浅谈连拱隧道和小净距隧道的设计与施工

分别对连拱隧道和小净距隧道的断面形式和开挖方法进行了介绍,并着重对小净距隧道施工过程中夹岩不同厚度的处理手段进行了阐述,以推广连拱隧道和小净距隧道在以后公路建设中的应用。

文章编号:100926825(2007)0620301202

浅谈连拱隧道和小净距隧道的设计与施工

收稿日期622作者简介吕　凡(82),男,长安大学公路学院硕士研究生,工程师,陕西省交通建设集团,陕西西安　5

吕　凡

摘　要:分别对连拱隧道和小净距隧道的断面形式和开挖方法进行了介绍,并着重对小净距隧道施工过程中夹岩不同厚度的处理手段进行了阐述,以推广连拱隧道和小净距隧道在以后公路建设中的应用。

关键词:连拱隧道,小净距隧道,断面形式,中夹岩中图分类号:U455.4

文献标识码:A

1　概述

在地形、地质条件允许的情况下,一般高速公路和一级公路设计为上下行分离的两座独立隧道,相邻隧道最小间距应以不受相互施工影响为原则,并依据围岩级别、断面尺寸、施工方法等因素来确定。

由于最小净距的存在,不可避免地使道路与隧道接线时要有

一个三角形的过渡区。另外,《公路隧道设计规范》4.3.5条规定:

隧道洞口内外各3s 设计速度行程长度范围的平面线形应一致。结合一般隧道的设计行车速度,可知这个长度应在100m 以上。在地形陡峻、脊谷相间的“鸡爪”地带,线位在纵断面上或是高填深挖、或是桥隧相连。再考虑到经济成本的问题,基本上不可能满足上面提到的100m 的要求。在这种情况下,上下行隧道间距离需要很小才能满足接线的要求。目前采取的方案不外乎三种:高边坡方案、连拱隧道方案和小净距隧道方案。

高边坡方案在现代公路设计中已逐渐被小净距隧道方案和

连拱隧道方案所取代。但是在相同的地质条件下,小净距隧道方

案和连拱隧道方案究竟应该采取哪一个,两种方案在结构受力、施工难度、运营管理及经济投入等方面孰优孰劣一直没有定论。

2　连拱隧道的断面形式和开挖方法综述2.1　连拱隧道的断面形式

1)直中墙断面形式:国内早期建成的连拱隧道基本上采用了

这种断面形式。该形式又可根据两侧边墙形式的不同分为直边

墙式和曲边墙式。这种形式的连拱隧道施工工艺较简单,断面开挖面积比较小,洞内行车道中心线与洞外路基行车道中心线偏离较小,因而得到了广泛的应用。但是由于施工过程中对围岩的多次扰动,支护衬砌与中墙的不同步施工,所以容易造成隧道拱脚和中墙的开裂。另外,这种结构有一个很严重的问题,即防排水工作十分困难,尤其是中墙处更为突出。

2)曲中墙断面形式:其出现较晚,它的提出主要是期望弥补

直中墙断面形式的上述缺陷。这种断面形式虽然开挖面积相对较大,但由于两洞相对比较独立,所以结构整体受力有了较大的

改善,而且视觉效果较好,中墙防排水等方面相对于直中墙断面形式较好,但是还是不能避免中墙渗漏水。

总之,两种断面形式各有利弊,不过从目前来看曲中墙断面形式较为理想,但有些具体问题还需要进一步的研究、实践和比

较,以确定出比较合理的断面形式。另外,由于我国连拱隧道研

究起步较晚,到目前还没有一个较为明确、统一的规范作为指导。因此,很有必要开展这方面的系统研究工作,以探讨合理的连拱

隧道标准化设计断面形式与尺寸规范,来满足目前公路隧道建设发展的迫切需要。

2.2　连拱隧道的开挖方法

我国目前出现的大量连拱隧道主要为单侧双车道形式。采用的施工方法主要是综合考虑连拱隧道的埋深比较浅、围岩条件差等特点,在普通分离式隧道开挖方法的基础上,在不同的部位增加一个或多个导洞,然后再对余下的部分选择合适的开挖方法

进行开挖。对我国连拱隧道的修建方法作一初步统计,可以发现,除了少数隧道使用跳槽式开挖、CD 法等方法外,绝大多数都采用三导洞施工方法。三导洞法具有安全可靠的优点,但是其工序复杂,直接影响到连拱隧道的工期和造价。因此,在确保安全的前提下,选择经济、合理的施工方法特别重要。西南交通大学的林刚、何川等人专门针对连拱隧道的施工问题,以金丽温高速公路二期工程21座连拱隧道为依托,通过相似试验等手段对连拱隧道优化施工步骤等方面进行了系统的研究。研究结论如下:

1)在单一围岩的地层中修建连拱隧道,从安全经济多方面综合考虑所采用的修建方法应遵循如下原则:Ⅴ级及以下的低类别围岩,应采用三导洞法;Ⅳ级围岩条件下应采用中导洞半断面施

工法;Ⅲ

级及以上高类别围岩应采用中导洞全断面施工法。2)在包含多种类别围岩的地层中修建连拱隧道,全长隧道施工方法的确定应遵循如下原则:在一座包含多种类别围岩的隧道中,应以Ⅳ级围岩中导洞半断面施工法为基础,当围岩向着好的方向发展时,局部可以转化为中导洞全断面施工法,当围岩向着差的方向发展时,局部可以转化为三导洞施工法;在Ⅴ级及以下围岩为主的隧道中,应选用三导洞施工方法;在Ⅲ级及以上围岩为主的隧道中,应选用中导洞全断面施工法。

3　小净距隧道的断面形式和开挖方法综述3.1　小净距隧道的断面形式

小净距隧道的断面形式基本上和独立分离式隧道是相同的,按照不同的分类标准,可以有不同的分类方法。按照其在空间上的相互位置关系可以分为错台式、交叉重叠式和平行式三种。到目前为止,公路上采用的小净距隧道一般都为平行式。对平行式小净距隧道而言,按照两隧道水平净距如何划分类别到目前为止工程界还没有定论。一般认为:凡两隧道间水平净距小于规范规定的都可以称为广义上的小净距隧道,并且,对于不同的围岩级别和不同的地质情况(比如隧道埋深、是否偏压)应该相应有不同

的分类标准。纵观国内已建的和拟建的小净距隧道,两隧道水平

净间距在2m ～8m 之间,最小的净距仅为1.27m 。贵州省交通规划勘察设计研究院的高世军提出;当两隧道中间岩柱大于3.5m

且小于9.3m 时,按超小净距隧道设计;当两隧道中间岩柱大于9.3m 时,按普通小净距隧道设计。3　小净距隧道的开挖方法

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第33卷第6期2007年2月　　　　　　　　　　　　　　山西建

筑SHANXI 　AR CHITECTUR E

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