大跨径双连拱隧道的开挖与支护

大跨径双连拱隧道的开挖与支护 来源：考试大2010年6月17日【爱学习，爱考试大】
宛坪高速公路是上海至西安国家重点干线公路的重要组成部分，公路总长150.8km,批准概算约72亿元。宛坪高速公路全线设计有16座大跨径、浅埋置的双连拱隧道，总长度3249米，均为短隧道。设计指标建筑限界宽度14.0m，内轮廓采用三心圆，建筑限界高度5.0m,设计车速为100km/h。其中7座隧道围岩岩性以风化细砂岩为主，而另外9座隧道围岩为变质岩，岩性以风化的二云石英岩为主。隧道大多为浅埋置、围岩以Ⅱ类和Ⅲ类（Ⅴ级和Ⅳ级）为主，强度低，地质条件复杂。16座大跨径、浅埋置、地质条件差的连拱隧道同时出现在同一条高速公路上，在国内、国际上都是首屈一指的，同时也成为宛坪高速重点控制工程。
宛坪高速16座隧道隧址大都位于位于地形陡峻、脊谷相间的“鸡爪”地带，分离式路基很难满足《公路隧道设计规范》对左右洞距的要求，不得不采用小净距或连拱隧道方案。由于小间距隧道对中隔墙两侧岩体光面爆破技术要求极高，施工难度较大，且主洞的开挖及支护过程使中间岩柱受到多次扰动，岩体力学指标大大降低，其自身稳定性受到很大影响，需要进行加固处理，特别是对于软岩隧道，将会大幅增加投资。国内对小间距隧道目前还没有形成完整的、成熟的设计、施工技术规范，对于隧道在不同跨径下中间岩柱最小尺寸、形状、支护参数、施工工艺、开挖方法及控制爆破等关键技术还缺乏系统的研究，小间距隧道的适用范围还不够明确。因而，综合考虑以上因素，16座隧道全部选用连拱隧道方案。
三、施工方案来源：考试大
采用台阶法开挖，即先行中导坑及中隔墙，其次主洞分上、中、下三个台阶依次开挖。这种开挖方法施工工序简单，操作方便，但主洞开挖支护后，中隔墙即开始承重，其顶部、底部围岩出现高应力承压区，特别是顶部角隅处围岩产生应力集中，施工时掌子面稳定性较差，周边变形量较大，存在一定的隐患。
①对Ⅱ、Ⅲ类围岩段合理控制三个导洞开挖作业之间的距离，中导洞先行，系隧道开挖的关键；再开挖地质条件较差或受力不利一侧的导洞a，a导洞滞后中导洞8～10米；然后再开挖另一侧导洞b，b导洞滞后a导洞8～10米，导洞均采用正台阶法施工，台阶长度5～8米，开挖进尺按两榀钢架间距进行。
③控制正洞开挖作业面与二次衬砌作业面之间的距离，正洞隧道开挖作业面与衬砌作业面之间距离最小按15米考虑。
⑤Ⅱ、Ⅲ类围岩在施工中要坚持“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则。
导洞超前掘进，可起到超前地质预报作用，保证施工的安全性和稳定性，有效地降低地表沉陷，而且施工无须大型机械设备，操作性强，进度稳定，工期保障性强。宛坪高速公路16座隧道的施工实践证明了三导洞法开挖的有效性、安全性。
经过对连拱隧道施工过程的受力变形及各部位稳定性的分析，隧道围岩应力集中部位主要出现在各开挖面附近。在隧道边墙和底板相交的转角位置及中隔墙底部，最大主应力集中比较明显，且量值较大；在侧导坑拱顶位置和全断面底板部位有拉应力集中现象。但采取连拱隧道施工方法，在侧导坑顶部的拉应力并没有涉及到隧道全断面，所以侧导坑的开挖不会对全断面隧道顶部产生显着的影响。在边墙与底拱的转角部位和中隔墙底部也有一定范围的应力集中，而核心土的开挖对围岩应力分布影响不大。左右边墙处最大的水平收敛发生在主洞拱部开挖的时候，随后收敛值逐步减小。
五、支护措施
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