馮明友

（貴陽市建筑設(shè)計院有限公司，貴州 貴陽 550001）

復(fù)雜條件下雙連拱隧道設(shè)計

馮明友

（貴陽市建筑設(shè)計院有限公司，貴州 貴陽 550001）

以貴陽市五里沖花果園片區(qū)遵義中路隧道設(shè)計為例，闡述了隧道周邊建筑物密集，周邊建筑對地基變形敏感，隧道所處地質(zhì)環(huán)境較差情況下的隧道設(shè)計，有關(guān)經(jīng)驗可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

隧道；復(fù)雜環(huán)境；設(shè)計

1 概述

隧道作為地下工程構(gòu)筑物，不但給人們帶來交通的便利，也是各種管線的重要通道。作為現(xiàn)代生活一種重要的工程建筑物，在解決了交通和各種管線通達(dá)的時候，卻沒有對自然環(huán)境造成大的破壞，避免了大填大挖帶來的各種遺留問題。當(dāng)然，隧道有其自身的特點——工程造價高，施工難度大，施工期間的安全必須得到高度重視。貴陽市五里沖花果園片區(qū)遵義中路隧道下穿渝貴鐵路云陽雙線中橋及改茶一號隧道進(jìn)口段，同時該段臨近義信麒麟苑D棟樓及邊坡抗滑樁等建筑物。隧道中段鄰近貝地盧加諾小區(qū)部分高層建筑，隧道出口段為在建的花果園及貝地盧加諾小區(qū)，施工期間隧道進(jìn)口及洞身段地表增加了部分建筑物。地面建筑物復(fù)雜，且對地面變形非常敏感，該處地質(zhì)條件差。隧道在復(fù)雜的地面建筑物和較差地質(zhì)條件山體中穿過，對設(shè)計施工都是一大挑戰(zhàn)[1,2]。

2 隧道工程設(shè)計

2.1 工程概況

遵義中路隧道為雙向六車道連拱隧道，隧道建筑限界寬31.40 m，高5.0 m，采用復(fù)合式曲中墻結(jié)構(gòu)，中隔墻最小厚度140 cm，隧道全長485 m，最大埋深約51 m。平面線形呈S形，隧道平面線形進(jìn)口段位于R=155 m圓曲線上，中間為直線段，出口段位于R=300 m圓曲線上。隧道縱斷面為上坡，坡度為3.66%。

2.2 隧道襯砌內(nèi)輪廓設(shè)計

襯砌內(nèi)輪廓的形狀和尺寸根據(jù)圍巖級別、結(jié)構(gòu)受力特點以及方便施工等因素，在滿足隧道建筑限界及各種設(shè)備不侵限的前提下，充分考慮照明、通風(fēng)、監(jiān)控、消防等機(jī)電設(shè)施及洞內(nèi)裝飾所需要的空間，綜合研究擬定隧道內(nèi)輪廓，采用R1=7.9 m，R2=5.33 m的三心圓結(jié)構(gòu)，隧道帶仰拱單洞內(nèi)輪廓凈空面積117.16 m2，路面以上襯砌內(nèi)輪廓凈空面積93.77 m2,斷面濕周38.84 m。

由于隧道之上有復(fù)雜的建筑物，沒有條件將左右洞間距拉開，隧道斷面只能選擇造價和施工難度大都更大的雙連拱隧道，見圖1。

圖1 隧道輪廓斷面

2.3 洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計

隧道洞身橫斷面采用雙向六車道連拱復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。

隧道洞身支護(hù)設(shè)計以新奧法原理為指導(dǎo)，采用錨噴支護(hù)，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。即以環(huán)向系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土作為初期支護(hù)，輔以型鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù)和小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)。二次襯砌采用鋼筋混凝土，在初期支護(hù)與二次襯砌之間鋪設(shè)高分子復(fù)合自粘防水卷材（厚度不小于1.5 mm、幅寬2 m）。隧道襯砌類型、襯砌斷面型式、襯砌結(jié)構(gòu)尺寸等主要支護(hù)參數(shù)采用工程類比法確定，并對隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的理論計算及校核，結(jié)合構(gòu)造要求及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件綜合比較。

2.4 隧道防排水設(shè)計

隧道防排水設(shè)計遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”及“以防為主、分區(qū)排放”的原則，進(jìn)行環(huán)境評價，重視環(huán)境保護(hù)，采取切實可靠的設(shè)計、施工措施，充分利用結(jié)構(gòu)自身防水能力，并構(gòu)筑隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)外完善的防排水系統(tǒng)，對地表水和地下水進(jìn)行妥善處理。對巖溶發(fā)育地段，地下水引排對地表環(huán)境無影響時采取重力排放的措施；雖地表環(huán)境對地下水排放有一定限制，但適當(dāng)排放不會影響地表環(huán)境的段落采取“以堵為主，限量排放”的措施。隧道防排水設(shè)計務(wù)求達(dá)到防水可靠，排水通暢，襯砌不滲不漏，隧道內(nèi)輪廓表面基本干燥的效果，以保證隧道結(jié)構(gòu)物和運營設(shè)備的正常使用和運營安全。

3 隧道施工

（1）本隧道Ⅴ、Ⅳ級圍巖段均采用三導(dǎo)洞法施工，其中Ⅴ級圍巖段隧道主洞開挖必須預(yù)留核心土，隧道施工應(yīng)嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行，必要時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果，酌情調(diào)整施工工序、循環(huán)進(jìn)尺及支護(hù)參數(shù)。

（2）因該隧道周圍地表建筑物密集，且隧道與正在建設(shè)的貴廣鐵路交叉，隧道進(jìn)口下穿貴廣鐵路云陽雙線中橋2#橋臺及改茶一號隧道進(jìn)口，隧道施工過程中必須加強(qiáng)監(jiān)控量測，特別加強(qiáng)爆破振動測試，施工過程中嚴(yán)格控制爆破進(jìn)尺及藥量，要求地表建筑物爆破振動速度不大于2 cm/s。

（3）隧道下穿貴廣鐵路云陽雙線中橋2#橋臺段因該橋暫時未施工，設(shè)計中暫按先施工隧道，再施工橋臺順序進(jìn)行設(shè)計。隧道施工過程中加強(qiáng)與貴廣鐵路協(xié)調(diào)。若云陽雙線中橋2#橋臺先行施工后再進(jìn)行隧道開挖，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用靜態(tài)爆破、加強(qiáng)支護(hù)等措施，盡量避免隧道施工對橋臺產(chǎn)生不良影響。

（4）超前地質(zhì)預(yù)報

隧道施工中，應(yīng)通過超前綜合地質(zhì)預(yù)報手段探明掌子面前方地質(zhì)條件，以便有針對性地調(diào)整施工措施，規(guī)避施工坍方、突泥等突發(fā)災(zāi)害的發(fā)生。

a.中長距離超前預(yù)報：采用彈性波反射法(TSP203)對掌子面前方30～100 m范圍內(nèi)的不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、性質(zhì)、地下水情況作較為詳細(xì)的預(yù)報，每100 m施作一次，當(dāng)遇異常情況時適當(dāng)加密。

b.中短距離超前預(yù)報：采用電磁波反射法(紅外探測)對掌子面前方30 m左右范圍的巖溶形態(tài)、規(guī)模、充填物性質(zhì)等地質(zhì)條件作更為詳細(xì)的預(yù)報。

c.超前水平鉆探：采用掌子面超前水平鉆孔對TSP203和紅外探測的預(yù)報結(jié)果進(jìn)行驗證。每個單洞斷面布設(shè)1～5個探測孔（其中一孔取巖芯），25 m一循環(huán)，單孔長度為30 m，前后相鄰探測孔之間的搭接長度為5 m。當(dāng)有異常情況時，結(jié)合TSP203和紅外探測預(yù)報結(jié)果進(jìn)行判釋，適當(dāng)加密鉆孔或加長鉆孔。

d.對各種預(yù)測預(yù)報手段所得的資料進(jìn)行綜合分析與判釋，相互印證，并結(jié)合掌子面揭示的地質(zhì)情況、發(fā)展規(guī)律、趨勢及前兆進(jìn)行預(yù)測、判斷。根據(jù)綜合超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報結(jié)果，相應(yīng)優(yōu)化調(diào)整支護(hù)措施，以確保施工安全及結(jié)構(gòu)安全，保障工程順利實施。

4 不良地質(zhì)施工應(yīng)急預(yù)案

本隧道部分地段圍巖自穩(wěn)性差，施工過程中可能現(xiàn)坍塌、冒頂、涌水、突泥、等突發(fā)事件，施工單位應(yīng)成立專門的應(yīng)急預(yù)案領(lǐng)導(dǎo)小組，對施工過程中可能出現(xiàn)的各種情況提前預(yù)研，制定應(yīng)急預(yù)案，確保遇到緊急情況有章可循。施工現(xiàn)場始終保證有專門的應(yīng)急物資儲備，根據(jù)各隧道不同地質(zhì)情況儲備高壓力注漿設(shè)備、大馬力抽水機(jī)、噴射機(jī)、大直徑通風(fēng)軟管、200～300 mm鋼管、方木、鋼材、堵水材料、編織袋等，在任何情況下不得隨意挪作它用。

坍塌冒頂、涌水突泥施工應(yīng)急預(yù)案：

（1）隧道內(nèi)其他掌子面立即停止作業(yè)，所有人員立即撤離，等待命令；

（2）立即對掌子面掛網(wǎng)、噴射混凝土，當(dāng)出水較大時應(yīng)集中引排水，及時架設(shè)鋼架，對坍體進(jìn)行封堵和反壓；

（3）從封堵墻位置打設(shè)φ108×6 mm超前大管棚，并壓注水泥-水玻璃雙液漿加固周圍土體；

（4）如果隧道冒頂?shù)降孛?，則采用C15片石混凝土、或碎石土分層夯實，從地面將塌陷處進(jìn)行回填，回填至地面處平整順暢，在其上鋪設(shè)一層彩條布，并做好地面排水；

（5）破除封堵墻上臺階，開挖掘進(jìn)隧道上臺階部分，架設(shè)鋼架，形成初期支護(hù)，如果仍有坍方、涌水、涌泥現(xiàn)象，緊跟打設(shè)超前注漿小導(dǎo)管，開挖后支護(hù)緊跟。

5 結(jié)語

復(fù)雜密集的周邊建筑物，不僅限制了隧道斷面的選擇，更是不允許巖體有稍許變形。不良地質(zhì)條件加大了隧道的施工難度。設(shè)計中盡可能地考慮各種不利因素，給施工留足空間。同時，對施工提出具體的各項指標(biāo)要求，保證隧道建設(shè)安全進(jìn)行。

[1]張樹仁.橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件承載力極限狀態(tài)計算[J].公路交通科技,2004(6):64.

[2]馮春恒.橋梁加固技術(shù)的分析與應(yīng)用[J].黑龍江交通科技,2008(2):78-79.

U452.2

B

1009-7716（2017）12-0199-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.054

2017-07-07

馮明友（1977-），男，貴州貴陽人，高級工程師，從事道橋設(shè)計工作。