雙連拱隧道施工技術(shù)

1、12雙雙連連拱拱隧隧道道形形式式正在建設(shè)中的銅陵黃山的汪王嶺隧道3 1 1 引言引言 2 2 開(kāi)挖方案開(kāi)挖方案 3 3 中導(dǎo)洞的設(shè)置與施工中導(dǎo)洞的設(shè)置與施工 4 4 各部分之間的施工順序各部分之間的施工順序 5 5 中隔墻的穩(wěn)定性中隔墻的穩(wěn)定性 6 6 洞口施工洞口施工 7 7 建議與結(jié)論建議與結(jié)論 4 近幾年快速發(fā)展的公路、鐵路工程中，雙連拱形式的隧道近幾年快速發(fā)展的公路、鐵路工程中，雙連拱形式的隧道越來(lái)越多，尤其在丘陵山區(qū)中更為常見(jiàn)，如：越來(lái)越多，尤其在丘陵山區(qū)中更為常見(jiàn)，如： 廣環(huán)公路白云隧道廣環(huán)公路白云隧道 廣鄰公路馮家埡口隧道廣鄰公路馮家埡口隧道 滬蓉公路金竹林隧道滬蓉公路金竹林隧道

2、 寧波寧波329國(guó)道于家?guī)X隧道國(guó)道于家?guī)X隧道 銅湯高速公路汪王嶺隧道、焦家山隧道銅湯高速公路汪王嶺隧道、焦家山隧道 沿江高速公路大尖山隧道等沿江高速公路大尖山隧道等 我國(guó)起步較晚，尚有很多施工工藝技術(shù)問(wèn)題不夠成熟，甚我國(guó)起步較晚，尚有很多施工工藝技術(shù)問(wèn)題不夠成熟，甚至存在著爭(zhēng)議，如：至存在著爭(zhēng)議，如： 開(kāi)挖方案的確定開(kāi)挖方案的確定 中導(dǎo)洞的設(shè)置中導(dǎo)洞的設(shè)置 各部分的施工順序各部分的施工順序 中隔墻的穩(wěn)定性保護(hù)等中隔墻的穩(wěn)定性保護(hù)等 1 引言5特點(diǎn)：特點(diǎn)： 平面線(xiàn)路流暢、占地面積少、便于運(yùn)營(yíng)管理。平面線(xiàn)路流暢、占地面積少、便于運(yùn)營(yíng)管理。 斷面比較大，整體跨度大（斷面比較大，整體跨度大（2030m

3、）、結(jié)構(gòu)復(fù)雜）、結(jié)構(gòu)復(fù)雜 長(zhǎng)度比較短（大多在長(zhǎng)度比較短（大多在600m以?xún)?nèi)）以?xún)?nèi)） 施工工序多、施工難度大、效率低施工工序多、施工難度大、效率低 造價(jià)高造價(jià)高 開(kāi)挖方案既定性開(kāi)挖方案既定性中導(dǎo)洞施工法，廣泛采用中導(dǎo)洞施工法，廣泛采用62 雙連拱隧道的開(kāi)挖方案雙連拱隧道的開(kāi)挖方案 首先在中隔墻位置開(kāi)鑿中導(dǎo)洞，并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，待中導(dǎo)洞貫通后，再開(kāi)挖兩側(cè)正洞。正洞開(kāi)挖視圍巖穩(wěn)定性狀況可采用全斷面施工法或兩側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖法或者臺(tái)階法等。（1）正洞全斷面施工方案 在中導(dǎo)洞貫通在中導(dǎo)洞貫通后利用鑿巖臺(tái)架后利用鑿巖臺(tái)架鉆眼，全斷面一鉆眼，全斷面一次爆破開(kāi)挖兩側(cè)次爆破開(kāi)挖兩側(cè)正洞，并進(jìn)行初正洞，并進(jìn)行初次支護(hù)。該

4、法適次支護(hù)。該法適用于比較穩(wěn)定的用于比較穩(wěn)定的、類(lèi)圍巖類(lèi)圍巖中導(dǎo)洞施工法中導(dǎo)洞施工法78（2）正洞臺(tái)階施工方案）正洞臺(tái)階施工方案 正洞開(kāi)挖采用正臺(tái)正洞開(kāi)挖采用正臺(tái)階分層開(kāi)挖，先拱后階分層開(kāi)挖，先拱后墻進(jìn)行初次支護(hù)。分墻進(jìn)行初次支護(hù)。分層數(shù)一般為層數(shù)一般為23個(gè)。個(gè)。 考慮到正洞支護(hù)與考慮到正洞支護(hù)與中隔墻的連接施工，中隔墻的連接施工，頂層臺(tái)階的底板應(yīng)低頂層臺(tái)階的底板應(yīng)低于中隔墻頂面。于中隔墻頂面。 （3 3）雙側(cè)導(dǎo)洞施工方案）雙側(cè)導(dǎo)洞施工方案 又稱(chēng)又稱(chēng)“三導(dǎo)洞法三導(dǎo)洞法”。即。即在兩個(gè)正洞的外側(cè)各開(kāi)一個(gè)在兩個(gè)正洞的外側(cè)各開(kāi)一個(gè)導(dǎo)洞，導(dǎo)洞超前正洞一定深導(dǎo)洞，導(dǎo)洞超前正洞一定深度或整個(gè)不良圍巖。側(cè)

5、導(dǎo)洞度或整個(gè)不良圍巖。側(cè)導(dǎo)洞按初次支護(hù)設(shè)計(jì)施工。導(dǎo)洞按初次支護(hù)設(shè)計(jì)施工。導(dǎo)洞的尺寸以裝渣、運(yùn)渣方便為的尺寸以裝渣、運(yùn)渣方便為度。視圍巖穩(wěn)定性狀況，導(dǎo)度。視圍巖穩(wěn)定性狀況，導(dǎo)洞也可全斷面開(kāi)挖或短臺(tái)階洞也可全斷面開(kāi)挖或短臺(tái)階開(kāi)挖。使用最為廣泛。但由開(kāi)挖。使用最為廣泛。但由于多次開(kāi)挖對(duì)圍巖的擾動(dòng)大，于多次開(kāi)挖對(duì)圍巖的擾動(dòng)大，次數(shù)多。次數(shù)多。 9側(cè)側(cè)導(dǎo)導(dǎo)洞洞施施工工10（4）正洞臺(tái)階兩側(cè)導(dǎo)洞施工方案 該法是上述臺(tái)階法和兩側(cè)導(dǎo)洞法的組合方案，即在兩側(cè)導(dǎo)洞基礎(chǔ)上，正洞剩余部分再采用臺(tái)階法，先進(jìn)行拱部支撐，再開(kāi)挖下部。該法適用于圍巖穩(wěn)定性較差的隧道。 113 3 中導(dǎo)洞的設(shè)置與施工中導(dǎo)洞的設(shè)置與施工 （1）

6、中導(dǎo)洞的位置）中導(dǎo)洞的位置 根據(jù)與中隔墻的位置關(guān)系，中導(dǎo)洞位置有根據(jù)與中隔墻的位置關(guān)系，中導(dǎo)洞位置有: : 對(duì)稱(chēng)布置對(duì)稱(chēng)布置: :中導(dǎo)洞的垂直中線(xiàn)與中隔墻的中線(xiàn)重合。中導(dǎo)洞的垂直中線(xiàn)與中隔墻的中線(xiàn)重合。 缺點(diǎn)是當(dāng)中隔墻澆筑好后，兩側(cè)的通道寬度比缺點(diǎn)是當(dāng)中隔墻澆筑好后，兩側(cè)的通道寬度比較狹窄，影響前方施工。較狹窄，影響前方施工。 非對(duì)稱(chēng)布置非對(duì)稱(chēng)布置: : 二者的中線(xiàn)相錯(cuò)一定距離。二者的中線(xiàn)相錯(cuò)一定距離。 兩側(cè)通道寬度不同，較寬的一側(cè)作為施工通道，兩側(cè)通道寬度不同，較寬的一側(cè)作為施工通道，通行比較便利；較窄的一側(cè)作回填用，可減少回填工通行比較便利；較窄的一側(cè)作回填用，可減少回填工作量。作量。 中

7、導(dǎo)洞高度相同情況下，非對(duì)稱(chēng)式有利于降低中中導(dǎo)洞高度相同情況下，非對(duì)稱(chēng)式有利于降低中隔墻位置的頂板高度，減少無(wú)效開(kāi)挖量和污工充填量。隔墻位置的頂板高度，減少無(wú)效開(kāi)挖量和污工充填量。因此認(rèn)為，一般情況下采用非對(duì)稱(chēng)布置比較有利。因此認(rèn)為，一般情況下采用非對(duì)稱(chēng)布置比較有利。 12（2 2）中導(dǎo)洞頂板巖層穩(wěn)定性的保護(hù)）中導(dǎo)洞頂板巖層穩(wěn)定性的保護(hù) 中導(dǎo)洞最先施工，頂板巖石將受到中導(dǎo)洞及左右中導(dǎo)洞最先施工，頂板巖石將受到中導(dǎo)洞及左右正洞開(kāi)挖的正洞開(kāi)挖的多多次爆破擾動(dòng)，中導(dǎo)洞頂板的穩(wěn)定是一個(gè)次爆破擾動(dòng)，中導(dǎo)洞頂板的穩(wěn)定是一個(gè)關(guān)鍵。關(guān)鍵。施工的基本要求施工的基本要求： 搞好光面爆破，少裝藥，淺孔爆破，減少初次搞

8、好光面爆破，少裝藥，淺孔爆破，減少初次炮震的影響，減少?lài)鷰r松動(dòng)范圍炮震的影響，減少?lài)鷰r松動(dòng)范圍 適當(dāng)加強(qiáng)頂板支護(hù)，保證支護(hù)質(zhì)量適當(dāng)加強(qiáng)頂板支護(hù)，保證支護(hù)質(zhì)量 施工正洞時(shí)要及時(shí)做好中隔墻的接頂施工正洞時(shí)要及時(shí)做好中隔墻的接頂（3 3）中導(dǎo)洞的寬度與高度）中導(dǎo)洞的寬度與高度 寬度寬度應(yīng)根據(jù)中隔墻的寬度并考慮掘進(jìn)出渣、通行應(yīng)根據(jù)中隔墻的寬度并考慮掘進(jìn)出渣、通行及回填的要求確定。及回填的要求確定。 高度高度主要依據(jù)中隔墻的高度以及正洞施工時(shí)的接主要依據(jù)中隔墻的高度以及正洞施工時(shí)的接頂要求而定。應(yīng)盡量減少中隔墻頂部與中導(dǎo)洞頂板之頂要求而定。應(yīng)盡量減少中隔墻頂部與中導(dǎo)洞頂板之間的高度，以減少污工充填。間的

9、高度，以減少污工充填。 13（4 4）中導(dǎo)洞頂部的防水）中導(dǎo)洞頂部的防水 中隔墻與拱結(jié)構(gòu)之間存在著縱向施工縫，是隧道防中隔墻與拱結(jié)構(gòu)之間存在著縱向施工縫，是隧道防水的薄弱環(huán)節(jié)，在施工中應(yīng)保證防水質(zhì)量。水的薄弱環(huán)節(jié)，在施工中應(yīng)保證防水質(zhì)量。 中隔墻頂部要充填密實(shí)。中隔墻頂部要充填密實(shí)。 所有施工縫位置要設(shè)置所有施工縫位置要設(shè)置橡膠止水帶橡膠止水帶和和止水條止水條。 必要時(shí)可預(yù)埋導(dǎo)管將滲水引至隧道底板排水溝內(nèi)。必要時(shí)可預(yù)埋導(dǎo)管將滲水引至隧道底板排水溝內(nèi)。 目前，比較好的作法是中隔墻分兩次（三層）砌筑，目前，比較好的作法是中隔墻分兩次（三層）砌筑，兩邊的中隔墻（兩外層）與兩隧道拱墻二次襯砌一次兩邊的

10、中隔墻（兩外層）與兩隧道拱墻二次襯砌一次澆筑完成，拱圈襯砌與中隔墻沒(méi)有縱向施工縫，所以澆筑完成，拱圈襯砌與中隔墻沒(méi)有縱向施工縫，所以在結(jié)構(gòu)整體受力與中隔墻防排水等方面有了根本的改在結(jié)構(gòu)整體受力與中隔墻防排水等方面有了根本的改善。善。1415 4 4 各部分之間的施工順序各部分之間的施工順序4.1 4.1 中導(dǎo)洞與中隔墻的施工順序中導(dǎo)洞與中隔墻的施工順序 中隔墻一般在中導(dǎo)洞貫通之后施工（運(yùn)渣方便）。中隔墻一般在中導(dǎo)洞貫通之后施工（運(yùn)渣方便）。 中隔墻施做方法：中隔墻施做方法： 一是一是一次全厚澆注鋼筋混凝土一次全厚澆注鋼筋混凝土。 二是二是分次澆筑鋼筋混凝土分次澆筑鋼筋混凝土。兩側(cè)留出正洞二次襯

11、砌。兩側(cè)留出正洞二次襯砌的厚度，待二襯時(shí)澆筑。二襯的整體性好，有利于防水。的厚度，待二襯時(shí)澆筑。二襯的整體性好，有利于防水。 4.2 4.2 中隔墻與正洞的施工順序中隔墻與正洞的施工順序 中導(dǎo)洞貫通之后即可施工兩側(cè)正洞和中隔墻。中隔中導(dǎo)洞貫通之后即可施工兩側(cè)正洞和中隔墻。中隔墻一般從洞口開(kāi)始由外向里施工，并超前正洞墻一般從洞口開(kāi)始由外向里施工，并超前正洞303050m50m，以保證中隔墻混凝土有一定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，達(dá)到一定的承以保證中隔墻混凝土有一定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，達(dá)到一定的承載能力。載能力。164.3 4.3 左右正洞的施工順序左右正洞的施工順序 兩側(cè)同時(shí)開(kāi)挖，同時(shí)扣拱，同步進(jìn)行，齊頭并進(jìn)兩側(cè)同時(shí)開(kāi)

12、挖，同時(shí)扣拱，同步進(jìn)行，齊頭并進(jìn) 兩側(cè)正洞先完成一洞，再施工另一洞兩側(cè)正洞先完成一洞，再施工另一洞 兩正洞掌子面錯(cuò)開(kāi)一定距離，同時(shí)推進(jìn)兩正洞掌子面錯(cuò)開(kāi)一定距離，同時(shí)推進(jìn) 第一種順序是第一種順序是鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)（隧道）鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)（隧道）的要求，但實(shí)際上很難做到。因?yàn)椴灰藘蓚€(gè)掌子面同時(shí)的要求，但實(shí)際上很難做到。因?yàn)椴灰藘蓚€(gè)掌子面同時(shí)爆破，所以至少兩個(gè)掌子面相差爆破，所以至少兩個(gè)掌子面相差1 12 2個(gè)循環(huán)。個(gè)循環(huán)。 有的人認(rèn)為，第二種順序比較好，不僅兩洞要分別有的人認(rèn)為，第二種順序比較好，不僅兩洞要分別施工，而且在一洞施工完成后還要滯后施工，而且在一洞施工完成后還要滯后20d20d

13、左右再施工左右再施工另一洞。左右洞的開(kāi)挖順序應(yīng)是先難后易，巖體較差的另一洞。左右洞的開(kāi)挖順序應(yīng)是先難后易，巖體較差的一側(cè)正洞要先開(kāi)挖，這樣變形和位移較小；對(duì)偏壓隧道一側(cè)正洞要先開(kāi)挖，這樣變形和位移較??；對(duì)偏壓隧道應(yīng)先外側(cè)后內(nèi)側(cè)。應(yīng)先外側(cè)后內(nèi)側(cè)。 從維護(hù)中隔墻的穩(wěn)定角度分析，筆者傾向于第三種從維護(hù)中隔墻的穩(wěn)定角度分析，筆者傾向于第三種順序，且偏壓隧道時(shí)外側(cè)正洞超前、及時(shí)進(jìn)行初次支護(hù)，順序，且偏壓隧道時(shí)外側(cè)正洞超前、及時(shí)進(jìn)行初次支護(hù)，以平衡偏壓力。以平衡偏壓力。17 左洞右洞中隔墻中導(dǎo)洞 施工順序平面圖 側(cè)導(dǎo)洞184.4 4.4 左右側(cè)導(dǎo)洞的施工順序左右側(cè)導(dǎo)洞的施工順序 左右側(cè)導(dǎo)洞 兩側(cè)同步進(jìn)行

14、兩側(cè)不同步進(jìn)行，以免引起圍巖有較大變形和應(yīng)力的急劇釋放。特別是淺埋地段，容易引起塌方。 側(cè)導(dǎo)洞與正洞施工 超前一次掘完超前一次掘完：不良巖層段長(zhǎng)度不大時(shí)（數(shù)十米），可將側(cè)導(dǎo)洞一次掘完，再施工正洞； 分段超前交替施工分段超前交替施工。 開(kāi)挖順序 全斷面開(kāi)挖：全斷面開(kāi)挖：圍巖比較好時(shí) 臺(tái)階法開(kāi)挖：臺(tái)階法開(kāi)挖：圍巖極不穩(wěn)定時(shí) 194.5 4.5 初次支護(hù)與二次襯砌的順序初次支護(hù)與二次襯砌的順序 初次支護(hù)肯定在二次支護(hù)之前。 二次襯砌的時(shí)機(jī)要通過(guò)隧道變形監(jiān)測(cè)確定。 單行作業(yè)：正洞掘砌完后再施工內(nèi)襯（二襯）。 平行作業(yè)： 長(zhǎng)段平行作業(yè)：圍巖不太穩(wěn)定時(shí)采用，在掘進(jìn)工作面的后方及時(shí)進(jìn)行二次襯砌； 短段平行作

15、業(yè)：圍巖很不穩(wěn)定時(shí)，二次襯砌要緊跟初次支護(hù)進(jìn)行。 205 中隔墻的穩(wěn)定性中隔墻的穩(wěn)定性 5.1 5.1 受力分析受力分析 在正洞開(kāi)挖時(shí)，中隔墻處于垂直懸臂狀態(tài)。在正洞開(kāi)挖時(shí)，中隔墻處于垂直懸臂狀態(tài)。 隧道中墻的最不利受載時(shí)間是在開(kāi)挖過(guò)程之中，并不是出現(xiàn)在最終完工隧道中墻的最不利受載時(shí)間是在開(kāi)挖過(guò)程之中，并不是出現(xiàn)在最終完工時(shí)，。時(shí)，。 中隔墻主要承受隧道左右正洞由襯砌結(jié)構(gòu)傳來(lái)的壓力中隔墻主要承受隧道左右正洞由襯砌結(jié)構(gòu)傳來(lái)的壓力。 如果左右正洞同步開(kāi)挖、同步襯砌，中隔墻將受到對(duì)稱(chēng)的外荷載，可以認(rèn)如果左右正洞同步開(kāi)挖、同步襯砌，中隔墻將受到對(duì)稱(chēng)的外荷載，可以認(rèn)為中墻是穩(wěn)定的；為中墻是穩(wěn)定的； 如果

16、左右正洞非對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，中隔墻就會(huì)受到來(lái)自先施工正洞的非對(duì)稱(chēng)壓力，如果左右正洞非對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，中隔墻就會(huì)受到來(lái)自先施工正洞的非對(duì)稱(chēng)壓力，中隔墻的穩(wěn)定性就會(huì)受到偏壓影響。中隔墻的穩(wěn)定性就會(huì)受到偏壓影響。 當(dāng)隧道處于傍山地段時(shí)，隧道還會(huì)受到來(lái)自右高左低（或左高右低）的上當(dāng)隧道處于傍山地段時(shí)，隧道還會(huì)受到來(lái)自右高左低（或左高右低）的上覆傾斜山體的不均衡壓力，叫著覆傾斜山體的不均衡壓力，叫著山體偏壓山體偏壓。山體偏壓一般發(fā)生在淺埋地段，深。山體偏壓一般發(fā)生在淺埋地段，深埋隧道由于圍巖具有埋隧道由于圍巖具有“成拱作用成拱作用”，其作用荷載主要來(lái)自隧道周邊一定破壞范，其作用荷載主要來(lái)自隧道周邊一定破壞范圍內(nèi)的巖體

17、壓力。圍內(nèi)的巖體壓力。 因此，因此， 中隔墻會(huì)產(chǎn)生傾倒力矩和水平位移，隧道底板不好時(shí)，中隔墻會(huì)產(chǎn)生傾倒力矩和水平位移，隧道底板不好時(shí)，可能還伴隨有沉降?？赡苓€伴隨有沉降。 21受到山體偏壓的受到山體偏壓的隧道隧道22 中隔墻在由拱部襯砌結(jié)構(gòu)傳來(lái)的外荷載Pg作用下，將受到水平分力Pgh和垂直分力Pgv的影響。水平推力可能會(huì)使中墻發(fā)生水平位移、產(chǎn)生傾倒力矩（繞墻趾A點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)）、沿墻身產(chǎn)生縱向彎矩；垂直分力由于不作用于軸線(xiàn)上，將使中墻偏心受壓，同時(shí)也產(chǎn)生縱向偏心彎矩。理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)都證明了這些現(xiàn)象的存在。23 5.2 5.2 隧道頂部巖體垂直壓力的計(jì)算隧道頂部巖體垂直壓力的計(jì)算 對(duì)于施工過(guò)程中

18、的中墻，主要承受來(lái)自正洞拱頂巖體的垂直壓力。 垂直壓力與隧道的埋深有關(guān): 淺埋隧道淺埋隧道 ：地面水平或接近水平，且隧道覆蓋厚度小于（2.02.5）倍的自然平衡拱高度時(shí)或者參考文獻(xiàn)8、9的規(guī)定時(shí)，應(yīng)按淺埋隧道計(jì)算； 深埋隧道深埋隧道：當(dāng)大于時(shí)按深埋隧道計(jì)算。 偏壓隧道：偏壓隧道：當(dāng)隧道處于級(jí)圍巖中、地面傾斜，隧道外側(cè)拱肩至地表的垂直距離小于參考文獻(xiàn)8的規(guī)定時(shí)，應(yīng)按偏壓計(jì)算。大多數(shù)偏壓隧道處于洞口段，屬于地形性淺埋偏壓，在洞身段偏壓較少，且多屬于地質(zhì)構(gòu)造偏壓。 下面主要按深埋隧道計(jì)算。 深埋隧道圍巖壓力按松動(dòng)壓力計(jì)算。計(jì)算方法有經(jīng)驗(yàn)法和普氏法。由于不進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算，僅考慮中墻的穩(wěn)定問(wèn)題，故只計(jì)

19、算垂直壓力。24 （1 1）經(jīng)驗(yàn)法）經(jīng)驗(yàn)法 根據(jù)公路、鐵路隧道的施工經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，垂直均布?jí)毫劝聪率接?jì)算 qha KN/m （1） 式中，為圍巖重度（KN/m3）， ha為計(jì)算圍巖高度（m）。根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 ha =0.452B-S （2） =1+i（B5） （3） 式中，B坑道的開(kāi)挖寬度，m； S為圍巖的類(lèi)別，如級(jí)圍巖，S3； 開(kāi)挖寬度影響系數(shù)；i為B每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率。 當(dāng)B5m時(shí)，i0.2；B5m時(shí)，取i0.1。 以上公式的適用條件為： 采用鉆爆法施工； 隧道的高度與寬度之比小于1.7； 不產(chǎn)生明顯地形偏壓及膨脹性壓力的一般圍巖； 整體式混凝土襯砌，不適用于噴射混凝土襯砌

20、錨桿支護(hù)的隧道。 25在2001年版鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中提出了下面的計(jì)算方法 單線(xiàn)隧道 ha=0.411.79S 雙線(xiàn)隧道 ha=0.452S-1 （2 2）普氏法）普氏法 根據(jù)普洛托季雅可諾夫的自然平衡拱理論，垂直地壓為： qb/f 式中，圍巖重度， f巖體的堅(jiān)固性系數(shù)。 b為自然平衡拱的半跨度，m；在堅(jiān)硬巖體中，隧道側(cè)壁較穩(wěn)定， 自然平衡拱的跨度即隧道的寬度，b為隧道凈寬的一半。在松散 破碎巖體中，b按下式計(jì)算 bB/2tan(45- /2) arctanf 式中為巖體的似摩擦角。 265.3 5.3 中墻外荷載的計(jì)算中墻外荷載的計(jì)算 不管外部壓力來(lái)自哪個(gè)方面，終將通過(guò)襯砌結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)嫁到中隔墻上

21、。因此，只要確定了圍巖壓力，中隔墻的穩(wěn)定問(wèn)題就成為靜力結(jié)構(gòu)問(wèn)題，就可用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法分析其穩(wěn)定性。 中墻外荷載即由拱部垂直地壓引起的水平分力Pgh和垂直分力Pgv。隧道一般均為拱形結(jié)構(gòu)，故可按拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。拱式結(jié)構(gòu)有無(wú)絞拱、兩絞拱和三絞拱之分，根據(jù)隧道支護(hù)的實(shí)際情況可將其視為兩絞拱，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。 27 兩絞拱是一次超靜定結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)推導(dǎo)，支座反力為 Va=Pgv=ql/2 Ha= Pgh =ql 式中，為根據(jù)矢跨比確定的系數(shù)，當(dāng)矢跨比f(wàn)/l 為 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 時(shí)， 分別為1.24298、0.61053、0.39464、0.28269、0.21221。 28

22、5.45.4 穩(wěn)定性判斷穩(wěn)定性判斷 根據(jù)下圖，假定中墻的自重為G，則中隔墻繞A點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩（設(shè)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正）為： Ma=- Pgh h Pgv （c+B/2)+GB/2 若MA為負(fù)值，則說(shuō)明中墻不穩(wěn)定，有逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，此時(shí)就要采取措施使其穩(wěn)定。 假定中墻為下端固定的懸臂壓桿。由于墻體下部的擴(kuò)大部分高度不大，可將其簡(jiǎn)化為等截面直桿。則沿桿長(zhǎng)任意截面上的彎矩為： Mx= Pgv c+ Pghhx 如果加支撐的方式，則應(yīng)設(shè)在彎矩為零的位置h0。 令上式等于零，可得 h0=hx= c Pgv / Pgh 29 算例：某公路雙連拱隧道，深埋級(jí)圍巖，堅(jiān)固性系數(shù)f6。采用分離式中隔墻結(jié)構(gòu)，即中隔墻分成

23、3層，3次施工完成。首次先砌筑厚度1.2m的獨(dú)立墻體，用以支撐初期支護(hù)的壓力，以后再在二次襯砌的同時(shí)套砌兩邊的內(nèi)層墻，這樣有利于二次襯砌的整體防水。正洞的初次支護(hù)為型鋼拱架錨網(wǎng)噴。初次砌筑的獨(dú)立墻體結(jié)構(gòu)、尺寸如圖。中墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。單側(cè)正洞凈寬10.09m，二次襯砌后的頂?shù)装鍍?nèi)緣高8.49m。開(kāi)挖寬度11.89m，開(kāi)挖高度9.59m，矢高3.68m，矢跨10.97m。圍巖重度23KN/m3。（1）頂部垂直地壓力的計(jì)算 由于采用分離式中墻，首先進(jìn)行兩側(cè)正洞的初次支護(hù)，以后再進(jìn)行二次襯砌，所以應(yīng)按初次支護(hù)計(jì)算頂部的垂直地壓力。 隧道的凈尺寸高跨比為： 8.49/10.0

24、9=0.841.7。 B11.89m5m，取i0.1，按計(jì)算得 10.1（11.895）1.689 雙連拱隧道的一個(gè)側(cè)洞相當(dāng)于鐵路的雙線(xiàn)隧道，故參照現(xiàn)行鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算得30 q230.452311.68969.92KN/m （2）中墻外荷載 按式（9）計(jì)算垂直荷載 Pgvql/2=69.9210.97/2=383.51KN 確定水平荷載時(shí)首先確定矢跨比： f/l3.68/10.970.335，按插值法得0.3571 Pghql0.357169.9210.97273.90KN （3）轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 已知每延米中墻及基礎(chǔ)的體積8.6m3，按24KN/m3計(jì)算，墻 的自重G為206.4KN。 MA

25、273.905.91383.51（0.511.75）206.41.75 390.81KNm MA為負(fù)值，說(shuō)明中墻是不穩(wěn)定的，需要采取有關(guān)措施。 （4）支撐位置 假設(shè)采用支撐穩(wěn)定法，支撐的位置為： h00.51383.51/273.90=0.714m 即需在從中墻頂部向下0.7m左右的位置支撐。 31 5.5 5.5 中隔墻的穩(wěn)定措施中隔墻的穩(wěn)定措施 在雙連拱隧道施工中，當(dāng)采用兩側(cè)正洞不同步開(kāi)挖時(shí)，為保持中隔墻的在雙連拱隧道施工中，當(dāng)采用兩側(cè)正洞不同步開(kāi)挖時(shí)，為保持中隔墻的穩(wěn)定和安全，根據(jù)不同的工況條件，可采取多種措施，常用的有：穩(wěn)定和安全，根據(jù)不同的工況條件，可采取多種措施，常用的有： （1）

26、加側(cè)向支撐）加側(cè)向支撐 目的目的：平衡偏壓。：平衡偏壓。 方式方式： 單側(cè)支撐。單側(cè)支撐應(yīng)將其設(shè)置在先挖正洞的對(duì)側(cè)，支撐的高度單側(cè)支撐。單側(cè)支撐應(yīng)將其設(shè)置在先挖正洞的對(duì)側(cè)，支撐的高度 一般靠近中隔墻的上端，既可提高支撐的效果又不妨一般靠近中隔墻的上端，既可提高支撐的效果又不妨 礙礙 通行。通行。 雙側(cè)支撐。在中隔墻的右側(cè)底部架設(shè)。雙側(cè)支撐。在中隔墻的右側(cè)底部架設(shè)。 材料材料：一般采用鋼支撐，如鋼管、鋼軌等，支撐強(qiáng)度大，便于安裝。：一般采用鋼支撐，如鋼管、鋼軌等，支撐強(qiáng)度大，便于安裝。32（2）回填回填 回填的主要作用是抵抗彎矩和水平位移?；靥畹闹饕饔檬堑挚箯澗睾退轿灰啤?單側(cè)回填：若一側(cè)有

27、支撐，另一側(cè)可進(jìn)行回填，起到下部支撐的作用單側(cè)回填：若一側(cè)有支撐，另一側(cè)可進(jìn)行回填，起到下部支撐的作用 雙側(cè)回填：如果不加支撐，應(yīng)采用雙側(cè)回填；雙側(cè)回填：如果不加支撐，應(yīng)采用雙側(cè)回填； 回填一般采用片石混凝土，片石可用正洞開(kāi)挖的渣石?；靥钜话悴捎闷炷?，片石可用正洞開(kāi)挖的渣石。 (3)(3) 兩側(cè)正洞大致同步施工、對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，兩掌子面不要離得太遠(yuǎn)，以使中隔兩側(cè)正洞大致同步施工、對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，兩掌子面不要離得太遠(yuǎn)，以使中隔 墻受力及早得到平衡。墻受力及早得到平衡。 實(shí)際工程中大多采用非對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，先施工一側(cè)正洞，再施工另一側(cè)正實(shí)際工程中大多采用非對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，先施工一側(cè)正洞，再施工另一側(cè)正 洞。先施工的正洞可以在貫通后再施工另一洞，也可相錯(cuò)一定距離交替洞。先施工的正洞可以在貫通后再施工另一洞，也可相錯(cuò)一定距離交替 施工。施工。 (4)(4) 在中隔墻位置布置底板錨桿，錨桿與中隔墻鋼筋連接成整體，以防止發(fā)在中隔墻位置布置底板錨桿，錨桿與中隔墻鋼筋連接成整體，以防止發(fā) 生水平位移、抵抗傾覆