摘要 本文结合邵三高速公路龙峰溪隧道，提出了连拱隧道在地形斜交情况下“一明一暗”的设计思路，介绍“一明一暗”连拱隧道设计的主要计算模拟过程。为山区高速公路大偏压连拱隧道洞口设计提供了一种新方法。

关键词 连拱隧道 偏压 “一明一暗”　设计思路

1前言

龙峰溪隧道属“福银”国道主干线邵三高速公路上的连拱隧道，是我省首座采用“一明一暗”进洞设计和施工的连拱隧道。龙峰溪隧道进口段山体等高线与隧道轴线交角很小，地势陡峭（图1），为减少削坡高度，避免形成高边坡、仰坡，采用“一明一暗”进洞方式进行设计。为偏压连拱隧道贯彻“早进洞，晚出洞”的原则提供一种新的设计思路。

图1 龙峰溪隧道进口地形

2工程概况

2.1自然条件

邵三高速公路龙峰溪隧道位于沙县夏茂白溪国有林场附近，该隧道地处丘陵区，隧道区地形起伏较大，进出口地面横度约25°，自然斜坡稳定，植被较发育。

2.2工程地质及水文地质

龙峰溪隧道穿越一独立的小山体，地层单一，表层为残坡积亚粘土层，下伏基岩为为燕山期早期侵入花岗岩。隧道区除基岩的风化裂隙外，未见任何构造痕迹。隧道洞身围岩以Ⅳ、Ⅴ类为主，洞口段覆盖层较厚，围岩类别为Ⅱ、Ⅲ类。

隧道区地下水主要为残坡积土、砂土状强风化中孔隙潜水及基岩裂隙水，孔隙潜水埋深在砂土状强风化层的中下部，水量较小且水量随季节变化，出口东侧分布一小冲沟，水量较小，雨季施工时应考虑隔水及排水措施，未见基岩裂隙水明显活动迹象。

3隧道设计概况

龙峰溪隧道为双向四车道连拱隧道，隧道建筑限界按80km/h行车速度确定（图2）。隧道内轮廓采用单心圆形式，边墙、中墙均为曲墙。

图2 龙峰溪隧道净空断面（单位：cm）

隧道位于平曲线内，平曲线半径为2500m，进口桩号K98+500，设计高：330.39m，出口桩号K98+750，设计高：323.56m，纵坡为-2.648％，全长250m。

4“一明一暗”洞口段设计

4.1进洞段设计思路

确定偏压的连拱隧道成洞面时，常规做法是以靠山体外侧的洞室能安全进洞为前提，按一定角度斜交设置左右洞的成洞面，以尽量降低山体内侧边仰坡的开挖高度。龙峰溪隧道受平面线位限制，隧道进口位于偏压严重的陡坡上，右洞轴线与山体等高线接近平行，且左洞地形陡峭(图3)，如果按照常规方法进洞，势必会造成山体内侧大挖大刷，虽然可以保证边仰坡的稳定，但存在开挖工程量大、占地大、破坏自然景观等缺点，这与“零进洞”和避免洞口“大挖大刷”的环保理念相违背。

 

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图3 龙峰溪隧道进口平面图

 

为贯彻“零”开挖的设计新理念，受龙峰溪隧道进口的地形的制约，降低进口左侧边、仰坡高度的最佳方案是将左洞进口成洞面设置在K98+510，可有效控制左洞边、仰坡的开挖高度；同时，为确保右洞成洞安全，右洞进口成洞面设置在K98+523，即进口左右洞的成洞面位置错开设置，左右洞成洞面错位13m。这就造成K98+510～K98+523段左洞设计为暗洞，而右洞必须采用明洞与左暗洞相连接，形成“一明一暗”双连拱隧道设计方案。

虽然“一明一暗”双连拱隧道设计方案能够克服常规设计方案洞口边、仰坡高度高、占地面积大、对自然景观破坏严重的缺点，但是，“一明一暗”双连拱隧道设计方案存在右明洞开挖造成左暗洞右侧围岩覆盖层薄及中隔墙要承受较大的偏压问题。因此，“一明一暗” 设计方案的关键在于确保左暗洞周边围岩及右明洞左侧临时边坡的稳定，并尽可能改善中隔墙的偏压。针对这一设计思路，设计时采用“先明后暗”施工方案，对明洞左侧临时边坡采用预应力锚索（十字面板）、Ф22（L=4.5m）锚杆进行加固防护，左暗洞采用Ф108长管棚预支护，以确保暗洞周边围岩的稳定性，并及时对明洞进行回填反压，尽量改善中隔墙的偏压。

4.2设计支护参数及施工步骤

龙峰溪隧道进口段为Ⅱ类围岩，且地形严重偏压，左暗洞支护参数按连拱隧道Ⅱ类围岩大偏压进行设计，其初期支护主要参数如表1。

 

 

表1 初期支护主要参数

 

二次衬砌采用整体式大模板泵送防水砼，砼设计标号为C25，左暗洞二衬厚度0.55m，右明洞二衬厚度0.65m，每延米断面上下层各配置5

根Φ25mm钢筋。

施工步骤（图4）：（1）中导洞超前支护及开挖中导洞；（2）中导洞初期支护；（3）浇筑中隔墙；（4）中隔墙右侧工字钢支撑；（5）施工左洞长管棚注浆及开挖左洞上半断面，留核心土；（6）左洞上半断面初期支护；（7）开挖左洞上半断面核心土及下半断面并拆除中导洞左侧支护；（8）左洞下半断面初期支护；（9）右明洞上半部分开挖；（10）右明洞左侧上部边坡加固；（11）右明洞下半部分开挖，留核心土；（12）右明洞左、右侧剩余部分边坡支护,施工右洞大管棚注浆并拆除中导洞临时支护；（13）浇筑右明洞拱墙部分；（14）右明洞右侧拱脚回填；（15）开挖右明洞核心土；（16）浇筑右明洞仰拱；（17）浇筑左洞仰拱；（18）施工左洞防水层及二衬；（19）施工右明洞防水层、明洞顶回填。

图4 龙峰溪隧道进口施工顺序图

 

4.3围岩稳定分析及初支应力计算www.tmgc8.com

为了验证设计方案的可行性，有必要分析施工步骤对围岩稳定性的影响及初支的受力情况。选取进口段的典型断面K98+515作为计算截面（图5）；选用同济曙光岩土及地下工程设计与施工分析软件GeoFBA V3.0对围岩进行稳定分析，并计算初支应力。

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