高速公路连拱隧道半明半暗结构设计
郝军洲 李广平
摘 要：连拱隧道半明洞半暗洞结构设计，是为了适应偏压较大的地形，一侧需要修建明洞，另一侧则已
经可以暗洞形式掘进。为了避免洞口地段不必要的大开挖，从而引发边坡不稳定的情况，采用了明洞和暗洞相结合的结构形式。
关键词：连拱隧道 半明洞半暗洞结构
一、问题的提出
连拱隧道是一种常见的隧道结构形式，能够适应难以展线时的地形条件，在公路建设中有大量的应用。但在设计施工中，常出现一种情况，在隧道进口或是出口的地方，路线并不能都以垂直方向经过山体，一部分隧道进口或是出口处于偏压较大的地形。在这种情况下，连拱隧道的一幅可能已经可以以暗洞形式进洞，而另一幅则必须采用明洞方式设计修建，如果两幅均以明洞形式设计施工，则靠山的一侧会出现较大较高的挖方（可以达到18m 以上），容易引起边坡的不稳定，形成工程隐患。为了解决这个问题，我们提出了连拱隧道半明洞半暗洞结构形式。
连拱隧道半明洞半暗洞结构就是在上述条件下，连拱隧道的一幅采用暗洞形式，另一幅采用明洞形式。这种形式能够有效的减少不必要的挖方，降低边坡高度，维护边坡的稳定，降低工程造价。
二、连拱隧道半明洞半暗洞结构设计
1、半明洞半暗洞结构几种可能的方案比较
方案1、先进行中导洞开挖，施做中隔墙，后做明洞，然后进行明洞回填，并对回填部分和原地表进行加固处理，形成暗洞成洞条件，最后进行暗洞施工。如图1所示。
方案2、先进行中导洞开挖，施做中隔墙，后进行地表加固，然后进行暗洞施工，暗洞施工完成后，开挖明洞部分岩土，进行明洞施工和回填。
方案３、不做中导洞，先开挖一幅，进行明洞施工，明洞和中隔墙一体浇筑，后进行明洞回填。回填完成后，进行原有地表和回填碎石土加固，使之具有一定自承能力。最后进行暗洞掘进和支护。如图2所示。
环向间距40cm，α-3 °搭接长度1.5mI20a型钢钢拱架,纵向间距60cm喷C25早强混凝土25cm开挖预留变形量15cm防水板加土工布地面
线C25混凝土二次衬砌50cm
50小导管地表注浆，间距120×120cm,梅花形布置
图1 连拱隧道半明洞半暗洞结构方案1
环向间距40cm，α-3 °搭接长度1.5mI20a型钢钢拱架,纵向间距60cm喷C25早强混凝土25cm开挖预留变形量15cm防水板加土工布C25混凝土二次衬砌50cm
线
地面
图2 连拱隧道半明洞半暗洞结构方案2 方案1和方案3比较，具有开挖少，边坡高度底，相对稳定，原有围岩破坏较少，经地表加固后，围岩整体强度良好。但施工工序较方案3多中导洞开挖和中隔墙施工，施工时间较长。方案3施工工序简单，开挖相对较多，但边坡高度并没有显著增加（边坡高度增加1m ～2.5m ）。原有围岩和新明洞回填碎石土经过地表加固，注浆液互相渗透，整体强度可以达到理想程度。与方案1相比造价较低，施工速度快。方案2先开挖中导洞和中隔墙，地表加固后，进行暗洞掘进和支护，再进行明洞开挖和施工，这样设计会造成
暗洞施工时地表没有反压回填，围岩偏压很大，明洞施工时对原加固地表有所破坏，容易造成暗洞的不稳定。因此这种结构并不科学合理，不宜采用。
经过比较分析，方案1和方案3是可行的，④暗洞开挖时，高地势一侧先进行导洞开挖，并进行初期支护。
⑤分部开挖暗洞剩余部分，进行初期支护和二次衬砌。
在山坡不是很陡时，方案3相对方案1边坡高度增加不大，施工工序简单，节省施工时间，降低工程造价，可以作为最佳方案采用。在山坡较陡时，方案3较多开挖相对方案1边坡高度会显著增加，没有达到维护边坡稳定的目的，且边坡临时支护数量也显著增加，这种情况下方案1作为最佳方案可以采用。
2、连拱隧道半明洞半暗洞结构设计
连拱隧道半明洞半暗洞结构设计的难点主要在于如何保证暗洞施工时围岩的稳定。洞口段影响围岩稳定性的因素主要有：
(1)岩石较为破碎，整体强度低。
(2)需要做半明洞半暗洞结构时，山体围岩偏压较大。
(3)明洞回填碎石土和原有围岩不是一个整体，不具有暗洞掘进时必要的自稳强度。
因此必须采取必要的技术措施改善上述不利围岩稳定的因素。同时应该对半明洞半暗洞结构施工方法和工序进行科学的设计，使结构在施工过程中处于一个合理的力学状态。
下面就以云南富宁至广南段高速公路菠萝山2#隧道工程所采用的半明洞半暗洞结构为实例，分析这种结构的设计。
菠萝山2#隧道进口K85+070～K85+098段为偏压地形段，长为28m 。如果全部设计为明洞，其挖方右侧边坡高度达到25.8m ，而左侧地势却一直无法达到暗洞掘进的要求。为了避免不必要的开挖，降低隧道开挖过程中边坡的高度，我们在设计过程中采用了在地势高的一侧，当达到暗洞掘进的要求时，以暗洞形式进洞，在地势低的一侧，则以明洞形式设计。
(1)施工工序为：
①在半明洞半暗洞结构段，先进行明洞开挖，开挖范围包括中隔墙。
②进行明洞的施工，明洞和中隔墙一体浇筑，明洞施工完成后，进行明洞回填和防水层铺设。如图3所示。
③在暗洞掘进前，进行地表小导管注浆加固。
图3 半明洞半暗洞结构明洞回填设计图 (2)关键问题： ①回填时，应从开挖底部开始回填，而不是将属于暗洞部分的部分临时支护，这样的好处在于回填上部的沉降小且稳定，且节省施工时间。
②选用回填材料。好的回填材料应该在注浆加固以后, 形成足够的强度, 使其具有一定的自承能力。我们选择了有一定级配的碎石土回填。
③注浆加固的方法和材料。我们采用了φ50小导管地表注浆，间距120×120cm, 梅花形布置，注浆材料为C25水泥-水玻璃浆。在碎石土回填到暗洞初期支护外轮廓线时，放置φ108注浆导管。当回填碎石土完成后，进行地表注浆加固。φ108注浆导管注浆孔沿管周240度分布，以使导管可以加固上部，而不会加固其下部的碎石土，以使暗洞开挖比较方便。注浆效果检验强度应不小于15mpa ，理想强度应为20mpa 。采用水泥-水玻璃浆有利于注浆时间和强度的控制，对暗洞成洞比较有利。
④对挖方边坡需要进行临时防护，以使边坡在施工过程中保持稳定。
⑤暗洞支护结构的设计。
三、结 语
连拱隧道半明洞半暗洞结构在设计思想上最大限度的遵循了工程地质地形实际情况，能够节约工程造价，节省施工时间，提高工程质量。对于以后相类似工程提供了实际可行的工程设计实例。
参考文献
[1]交通部重庆公路科学研究所.JTJ042-94. 公路隧道施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，1995.
[2]中交第一公路勘察设计研究院. 云南富宁至广南段高速公路隧道设计文件[R].2005
高速公路连拱隧道半明半暗结构设计
郝军洲 李广平
摘 要：连拱隧道半明洞半暗洞结构设计，是为了适应偏压较大的地形，一侧需要修建明洞，另一侧则已
经可以暗洞形式掘进。为了避免洞口地段不必要的大开挖，从而引发边坡不稳定的情况，采用了明洞和暗洞相结合的结构形式。
关键词：连拱隧道 半明洞半暗洞结构
一、问题的提出
连拱隧道是一种常见的隧道结构形式，能够适应难以展线时的地形条件，在公路建设中有大量的应用。但在设计施工中，常出现一种情况，在隧道进口或是出口的地方，路线并不能都以垂直方向经过山体，一部分隧道进口或是出口处于偏压较大的地形。在这种情况下，连拱隧道的一幅可能已经可以以暗洞形式进洞，而另一幅则必须采用明洞方式设计修建，如果两幅均以明洞形式设计施工，则靠山的一侧会出现较大较高的挖方（可以达到18m 以上），容易引起边坡的不稳定，形成工程隐患。为了解决这个问题，我们提出了连拱隧道半明洞半暗洞结构形式。
连拱隧道半明洞半暗洞结构就是在上述条件下，连拱隧道的一幅采用暗洞形式，另一幅采用明洞形式。这种形式能够有效的减少不必要的挖方，降低边坡高度，维护边坡的稳定，降低工程造价。
二、连拱隧道半明洞半暗洞结构设计
1、半明洞半暗洞结构几种可能的方案比较
方案1、先进行中导洞开挖，施做中隔墙，后做明洞，然后进行明洞回填，并对回填部分和原地表进行加固处理，形成暗洞成洞条件，最后进行暗洞施工。如图1所示。
方案2、先进行中导洞开挖，施做中隔墙，后进行地表加固，然后进行暗洞施工，暗洞施工完成后，开挖明洞部分岩土，进行明洞施工和回填。
方案３、不做中导洞，先开挖一幅，进行明洞施工，明洞和中隔墙一体浇筑，后进行明洞回填。回填完成后，进行原有地表和回填碎石土加固，使之具有一定自承能力。最后进行暗洞掘进和支护。如图2所示。
环向间距40cm，α-3 °搭接长度1.5mI20a型钢钢拱架,纵向间距60cm喷C25早强混凝土25cm开挖预留变形量15cm防水板加土工布地面
线C25混凝土二次衬砌50cm
50小导管地表注浆，间距120×120cm,梅花形布置
图1 连拱隧道半明洞半暗洞结构方案1
环向间距40cm，α-3 °搭接长度1.5mI20a型钢钢拱架,纵向间距60cm喷C25早强混凝土25cm开挖预留变形量15cm防水板加土工布C25混凝土二次衬砌50cm
线
地面
图2 连拱隧道半明洞半暗洞结构方案2 方案1和方案3比较，具有开挖少，边坡高度底，相对稳定，原有围岩破坏较少，经地表加固后，围岩整体强度良好。但施工工序较方案3多中导洞开挖和中隔墙施工，施工时间较长。方案3施工工序简单，开挖相对较多，但边坡高度并没有显著增加（边坡高度增加1m ～2.5m ）。原有围岩和新明洞回填碎石土经过地表加固，注浆液互相渗透，整体强度可以达到理想程度。与方案1相比造价较低，施工速度快。方案2先开挖中导洞和中隔墙，地表加固后，进行暗洞掘进和支护，再进行明洞开挖和施工，这样设计会造成
暗洞施工时地表没有反压回填，围岩偏压很大，明洞施工时对原加固地表有所破坏，容易造成暗洞的不稳定。因此这种结构并不科学合理，不宜采用。
经过比较分析，方案1和方案3是可行的，④暗洞开挖时，高地势一侧先进行导洞开挖，并进行初期支护。
⑤分部开挖暗洞剩余部分，进行初期支护和二次衬砌。
在山坡不是很陡时，方案3相对方案1边坡高度增加不大，施工工序简单，节省施工时间，降低工程造价，可以作为最佳方案采用。在山坡较陡时，方案3较多开挖相对方案1边坡高度会显著增加，没有达到维护边坡稳定的目的，且边坡临时支护数量也显著增加，这种情况下方案1作为最佳方案可以采用。
2、连拱隧道半明洞半暗洞结构设计
连拱隧道半明洞半暗洞结构设计的难点主要在于如何保证暗洞施工时围岩的稳定。洞口段影响围岩稳定性的因素主要有：
(1)岩石较为破碎，整体强度低。
(2)需要做半明洞半暗洞结构时，山体围岩偏压较大。
(3)明洞回填碎石土和原有围岩不是一个整体，不具有暗洞掘进时必要的自稳强度。
因此必须采取必要的技术措施改善上述不利围岩稳定的因素。同时应该对半明洞半暗洞结构施工方法和工序进行科学的设计，使结构在施工过程中处于一个合理的力学状态。
下面就以云南富宁至广南段高速公路菠萝山2#隧道工程所采用的半明洞半暗洞结构为实例，分析这种结构的设计。
菠萝山2#隧道进口K85+070～K85+098段为偏压地形段，长为28m 。如果全部设计为明洞，其挖方右侧边坡高度达到25.8m ，而左侧地势却一直无法达到暗洞掘进的要求。为了避免不必要的开挖，降低隧道开挖过程中边坡的高度，我们在设计过程中采用了在地势高的一侧，当达到暗洞掘进的要求时，以暗洞形式进洞，在地势低的一侧，则以明洞形式设计。
(1)施工工序为：
①在半明洞半暗洞结构段，先进行明洞开挖，开挖范围包括中隔墙。
②进行明洞的施工，明洞和中隔墙一体浇筑，明洞施工完成后，进行明洞回填和防水层铺设。如图3所示。
③在暗洞掘进前，进行地表小导管注浆加固。
图3 半明洞半暗洞结构明洞回填设计图 (2)关键问题： ①回填时，应从开挖底部开始回填，而不是将属于暗洞部分的部分临时支护，这样的好处在于回填上部的沉降小且稳定，且节省施工时间。
②选用回填材料。好的回填材料应该在注浆加固以后, 形成足够的强度, 使其具有一定的自承能力。我们选择了有一定级配的碎石土回填。
③注浆加固的方法和材料。我们采用了φ50小导管地表注浆，间距120×120cm, 梅花形布置，注浆材料为C25水泥-水玻璃浆。在碎石土回填到暗洞初期支护外轮廓线时，放置φ108注浆导管。当回填碎石土完成后，进行地表注浆加固。φ108注浆导管注浆孔沿管周240度分布，以使导管可以加固上部，而不会加固其下部的碎石土，以使暗洞开挖比较方便。注浆效果检验强度应不小于15mpa ，理想强度应为20mpa 。采用水泥-水玻璃浆有利于注浆时间和强度的控制，对暗洞成洞比较有利。
④对挖方边坡需要进行临时防护，以使边坡在施工过程中保持稳定。
⑤暗洞支护结构的设计。
三、结 语
连拱隧道半明洞半暗洞结构在设计思想上最大限度的遵循了工程地质地形实际情况，能够节约工程造价，节省施工时间，提高工程质量。对于以后相类似工程提供了实际可行的工程设计实例。
参考文献
[1]交通部重庆公路科学研究所.JTJ042-94. 公路隧道施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，1995.
[2]中交第一公路勘察设计研究院. 云南富宁至广南段高速公路隧道设计文件[R].2005