四、施工工況力學(xué)分析
經(jīng)過對連拱隧道施工過程的受力變形及各部位穩(wěn)定性的分析，隧道圍巖應(yīng)力集中部位主要出現(xiàn)在各開挖面附近。在隧道邊墻和底板相交的轉(zhuǎn)角位置及中隔墻底部，主應(yīng)力集中比較明顯，且量值較大；在側(cè)導(dǎo)坑拱頂位置和全斷面底板部位有拉應(yīng)力集中現(xiàn)象。但采取連拱隧道施工方法，在側(cè)導(dǎo)坑頂部的拉應(yīng)力并沒有涉及到隧道全斷面，所以側(cè)導(dǎo)坑的開挖不會對全斷面隧道頂部產(chǎn)生顯著的影響。在邊墻與底拱的轉(zhuǎn)角部位和中隔墻底部也有一定范圍的應(yīng)力集中，而核心土的開挖對圍巖應(yīng)力分布影響不大。左右邊墻處的水平收斂發(fā)生在主洞拱部開挖的時候，隨后收斂值逐步減小。
初期支護(hù)對地應(yīng)力的瞬間釋放率比較敏感，開挖瞬間地應(yīng)力釋放越多，初期支護(hù)承受的荷載就越小。中隔墻在施工過程中對地應(yīng)力的瞬間釋放率敏感程度較小，其最終應(yīng)力隨應(yīng)力釋放率的增加而略有降低。由于集中應(yīng)力的存在，圍巖的壓應(yīng)力變化不明顯，拉應(yīng)力反而呈上升趨勢，但其最終應(yīng)力則呈下降趨勢，底部圍巖的隆起和拱頂圍巖的沉降都隨應(yīng)力釋放率的增加而增大?？紤]二次襯砌作用時，圍巖的底板隆起和拱頂沉降量減小，邊墻水平收斂增大，圍巖穩(wěn)定性增強，應(yīng)力值降低。
五、支護(hù)措施
隧道開挖形成新的空洞后，破壞了巖體原有的相對平衡狀態(tài)，使隧道周圍部分巖體應(yīng)力重新分布，引起圍巖的變形、破壞和坍塌。為了及時有效地控制圍巖變形，防止坍塌，必須采用工程措施進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)新奧法的設(shè)計原理，隧道采用噴、錨、網(wǎng)及鋼拱架對圍巖進(jìn)行支護(hù)，即盡可能保持圍巖的原始狀態(tài)，限度地發(fā)揮圍巖的自承能力，把隧道圍巖和各種支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一個共同作用的承載體系，控制圍巖變形的發(fā)展，避免巖體塌方、防止過大的松弛壓力出現(xiàn)。錨桿在初期支護(hù)中具有懸吊、組合梁、加固作用。噴混凝土具有充填裂隙加固圍巖、封閉圍巖表面防止風(fēng)化、與圍巖組成共同承載結(jié)構(gòu)的作用。在設(shè)計時利用類比經(jīng)驗法，根據(jù)不同的圍巖類別分別采用錨噴支護(hù)方法或采用強預(yù)支護(hù)方法，穩(wěn)定掌子面、及時閉合和加固地層。在施工過程中，還應(yīng)通過全過程現(xiàn)場監(jiān)控量測，檢驗設(shè)計參數(shù)及進(jìn)行信息反饋設(shè)計，及時調(diào)整支護(hù)參數(shù)，確保施工質(zhì)量與安全。
在Ⅱ類淺埋地段，由于隧道埋深淺，覆蓋層多為全－強風(fēng)化砂巖或者全—強風(fēng)化二云石英片巖，裂隙較發(fā)育，整體性較差，穩(wěn)定性較差，開挖不當(dāng)時極易坍塌，應(yīng)采用機械開挖法或人工和機械混合開挖法，不宜采用鉆爆開挖，更嚴(yán)禁放大炮。開挖前，采用小導(dǎo)管注漿對中導(dǎo)洞和側(cè)導(dǎo)洞進(jìn)行預(yù)支護(hù)，對主洞拱部采用長管棚注漿超前支護(hù)，必要時還可采用地表注漿加固地層。導(dǎo)坑開挖后，及時將錨桿、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)安裝到位并用噴射混凝土充填密實。必要時，還需在導(dǎo)坑中部加工字鋼橫撐。在Ⅲ類圍巖深埋段，在機械無法開挖的情況下，可采用弱爆破或預(yù)裂爆破的方法，在圍巖較為破碎的地段，適當(dāng)施作一定數(shù)量的超前注漿小導(dǎo)管或錨桿，以防止坍塌。如果導(dǎo)坑支護(hù)完成后，主洞采用全斷面開挖，應(yīng)及時進(jìn)行噴錨支護(hù)，施作二次襯砌，形成一個封閉的襯砌環(huán)，防止圍巖過分收斂。
由于中隔墻受到頂部回填及巖體的限制，頂端水平位移較小，而中部較大，因此中隔墻受到偏載作用時，不僅產(chǎn)生整體偏轉(zhuǎn)，而且在偏轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生扭曲。施工中采取的防范措施是：中隔墻及側(cè)導(dǎo)坑施作完畢，在左（右）洞開挖之前，在中隔墻右（左）側(cè)設(shè)置千斤頂或工字鋼支撐，或者直接將中隔墻右（左）側(cè)空洞用干砌片石回填密實，以緩解中隔墻所受的偏壓。
六、優(yōu)化設(shè)計
1．在原設(shè)設(shè)計中要求中導(dǎo)洞先行，中隔墻緊隨中導(dǎo)洞施工，間距一般為8～10m。實際施工時，中導(dǎo)洞斷面本省就小，施工完中隔墻后，中隔墻兩邊只預(yù)留各1m左右，無論時機械的進(jìn)入、出渣、施工人員的進(jìn)出、中隔墻臺車的安裝，對施工都造成不便，甚至有些不能進(jìn)行施工。根據(jù)這個情況又邀請有關(guān)方面的專家進(jìn)行受力分析和計算，可以將小于200m隧道一側(cè)進(jìn)洞，待中導(dǎo)洞貫通以后馬上進(jìn)行中隔墻施工，200m ～400m 之間的要求從兩側(cè)進(jìn)洞，一側(cè)大概近一半的時候，由里向外施工中隔墻。這樣即方便施工，又不耽誤工期。
2．將原設(shè)計一次性澆注的中隔墻，為了更好的消除防、排水的隱患，改為夾心式中隔墻以徹底解決中隔墻的防排水問題。
七、施工中的幾點認(rèn)識與體會
1．大跨徑連拱隧道施工技術(shù)要求高、難度大，其中中隔墻的受力及施工中荷載的轉(zhuǎn)換十分復(fù)雜，稍有不慎，極易造成施工中隧道結(jié)構(gòu)開裂及塌方，并會給運營帶來隱患，因此在施工中必須做到弱爆破，及時錨噴支護(hù)，監(jiān)控量測，及時反饋、及時調(diào)整。這是確保隧道質(zhì)量和安全的關(guān)鍵技術(shù)。
2．三導(dǎo)洞開挖方式邊墻錨桿承受較大的拉應(yīng)力，一定要確保其施工質(zhì)量。
3．中隔墻施工時底部必須清理干凈，頂部必須回填密實，否則對結(jié)構(gòu)受力不利。
4．根據(jù)監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)，提供二次襯砌施工的合理時機，以保證施工的安全。
5．隧道施工的現(xiàn)場監(jiān)控量測是確保工程質(zhì)量和安全的關(guān)鍵，也是指導(dǎo)設(shè)計和施工的依據(jù)，量測結(jié)果對隧道襯砌設(shè)計參數(shù)的確定和修正具有直接的指導(dǎo)意義，現(xiàn)場監(jiān)控量測應(yīng)貫穿于整個施工全過程,才有可能正確地進(jìn)行施工，保證施工的安全。
6．及時施工明洞及洞門，消除進(jìn)出口仰坡坍塌的隱患。
7．重視水處理，保證防水板不破損，排水管道暢通。
參考文獻(xiàn)
[1] 中交第一公路勘察設(shè)計研究院．河南省內(nèi)鄉(xiāng)至西坪（豫陜界）高速公路隧道施工設(shè)計圖．2004.5．
[2] 中華人民共和國交通部．公路隧道設(shè)計規(guī)范．北京：人民交通出版社．2004．
[3] 中華人民共和國交通部．公路隧道施工技術(shù)規(guī)范．北京：人民交通出版社．1994．
經(jīng)過對連拱隧道施工過程的受力變形及各部位穩(wěn)定性的分析，隧道圍巖應(yīng)力集中部位主要出現(xiàn)在各開挖面附近。在隧道邊墻和底板相交的轉(zhuǎn)角位置及中隔墻底部，主應(yīng)力集中比較明顯，且量值較大；在側(cè)導(dǎo)坑拱頂位置和全斷面底板部位有拉應(yīng)力集中現(xiàn)象。但采取連拱隧道施工方法，在側(cè)導(dǎo)坑頂部的拉應(yīng)力并沒有涉及到隧道全斷面，所以側(cè)導(dǎo)坑的開挖不會對全斷面隧道頂部產(chǎn)生顯著的影響。在邊墻與底拱的轉(zhuǎn)角部位和中隔墻底部也有一定范圍的應(yīng)力集中，而核心土的開挖對圍巖應(yīng)力分布影響不大。左右邊墻處的水平收斂發(fā)生在主洞拱部開挖的時候，隨后收斂值逐步減小。
初期支護(hù)對地應(yīng)力的瞬間釋放率比較敏感，開挖瞬間地應(yīng)力釋放越多，初期支護(hù)承受的荷載就越小。中隔墻在施工過程中對地應(yīng)力的瞬間釋放率敏感程度較小，其最終應(yīng)力隨應(yīng)力釋放率的增加而略有降低。由于集中應(yīng)力的存在，圍巖的壓應(yīng)力變化不明顯，拉應(yīng)力反而呈上升趨勢，但其最終應(yīng)力則呈下降趨勢，底部圍巖的隆起和拱頂圍巖的沉降都隨應(yīng)力釋放率的增加而增大?？紤]二次襯砌作用時，圍巖的底板隆起和拱頂沉降量減小，邊墻水平收斂增大，圍巖穩(wěn)定性增強，應(yīng)力值降低。
五、支護(hù)措施
隧道開挖形成新的空洞后，破壞了巖體原有的相對平衡狀態(tài)，使隧道周圍部分巖體應(yīng)力重新分布，引起圍巖的變形、破壞和坍塌。為了及時有效地控制圍巖變形，防止坍塌，必須采用工程措施進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)新奧法的設(shè)計原理，隧道采用噴、錨、網(wǎng)及鋼拱架對圍巖進(jìn)行支護(hù)，即盡可能保持圍巖的原始狀態(tài)，限度地發(fā)揮圍巖的自承能力，把隧道圍巖和各種支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一個共同作用的承載體系，控制圍巖變形的發(fā)展，避免巖體塌方、防止過大的松弛壓力出現(xiàn)。錨桿在初期支護(hù)中具有懸吊、組合梁、加固作用。噴混凝土具有充填裂隙加固圍巖、封閉圍巖表面防止風(fēng)化、與圍巖組成共同承載結(jié)構(gòu)的作用。在設(shè)計時利用類比經(jīng)驗法，根據(jù)不同的圍巖類別分別采用錨噴支護(hù)方法或采用強預(yù)支護(hù)方法，穩(wěn)定掌子面、及時閉合和加固地層。在施工過程中，還應(yīng)通過全過程現(xiàn)場監(jiān)控量測，檢驗設(shè)計參數(shù)及進(jìn)行信息反饋設(shè)計，及時調(diào)整支護(hù)參數(shù)，確保施工質(zhì)量與安全。
在Ⅱ類淺埋地段，由于隧道埋深淺，覆蓋層多為全－強風(fēng)化砂巖或者全—強風(fēng)化二云石英片巖，裂隙較發(fā)育，整體性較差，穩(wěn)定性較差，開挖不當(dāng)時極易坍塌，應(yīng)采用機械開挖法或人工和機械混合開挖法，不宜采用鉆爆開挖，更嚴(yán)禁放大炮。開挖前，采用小導(dǎo)管注漿對中導(dǎo)洞和側(cè)導(dǎo)洞進(jìn)行預(yù)支護(hù)，對主洞拱部采用長管棚注漿超前支護(hù)，必要時還可采用地表注漿加固地層。導(dǎo)坑開挖后，及時將錨桿、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)安裝到位并用噴射混凝土充填密實。必要時，還需在導(dǎo)坑中部加工字鋼橫撐。在Ⅲ類圍巖深埋段，在機械無法開挖的情況下，可采用弱爆破或預(yù)裂爆破的方法，在圍巖較為破碎的地段，適當(dāng)施作一定數(shù)量的超前注漿小導(dǎo)管或錨桿，以防止坍塌。如果導(dǎo)坑支護(hù)完成后，主洞采用全斷面開挖，應(yīng)及時進(jìn)行噴錨支護(hù)，施作二次襯砌，形成一個封閉的襯砌環(huán)，防止圍巖過分收斂。
由于中隔墻受到頂部回填及巖體的限制，頂端水平位移較小，而中部較大，因此中隔墻受到偏載作用時，不僅產(chǎn)生整體偏轉(zhuǎn)，而且在偏轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生扭曲。施工中采取的防范措施是：中隔墻及側(cè)導(dǎo)坑施作完畢，在左（右）洞開挖之前，在中隔墻右（左）側(cè)設(shè)置千斤頂或工字鋼支撐，或者直接將中隔墻右（左）側(cè)空洞用干砌片石回填密實，以緩解中隔墻所受的偏壓。
六、優(yōu)化設(shè)計
1．在原設(shè)設(shè)計中要求中導(dǎo)洞先行，中隔墻緊隨中導(dǎo)洞施工，間距一般為8～10m。實際施工時，中導(dǎo)洞斷面本省就小，施工完中隔墻后，中隔墻兩邊只預(yù)留各1m左右，無論時機械的進(jìn)入、出渣、施工人員的進(jìn)出、中隔墻臺車的安裝，對施工都造成不便，甚至有些不能進(jìn)行施工。根據(jù)這個情況又邀請有關(guān)方面的專家進(jìn)行受力分析和計算，可以將小于200m隧道一側(cè)進(jìn)洞，待中導(dǎo)洞貫通以后馬上進(jìn)行中隔墻施工，200m ～400m 之間的要求從兩側(cè)進(jìn)洞，一側(cè)大概近一半的時候，由里向外施工中隔墻。這樣即方便施工，又不耽誤工期。
2．將原設(shè)計一次性澆注的中隔墻，為了更好的消除防、排水的隱患，改為夾心式中隔墻以徹底解決中隔墻的防排水問題。
七、施工中的幾點認(rèn)識與體會
1．大跨徑連拱隧道施工技術(shù)要求高、難度大，其中中隔墻的受力及施工中荷載的轉(zhuǎn)換十分復(fù)雜，稍有不慎，極易造成施工中隧道結(jié)構(gòu)開裂及塌方，并會給運營帶來隱患，因此在施工中必須做到弱爆破，及時錨噴支護(hù)，監(jiān)控量測，及時反饋、及時調(diào)整。這是確保隧道質(zhì)量和安全的關(guān)鍵技術(shù)。
2．三導(dǎo)洞開挖方式邊墻錨桿承受較大的拉應(yīng)力，一定要確保其施工質(zhì)量。
3．中隔墻施工時底部必須清理干凈，頂部必須回填密實，否則對結(jié)構(gòu)受力不利。
4．根據(jù)監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)，提供二次襯砌施工的合理時機，以保證施工的安全。
5．隧道施工的現(xiàn)場監(jiān)控量測是確保工程質(zhì)量和安全的關(guān)鍵，也是指導(dǎo)設(shè)計和施工的依據(jù)，量測結(jié)果對隧道襯砌設(shè)計參數(shù)的確定和修正具有直接的指導(dǎo)意義，現(xiàn)場監(jiān)控量測應(yīng)貫穿于整個施工全過程,才有可能正確地進(jìn)行施工，保證施工的安全。
6．及時施工明洞及洞門，消除進(jìn)出口仰坡坍塌的隱患。
7．重視水處理，保證防水板不破損，排水管道暢通。
參考文獻(xiàn)
[1] 中交第一公路勘察設(shè)計研究院．河南省內(nèi)鄉(xiāng)至西坪（豫陜界）高速公路隧道施工設(shè)計圖．2004.5．
[2] 中華人民共和國交通部．公路隧道設(shè)計規(guī)范．北京：人民交通出版社．2004．
[3] 中華人民共和國交通部．公路隧道施工技術(shù)規(guī)范．北京：人民交通出版社．1994．