1工程概況

宜萬鐵路白云山隧道位于宜昌市點軍區(qū)土城鄉(xiāng)，全長6827m，由五種斷面組成，其中進口DK40+550～DK41+255為四線雙連拱車站隧道；DK41+255～+437為大跨三線隧道；DK41+437～+803為燕尾式連拱隧道；其余為單線隧道，白云山隧道進口段車站隧道平面見圖1。在線路右側(cè)設(shè)一平導(dǎo)，平導(dǎo)貫通后擴挖為II線，平導(dǎo)與正洞之間設(shè)21個橫通道，用來施工I線。白云山隧道進口1253m為車站隧道，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，斷面大，地質(zhì)條件復(fù)雜（巖溶極其發(fā)育，巖層為水平層，節(jié)理裂隙發(fā)育），主要施工難點為在復(fù)雜地質(zhì)條件下不同斷面間施工方法轉(zhuǎn)換、四線雙連拱隧道的施工方法、大跨三線隧道的施工方法、燕尾式隧道的施工方法、小間距隧道施工方法、巖溶處理及大斷面隧道的施工安全等。白云山隧道地質(zhì)條件十分復(fù)雜，巖溶發(fā)育，溶洞、暗河、落水洞、漏斗及巖溶洼地等巖溶現(xiàn)象多見。隧道穿越天陽坪區(qū)域斷裂，穿越紙廠灣、猴子洞、耗子洞等3個暗河系統(tǒng)，區(qū)內(nèi)發(fā)育5條斷層，預(yù)測最大涌水量427314m3/d，正常涌水量167354m3/d。地層為寒武系上統(tǒng)三游洞群ε3sn，巖石主要為白云巖、灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r。車站隧道段巖層為水平層、層薄，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石風(fēng)化嚴(yán)重、易掉塊。

2總體施工方案

總體施工方案根據(jù)白云山隧道的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、安全、工期、效益、環(huán)境保護等因素來確定。四線雙連拱段采用中導(dǎo)洞先行，一方面把中導(dǎo)洞作為施工大跨三線段和燕尾段的施工通道，以達(dá)到快速施工車站隧道的目的，確保工期；另一方面邊開挖中導(dǎo)洞，邊進行中隔墻襯砌，待中隔墻達(dá)到設(shè)計強度后，再開挖支護左右洞。大跨三線段斷面大，地質(zhì)條件差，采用CRD法施工。燕尾段連拱隧道采用無導(dǎo)洞法施工。無導(dǎo)洞法施工連拱隧道技術(shù)在國內(nèi)有的學(xué)者正進行相關(guān)研究，進行科技攻關(guān)，并成功應(yīng)用于隧道施工中，但相對較少，白云山隧道為無導(dǎo)洞法施工連拱隧道提供了一個成功的案例。

3四線雙連拱車站隧道

3.1施工工序

連拱隧道的施工方法主要是導(dǎo)洞法，包括中導(dǎo)洞、三導(dǎo)洞及側(cè)壁導(dǎo)坑等。結(jié)合白云山隧道的實際情況，采用不對稱中導(dǎo)洞法施工，兩側(cè)臺階法開挖。開挖工序為：①開挖中導(dǎo)洞，Ⅱ、中導(dǎo)洞支護，Ⅲ、襯砌中隔墻，④開挖左上導(dǎo)坑，Ⅴ、左上導(dǎo)坑支護，⑥開挖左下導(dǎo)坑，Ⅶ、左下導(dǎo)坑支護及封閉仰拱，⑧開挖右上導(dǎo)坑，Ⅸ、右上導(dǎo)坑支護，⑩開挖右下導(dǎo)坑，Ⅺ、右下導(dǎo)坑支護及封閉仰拱。四線雙連拱隧道開挖工序如圖2所示。

3.2中導(dǎo)洞施工工藝

中導(dǎo)洞作為一個輔助導(dǎo)坑，其結(jié)構(gòu)形式和大小根據(jù)工程進度、安全、經(jīng)濟效益、行車等因素確定。

由于白云山隧道屬于長大隧道，工期進，地質(zhì)條件復(fù)雜，四線段斷面大，經(jīng)過方案比選，四線雙連拱段采用偏右的不對稱中導(dǎo)洞施工（見圖2），中導(dǎo)洞斷面寬7.7m，高8m，拱部采用半徑為3.6m的半圓弧。中導(dǎo)洞臨時支護采用I16的工字鋼架，間距1.0m/榀，拱部Φ22mm的砂漿錨桿，間距1.5×1.5m（縱×環(huán)），邊墻錨桿根據(jù)需要設(shè)置，噴C20混凝土，厚度6～8cm。
3.3中隔墻襯砌

中隔墻施工應(yīng)緊跟中導(dǎo)洞開挖，每10m一個循環(huán)，先施工中隔墻基礎(chǔ)，達(dá)到強度后再施工墻身。施工縫是中隔墻受力的軟弱面，每次必須遭毛處理，并按規(guī)范要求預(yù)埋連接筋。中隔墻頂部是各種荷載的反復(fù)作用點，因此必須采用同級混凝土回填，與中導(dǎo)洞拱部圍巖密貼。

3.4左右洞施工

3.4.1施工組織

為不影響施工進度，首先施工左洞，把中導(dǎo)洞作為施工大跨三線段和燕尾段的施工通道。左洞貫通后，把風(fēng)水電管路移至左洞，利用左洞作為施工通道，然后施工右洞。先施工左洞是因為右洞和中導(dǎo)洞在一起，施工右洞時中導(dǎo)洞就被破壞，失去行車功能。左右洞均采用臺階法施工，上臺階長度≯50m。

3.4.2初期支護

白云山隧道地質(zhì)復(fù)雜，圍巖破碎，凈空大，斷面形式多變，因此必須及時進行初期支護，充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力，在IV級圍巖和進口戰(zhàn)備襯砌段，初期支護采用I16工字鋼架，拱墻采用C25噴鋼纖維混凝土，濕噴法施工，鋼纖維摻量50kg/m3，仰拱采用網(wǎng)噴混凝土，環(huán)向采用Φ8mm、縱向采用Φ6mm的鋼筋，鋼筋網(wǎng)格為20cm×20cm，系統(tǒng)錨桿采用Φ25mm、L＝3.5m中空注漿錨桿，間距1.0m×1.0m（縱×環(huán)），呈梅花型布置。在III級圍巖段，初期支護仍采用C25噴鋼纖維混凝土，系統(tǒng)錨桿采用中空注漿錨桿，呈梅花型布置，在斷面變化處，均采用I16的工字鋼架加強支護。

3.4.3二次襯砌

通過監(jiān)控量測，隧道凈空收斂和拱頂下沉已經(jīng)穩(wěn)定，變形速率符合規(guī)范要求時方可進行二次襯砌，以防止襯砌出現(xiàn)受拉或受壓破壞。襯砌離開開挖掌子面的距離最好控制在150m左右，各工序既不互相干擾，又使開挖后圍巖暴露時間不長，在IV級圍巖地段和進口戰(zhàn)備段，襯砌采用C30鋼筋混凝土，厚度50cm，仰拱填充采用C25混凝土。在III級圍巖地段，襯砌采用C30鋼筋混凝土，厚度為40cm。

4大跨三線段

4.1施工工序

大跨三線段開挖斷面寬17.8m，高13.92m，圍巖基本分級為IV級，巖層為水平層、層薄，斷面大，特別拱頂易掉快、塌方，因此采用CRD法施工，及時支護、封閉成環(huán)。開挖工序為：①右上導(dǎo)坑開挖支護，②左上導(dǎo)坑開挖支護，③右下導(dǎo)坑開挖支護，④左下導(dǎo)坑開挖支護。大跨三線隧道開挖工序如圖3所示。

4.2過渡段施工

四線雙連拱段隧道的中導(dǎo)洞開挖至與大跨三線段的分界點時，在分界點對中導(dǎo)洞5m范圍內(nèi)加強支護，然后從中導(dǎo)洞向兩邊擴挖，以形成右上臺階工作面。

擴挖時，炮眼外插角大于45°，形成喇叭口，減少圍巖的夾制力。右上臺階開挖20～30m后，在右導(dǎo)坑的左邊墻處同樣以大于45°的炮眼外插角開挖，形成左上臺階工作面。左右下臺階以采用同樣的方法開挖。過渡段的開挖一方面保證施工安全，另一方面選擇科學(xué)合理可開挖方法，減少超欠挖，節(jié)約投資。
4.3CRD法工序循環(huán)

根據(jù)圍巖情況動態(tài)調(diào)整臺階長度，一般臺階長度控制在10～15m之間，不易過長。每次循環(huán)進尺控制在1.0～3.0m之間。施工過程中要充分利用空間，減少作業(yè)干擾，左右上臺階一般輪換施工，如開挖左上臺階時，右上臺階可以進行噴錨作業(yè)；開挖右上臺階時左上臺階進行噴錨作業(yè)。下臺階也是采取同樣的循環(huán)施工，上下臺階之間干擾較大，但由于下臺階開挖速度比上臺階快，不影響形象進度，所以首先保證上臺階的開挖。

CRD法施工，每個循環(huán)都要設(shè)置臨時仰拱和臨時中隔壁，保證施工安全。臨時仰拱和臨時中隔壁與初期支護形成一個整個承受圍巖變形壓力，通過圍巖監(jiān)控量測，拱頂下沉量和收斂值基本穩(wěn)定后（符合驗標(biāo)要求），可以拆除臨時中隔壁。

由于CRD法工序循環(huán)復(fù)雜，施工干擾較大，施工臨時仰拱和臨時中隔壁占用時間長，并且不經(jīng)濟，因此在圍巖較好的地段，可以采用CD法或者上下臺階法。CD法和臺階法工序循環(huán)相對簡單，臨時支護費用少，也是一般大跨隧道常采用的施工方法。

信息來源于:慧聰網(wǎng)