　　監(jiān)控量測是噴錨構(gòu)筑法的重要組成部分。通過監(jiān)控量測對圍巖動態(tài)和支護(hù)工作狀態(tài)作出正確評價，為隧道施工的安全提供依據(jù)。元包子隧道屬淺埋短隧道，V類圍巖較長，洞門均在軟巖層面上。在元包子隧道設(shè)立監(jiān)控量測小組，對隧道地質(zhì)和支護(hù)狀況、周邊位移、拱頂下沉、錨桿軸力、地表下沉等項目進(jìn)行觀察和量測，掌握圍巖和支護(hù)的動態(tài)信息,根據(jù)圍巖和支護(hù)的變位、應(yīng)力量測結(jié)果及時調(diào)整支護(hù)系統(tǒng)的參數(shù)，提供二次襯砌施作的合理時機，驗證支護(hù)型式、支護(hù)參數(shù)，評價支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工方法的合理性，并為優(yōu)化設(shè)計參數(shù)、調(diào)整施工工藝提供根據(jù)，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。
　　3結(jié)束語
　　雙連拱隧道的結(jié)構(gòu)形式新穎美觀，但其施工序較復(fù)雜，工序較多，必須根據(jù)地質(zhì)條件、水文質(zhì)條件、埋深、斷面形狀及尺寸、施工技術(shù)條件、工期等許多因來確定不同的施工方法。元包子隧道Ⅳ、Ⅴ類圍巖是本工程的一個顯著特色，Ⅳ類、Ⅴ類圍巖采用中導(dǎo)洞、正短臺階分部法開挖，在實施動態(tài)信息化施工技術(shù)，既確保了工程的質(zhì)量和安全、加快了施工進(jìn)度、降低了工程成本，證明施工方法是合理的有效的方法。