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工程案例：隧道施工过程力学分析

——以南水北调古运河暗涵隧道为例

1双中洞、多分部施工技术

下穿高速公路段暗涵开挖宽度25.6m，开挖宽度11.6m，而暗涵上方覆土最大埋

深仅9.8m，属于超浅埋暗挖隧道。高速公路路基及路面不均匀沉降要求严，若施工

过程中控制不当，将造成既有路面不平整度超限，降低公路的使用功能，严重时可

能会引起路面结构损伤，造成部分路面功能丧失。因此，研究和确定合理的开挖方法

和施工步序成为解决问题的关键。研究中，根据本工程具体的地层条件、工程规模和

周边工程环境，在借鉴地铁车站三联拱隧道的成功修建经验的基础上，通过数值试

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图4-1施工步骤示意

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验分析，最终确定采用双中洞、多分部的开挖施工方法。主要开挖、施工步序如图4-1

所示。隧道初期支护采用30cm厚C20喷射混凝土，为增加初支的支护刚度，混凝土

喷层中设置格栅拱架，拱架采用四边形截面形式，受力主筋为级钢筋，沿隧

φ22Ⅱ

道纵向拱架按榀布置。为避免开挖后围岩的过分松弛，施工中，采用随挖即喷

2/m

的施工原则，并设置30cm厚临时仰拱。

2一次施作超长管棚、结合小导管注浆的综合超前支护技术

本段暗涵全长80m，主要穿越细、粗砂层，地层开挖后自稳能力差，掌子面容易

发生塌滑现象。为此，研究决定采用大管棚结合小导管注浆的联合超前支护，确保开

挖后掌子面稳定，减少施工位移和地表沉降。同时为减少管棚施作对周边地层的扰动，

将地层损失降到最低，大管棚的采用一次施作完成，即利用下游闸室基坑作为暗挖

大管棚施工作业面，沿三连拱开挖线上方施作长、间距的大管棚，全

80m40cmφ108

长单向一次施作，如图4-2所示。考虑施工误差的要求，始端开挖线外放10cm，末

端开挖线分别外放30cm和40cm。

为保证管棚施作精度，采用非开挖引孔及精度导向技术，即GBS-30型非开挖

钻机钻孔、RCG型自动导向仪钻孔精确导向，钻孔推进分节丝扣管棚钢管，管内

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