连拱隧道中隔墙施工力学时程仿真分析 研究

郭福源

中铁十五局集团第二工程有限公司 上海 201703

摘要：中隔墙的施工质量与安全控制是连拱隧道的工作重点，通过优化施工工序工法，经计算可知其是安全可靠的。

关键词：连拱隧道; 中隔墙; 施工质量; 安全控制

1 工程概况

湖南省安慈高速公路的雷家台隧道设计为连拱隧道，长235m，均为Ⅳ、Ⅴ级围岩，Ⅴ级围岩占全隧比例分别达80.9%。隧区属低山丘陵地貌，地形起伏较大。隧道范围内中线高程137m~191. 3m，最大高差约54.1m。山体自然坡度20°~35°，植被较发育。进、出口均处于山前斜坡地带，山坡处于基本稳定状态。洞口处分布岩土层主要为碎石、强风化砂质页岩及少量中风化砂质页岩，碎石结构松散，抗冲刷能力差；强风化岩节理裂隙发育，岩体破碎、岩质软洞身V级围岩较长，强风化岩节理裂隙发育地质构造：岩体破碎、岩质软，稳定性较差，拱顶和侧壁易发生小型崩塌和碎落。

2 施工方案

2.1 总体施工方案

安排1个隧道队分成2个施工班组按新奥法原理进行施工，在施工过程严格按照“管超前、弱爆破、短开挖、强支护、早封闭、勤量测、衬砌紧跟”的总思路进行。

施工主要工序均采用机械化作业，隧道出渣采用无轨运输方式，二次衬砌浇筑采用模板台车。坚持中导坑先行、中隔墙随后的作业原则。中隔墙完成后，按照开挖→支护→防水→衬砌→仰拱、回填→路面→装饰的施工顺序，拉开规定的距离进行平行流水施工。

隧道采用的三导洞法施工，其具体的施工顺序是：①开挖中导洞及支护；②浇筑中墙；③开挖左侧导及支护；④开挖左主洞及支护；⑤开挖右侧导及支护；⑥开挖右主洞及支护。

图1 隧道开挖工序示意图

2.2 中隔墙施工

中隔墙是紧随中导洞开挖及初支完成后的重要工序。中隔墙在中导洞贯通后从进出口单侧浇筑、中间汇合的方式浇筑砼，尽量不耽误主洞开挖开始时间。在中隔墙施工前，应对基底进行注浆加固处理，并用砂浆将基底找平。

中隔墙模板采用自制或定制钢模；钢筋为厂内加工、现场绑扎；采用小型液压模板衬砌台车或台架；砼由拌合站拌合，罐车运输至现场，直接泵送入模浇注；振动器采用附着式振捣器。按每两天一循环，每循环9m施作。台车或台架就位后，利用中导洞钢架支护，对衬砌台车稳定性定位加固后，进行砼浇筑。

中隔墙砼完成后，在中隔墙顶部回填与墙身同标号砼，与导洞洞顶顶紧，回填密实。砼浇筑前，预埋中隔墙排水管。

中隔墙施工，不能占用主洞二次衬砌部分，二次衬砌部分留待与整个左、右洞身二次衬砌砼整体施工，保证主洞表观质量及结构防水性能要求。施工中隔墙时，要确保墙顶砼密实，不能留空隙。如有空隙，在浇注封顶砼时，应采取加大泵送压力和隔墙顶部预留注浆管的措施，待隔墙砼强度达到70%以上时，对墙顶进行压注水泥砂浆的方式进行填充密实。

隧道左右侧主洞开挖前，必须做好中隔墙左右空洞的临时支护工作。临时支护采用回填碎石土加混凝土的方式，在中隔墙临时支护拆除时，距主洞掌子面15m范围内的临时支护不可拆除。

3 计算结果和分析

3.2.1中墙变形

开挖过程中中墙的竖向位移如图2所示。由图可知：由于偏压的存在，中墙的沉降是不一致的，左侧大于右侧；对于左侧来说，施工步序的4和5引起的沉降较大，第3和6步对右侧的影响较大；在中墙底部左侧出现了向上的位移。

第3步中墙竖向位移图 第4步中墙竖向位移图

第5步中墙竖向位移图 第6步中墙竖向位移图

图2 中墙竖向位移图

水平方向的位移如图3所示，可知右侧水平位移比左侧的大；中墙底部的水平位移比顶部的大；时步4和5引起的水平位移相对较大；中墙整体被压缩，但其幅度不大，底部缩小0.04mm，上部收缩0.01mm。

第3步中墙水平位移图 第4步中墙水平位移图

第5步中墙水平位移图 第6步中墙水平位移图

图3中墙水平位移图

3.2.2中墙应力变化情况

图4为开挖过程中中墙的应力。最终中墙顶的应力比中墙底大，且都为压应力；在开挖过程中，中墙中部的右侧出现了拉应力；③时步4对中墙左侧的影响较大，而时步6对右侧的影响较大；④最大压应力出现在中墙顶部，左右洞初期支护在中墙的支撑部位。

第3步中墙竖向应力图 第4步中墙竖向应力图

第5步中墙竖向应力图 第6步中墙竖向应力图

图4 中墙竖向应力图

4 结论

上、下正洞在中导洞施工结束后开始开挖上下行线的正洞太低不利于种隔墙施工，太高会造成中隔墙顶会填量大，且不利于安全，侧洞同样。为减小开挖施工的相互影响，上下行线的开挖施工，不能齐头并进。必须一前一后错开40m左右。这样在上、下行线两个开挖面之间一侧正洞的初期支护已完。而另一侧支护还未施工，该段中隔墙必须要受到一个向未开挖一侧的水平推力，为了中隔墙的施工安全，在中隔墙上要打临时支护。支护采用50cm厚回填碎石土加50cm厚C15混凝土交替分层的支撑方式。

参考文献

1. 张志强, 何川. 连拱隧道中隔墙设计与施工力学行为研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(08):1632-1632.

2. 叶飞, 丁文其, 朱合华,等. 连拱隧道中隔墙现场监测及分析研究[J]. 地下空间与工程学报, 2007(03):86-90.

3. 何安久. 连拱隧道中隔墙防、排水施工技术[J]. 地下空间与工程学报, 2005, 1(3):449-451.

作者简介：

郭福源，山东省菏泽市郓城县，1987年1月26日出生，2010年7月参加工作，学历本科，所学专业：土木工程。