十三 大断面隧道和双双联拱隧道 施工要点1·大断面隧道
一概 述
由于经济建设的需求, 迫切要求公路运输业的发展。作为" 世界和平高速公路计划" 的一部分的京(北京) 丹(丹东) 国际高速公路(850公里), 已开始规划。京(北京) 广(广州) 高速公路, 基本与京广铁路线平行, 全长2300公里. 已于去年开工兴建。哈(尔滨) 甬(宁波) 高速公路也将兴建(全长3500公里) 。我国在2000年之前优先发展的“两纵两横三条路”的重点公路建设已经开始实施。日本也在整建新的高速公路网, 如时速达140公里的第二东名. 名神高速公路, 长490公里. 目前正在建设中. 第二名神高速公路, 一开始就是按六车道(双孔3车道) 的大断面建设的。隧道宽度与明线路面宽度同. 在303公里的一期工程中隧道比例占全长20%,都是典型的山岭隧道. 隧道的概况见表1。
表1 第2东名. 名神高速公路的隧道比重
目前我国大断面（三车道）公路隧道已开始修建，如联络重庆市的几条高速公路也从一开始就决定采用3车道的大断面隧道，如铁山坪隧道），即将修建的大梅沙隧道和已建成的大宝山隧道等都是三车道大断面的。由于3车道公路隧道的断面积比双车道大得多, 例如, 第二东名公路初期建设的三车道隧道的断面积从113～170m 2 比一般双车道的85m 大1.5～2.0倍。而近期为适应140km/h高速度的要求，而规划的3车道公路隧道，其断面积达170m 2～200m 2，局部断面达230m 2的超大断面、开挖宽度达23m 。较初期三车道隧道断面又增加了1·3～1·5倍。英法海峡隧道分叉处断面的开挖宽度达21·2m ，开挖高度达15·4m ，开挖断面积为252·2m 。又如，日本的第二布引隧道，在分叉段是从2车道（净空断面积59m 2）变化到3～4车道的断面（最大开挖宽度24m 、开挖断面积240m 2）。因此, 在隧道位置的选定、
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隧道断面形式、隧道衬砌结构、施工方法、初期支护结构模式、参数等, 都要加以深入地研究。日本以第2东名－名神高速公路的建设为依托，从1990年起，开始了有系统的、对超大断面公路隧道修建中的技术关键问题进行大规模的研究工作。 这里所谓的大断面隧道的基本划分可参考表2和表3的划分标准。表2是日本的隧道断面划分和开挖断面积的关系。
隧道断面划分和开挖断面积 表2
国际隧道协会的断面划分的建议列于表3。
国际隧协的断面
划分 表3
目前日本已把大断面公路隧道的修建技术列为重大研究课题予以实施. 研究的主要内容是:
(1)扁平、大断面隧道的力学问题：由于车道数的增加，宽度加大了，而高度变化不大，使建筑限界变得扁平。因此，大断面隧道就不得不做成具有扁平形状的拱形结构，这样一来，使开挖后的应力重分布变差，底脚处的应力集中过大，因而要求较大的地基承载力，拱顶范围不稳定，会形成较大的松弛地压等。
(2)隧道断面结构的研究：如隧道断面的研究、初期支护结构的研究、衬砌结构的研究等。
(3)施工方法的研究：其中包括基本的施工方法、T BM 导坑超前法、不稳定围岩的施工方法及各种辅助工法的研究等。
(4)施工技术的研究：如减小超欠挖技术的研究、长锚杆技术的研究、大容量喷射机的研制、连续出碴运输系统的研究、湿喷钢纤维混凝土技术的研究、不良地质地段的辅助工法的研究等等。
在大断面隧道施工中，首先，也是最重要的是要认识和了解大断面隧道的特点。
二 偏平、大断面隧道的力学问题
扁平. 大断面隧道的力学问题由于车道数的增加，宽度加大了，而高度变化不大，使建筑限界变得扁平。因此，大断面隧道就不得不做成具有扁平的拱形结构。与接近圆形的2车道断面比, 具有以下特征:
1·开挖应力的重分布变得不利，见图1。
图1 拱顶发生的弯矩比（K ＝1·0，真园率88·2％时设定为1）
大家知道，对圆形断面隧道来说，在弹性介质、静水压力场中，开挖后坑道周边的最大主应力是初始应力的2倍。如围岩的单轴抗压强度比重分布的应力小，隧道周边围岩将出现塑性化，为此，需要强大的支护结构来控制变形。而对偏平的大断面隧道来说，根据有限元解析，开挖后最大主应力为侧压系数K ＝1的初始应力的3倍，K ＝0·7时的4倍。因此与过去的2车道隧道相比，就是有很大的强度，也会出现塑性化和大的变形。也就是说，侧压系数比1小时，偏平度越大，为保证无支护的自稳条件，就必需要求有较大的围岩强度比。 2·底脚处的应力集中过大, 要求较大的地基承载力
从解析结果的分析中，已经知道开挖后的应力在侧壁处比较大，开挖宽度越大，轴力也越大。特别是侧压系数小时，净空宽度有扩大的可能。因此，底脚的承载力是很重要的。 3·拱顶不稳定
隧道力学解析通常都是假定连续介质的，这种假定对推断塑性区是合适的，但对直接推断岩块的崩塌是无能为力的。因此，在水电大型工程中，对大断面洞室，多采用块体理论进行解析。例如1994年冬季奥林匹克运动会的冰球场，是在地下岩层中开挖的宽62m ，高24m 的偏平地下洞室曾采用多种方法进行设计。该项研究认为：在开挖宽度为2倍高度的情况下，目前采用的支护结构可以有效地防止岩块的
崩塌。
4·较大的松弛地压
开挖宽度和开挖高度越大，要求产生拱作用的埋深越大，在埋深小，拱作用不能发挥作用时，就会产生很大的松弛压力。因此，预计大断面隧道会作用有较大的松弛荷载。
5·支护结构的承载力相对较小
跨度越大，偏平形状的拱形支护结构的承载力也小。 这些力学特点，就是大断面公路隧道设计施工的基础。
三. 隧道断面形式的确定
隧道断面形式要确保满足公路设计规范及防灾基准等条件的要求和规定的隧道建筑限界。
日本新建的3车道隧道的标准图的建筑限界如图2所示。除满足3车道的要求外，还设置了路肩及两侧监视员通道。建筑限界最大宽度达16.50m （3车道3×3·75m ＋左侧路肩3·25m ，右侧路肩2·0m ），高度为4·8m 。此建筑限界是为满足140km/h速度规定的。实质上，此建筑限界，在一般高速公路隧道中，与4车道的隧道限界相当。此前规定的建筑限界最大宽度为12·75m(3车道3·5m ＋3·75m ＋3·5m, 两侧路肩1·0m ＋1·0m) ，高度为4·8m 。挪威设计标准规定的3车道建筑限界为3·25m ＋3·25m ＋3·50m ，两侧路肩各为1·0m 。总宽度为12·0m ，高度为4·6m ，见图3。总之国外的三车道隧道的断面比我们的大，运行的舒适性和安全性，都要好一些。
图2 隧道建筑限界
图３ 挪威的三车道建筑限界
日本公路隧道的建筑限界高度，一般为4·8m ，因此，当车道数增加时，势必增加建筑限界的宽度。这样，建筑限界就势将成为偏平的形状。这是大断面公路隧道所以选择偏平形状的基本依据。
第二东名. 名神公路三车道隧道的标准断面的形状示于图4。与140km/h速度相适应的隧道标准断面示于图6。
图４ 一般公路隧道标准断面
图６ 适用１４０ｋｍ／ｈ的三车道公路隧道标准断面
断面的偏平率是大断面隧道的一个重要技术指标。在2车道的情况下，偏平率约为0·85。在3车道的情况下，大都变为0.64～0·65。是很小的. 作为参考三车道隧道断面和偏平率与其他隧道的比较示于图7。
图7隧道净空断面和偏平率
最近在东名三车道隧道的改建中，采用了图9的隧道断面，其偏平率为0·65（＝
隧道高度隧道宽度）真园率（＝上半断面高度0·5隧道宽度）为88％左右。
图9清水3号隧道计划断面
考虑到侧壁和衬砌拱脚处应力较大，仰拱的半径取上半半径的2倍（通常的2车道隧道取2·6～2·7倍），侧壁和仰拱的连接曲线半径取2·5m （2车道时取1·0M ）为避免应力集中，就是在围岩良好的情况下也应设置仰拱。
四·隧道支护结构模式的研究
三车道隧道的支护结构，视围岩状态而异。因其断面积比双车道的大得多, 故要很好地研究其支护结构的形式和参数。 为了隧道的稳定, 支护结构的大致标准是: 锚杆---长度应大于隧道直径的1/3； 喷混凝土---厚度不小于隧道直径的1.7%；
在经验不足的情况下, 三车道的支护规模, 可把双车道的围岩类别降一级作为大致标准。表4是日本第二东名、名神公路的初期的三车道隧道支护结构的基本参数, 可供参考。
三车道隧道的支护结构. 开挖模式 表
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从表4可以看出，支护结构是与施工方法联系在一起的。结构上的一个特点是, 仰拱的厚度比拱部厚，这是比较合理的。锚杆也比较长。在各种情况下都没有留变形富裕量，这可能与断面大有关。
支护结构，根据最近的三车道隧道的施工实绩，按围岩分级的基准设定, 见表5。 表5 高速公路隧道标准支护模式
与表4比较，支护结构参数有了不同程度的变化，如锚杆程度增加了 ，而喷混凝土厚度减小了。
衬砌，在标准设计范围内，初期支护是确保围岩稳定的，但对偏平隧道，为确保长期的稳定性，也要预计长期的力学稳定性。因没有确定作用在衬砌上荷载的方法，故按：
1·相当与有限元分析的松弛区的松弛荷载，采用容许应力法进行研究； 2·以规范给定的荷载，采用轴力极限承载力进行研究。根据容许应力法，围岩级别为B 、CI 、CII 和DI 模式，在侧压系数K ＝1·0时，能满足容许应力的要求。DII 则不满足拉应力的要求。按轴力研究，都满足最终承载力的要求。根据这些研究结果，设定了表6的标准设计。其标准断面图见图9。
与表4比较，就是在给定的围岩条件下，均设置了仰拱。这是为保证结构总体稳定性而采取的结构措施。 六·大断面隧道施工方法
隧道的施工方法要根据断面形状、长度、工期、地质、涌水、周围环境等条件，综合确定。双车道隧道的施工方法，一般都选台阶法。但三车道隧道，因断面大而且偏平，选择时要注意以下几点：
1·地形地质的特殊性, 如洞口段. 埋深小的地段. 易变形的地质等； 2·是否有限制条件, 如对地表下沉的限制, 地基承载力小等； 3·比要时要与辅助工法配合；
4·要尽量采用能避免围岩松弛的施工方法, 如在泥岩中可采用机械开挖； 5·因上部断面偏平不能长时间放置, 开挖后要及早用临时仰拱封闭； 从目前的施工技术水平出发, 适合大断面的开挖方法, 主要有以下几种： ·上半断面超前短台阶法； ·CD （中壁）法 ·双侧导（眼镜）法
·TBM 导坑掘进法。其中，前4种方法是既有技术的应用。后一种方法是新
技术的应用。将在后面加以介绍。
各种施工方法的概况示于图１２。
图12各种施工方法的概况
其中，上半断面法采用最多。在大部分围岩条件下都可采用。在承载力不足的洞口段，可采用侧壁导坑法，在掌子面不稳定的隧道中，可采用中隔壁法（CD 法） 在洞口段、未固结围岩、断层破碎带等不稳定围岩中，特别是在偏平大断面隧道中，因开挖宽度和高度都大易于不稳定，和拱脚处的应力集中、拱顶弯矩增大等，应尽量控制围岩松弛，为此，采取掌子面的稳定对策是极为重要的。掌子面稳定对策有：分割掌子面或缩短一次进尺长度，或采取辅助工法。
为有效、安全地进行大断面缩短的施工，要进行技术开发。这些技术包括： 1·光面爆破、使装药作业省力化。特别是因下半断面和仰拱的开挖部分所占比重增大，有必要开发适合此部位开挖的技术。
2·长锚杆是需要的，特别是在孔壁不能自稳的围岩中，长锚杆更为必要。因此，开发在不能自稳的围岩中打设长锚杆的技术是必要的。
3·喷混凝土的设计厚度和喷射量都变大了，因此，采用高效率的、例如采用大容量的机械和高强混凝土，以控制厚度的增加，是必要的。 4·因土方量的增加，需开发大型出碴机械和连续出碴系统。
5·因大型机械投入施工，废气增多，要加强通风，要研究采用TBM 导坑通风的可能性。
6·研究采用T BM 导坑施工的合理方法及可能的技术。
在超大断面隧道施工方法的研究中，提出了T BM 导坑超前法。即利用小断面TBM ，掘进超前导坑，而后用爆破法进行扩大的方法。在工程实践中获得了良好的效果。其基本概念示于图13。例如在汤田2号隧道，采用3·5M 的TBM 进行上半
断面的施工，其效果是显著的。TBM 导坑超前的作用可归纳为以下几点。 1·围岩调查
2·因排水，使围岩条件改善 3·对不稳定地段进行事前加固 4·扩大时，起到掏槽左右 5·可作为施工中的风道。
在清水3号隧道则采用5·0M 的TBM 在上半断面掘进导坑。如图5所示。在上半断面修筑导坑，对拱部不稳定问题的解决，有很大好处。
图13TBM 导坑超前法概念图
根据日本的隧道围岩分级，T BM 导坑法的适用围岩条件在比较良好的围岩条件下。从出碴等施工条件考虑，比较合适的长度是1·5km 以上，但从经济性考虑最好在5km 以上。TBM 的掘进速度平均约在100～350m/月左右。
最近采用的半数以上是全地质型的TBM 。在掌子面稳定性容许的范围内，应尽可能采用较大直径的TBM 。从工程实践看，为保证掘进速度、而且可以在导坑内进行围岩加固作业等所需空间，直径采用5·0m 是合适的。现以3·5m 、4·5m 、5·5m 三种直径进行研究，见表14。
表14 TBM 直径的比较
TBM 导坑的位置大致有以下几种（图14）： 上半部； 下半部；
两侧壁； 其他位置。
选择何种位置应根据地质调查、排水、导坑通风等目的，并考虑力学稳定性、施工性等条件决定。 八 超前支护辅助施工工法
三车道超大断面隧道的施工需要解决的问题是：掌子面的稳定向和合理化施工（安全而快速的施工）两大问题。对掌子面稳定性起重要作用的超前支护，是确保掌子面前方稳定的不可缺少的段。
从目前的施工实际看，目前辅助工法大体上分为两大类： 1·超前支护的辅助工法
一般的辅助工法。从确保掌子面稳定性看，超前支护方法是基本的。 从作用效果、构造形式、超前支护长度看，超前支护方法可分为4大类。 超前钻孔－一般超前长度在5m 以下，如插板、注浆锚杆、超前锚杆等； 超前管棚－一般超前长度在5m ～20m ，如短管棚、长管棚等； 预衬砌－一般超前长度在5m 以下，如预切槽法等； 注浆－一般超前长度在几10m 左右，如围岩化学注浆等。 从作用效果看，超前支护可分类如下。
粱效果－超前支护的结构，可视为一个沿隧道纵方向的梁结构。而发挥一个刚性梁的效果。
壳效果－超前支护可在掌子面前方形成一个壳结构，以其厚度和刚性来保证隧道掌子面及其周边的稳定。
改良效果－把隧道周边围岩的强度加以改善，这是注浆法的主要效果。 各种超前支护方法的适应性见表17。
表17 超前支护方法的适应性
注：地质条件适应性评价； ○－适用可能 □－视情况适用可能 ×－适用困 难 施工速度的评价；◎－大 ○－中 □－小
根据日本研究的结果，按围岩分级划分，在台阶法中，超前支护方法采用的情况，见表18。
表18 超前支护方法按围岩分级的适用条件
注： －；不适用 □；视条件适用 ○；适用 ◎；适应性好
应该指出：在双线或以上的大断面隧道中，把施工方法模式化是提高工程质量、降低工程造价，发展适应工法施工的定型机械的重要措施。这方面日本作了许多实验施工和研究。图15~17就是对在软弱围岩中的短台阶法、CD （中壁）法、和双侧壁导坑（眼镜）法的模式化示例。图中分别表示出在不同地质条件下三种方法的开挖分部、初期支护、二次衬砌以及辅助工法的应用等。
图15短台阶法的施工模式图
图16CD （中壁）法的施工模式图
图17双侧壁导坑（眼镜）法的施工模式图
九 施工监测
在大断面隧道的开挖中, 保证施工安全的监测作业, 是比不可少的。这应在设计中予以反映。此处从略。
施工事例一 东名静岗２号隧道（日本）
这是一座按１４０ｋｍ／ｈ速度设计的大断面公路隧道，长１１８５ｍ（上行）和１１８７ｍ（下行）。该隧道的地质条件是砂岩、泥岩及两者的互层。围岩的弹性波速度，硬岩是３，６～５，０ｋｍ／ｓ。泥岩的单轴抗压强度在５０MP 左右，，砂岩在１００MP 左右。洞口附近有２条破碎带并有涌水。为了对施工方法进行比较，在不良地质地段，分别采用了中壁法、导坑超前法和上半断面短台阶法。各种方法的基本模式和适用的围岩情况如下。
·中壁法（图１8）
本方法是以稳定掌子面和拱顶附近的稳定为主要目的而采用的。超前距离约２０ｍ，中壁拆除时间距后进坑道掌子面约２０ｍ。同时中壁的曲率取１４ｍ和４０ｍ两种进行比较。
本方法用中壁分成超前导坑和后进导坑，２者各自独立平行作业。相对来说，掘进速度比导坑超前法要快些。此外超前导坑的锚杆对后进导坑的掌子面稳定是有帮助的。由于被中壁分割掌子面稳定性好。
图１8 中壁法
·导坑超前法（图19）
本方法为了提高掌子面的自稳性以及进行地质预报，排水等目的而实施的。超前距离从发挥机械效率出发，取１０～３０ｍ。大量涌水时，可延长到１００ｍ。 从施工安全出发，导坑和扩挖是交互进行的。
图19 导坑超前法
·短台阶法（图20）
这是在不良地质较差的情况下采用的方法。同时采用的辅助施工方法有大导管和正面锚杆等。
图20 短台阶法
事例二 沼津隧道
东名沼津隧道长５９７ｍ（上行）和６５７ｍ（下行）。是按时速１４０ｋｍ／ｈ设计施工的。其断面示于图２1。开挖宽度约１８ｍ，高度约１０ｍ，开挖断面积约１９０ｍ，断面的偏平率是０，６８。
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图２1标准断面
地质条件是以凝灰角砾岩为主体的软岩。隧道最大埋深４７ｍ。采用了分四部的中壁法和分三部的中壁法。在埋深特别小的场合，为了确保掌子面的稳定采用四部中壁法。即在上行线东洞口采用三部中壁法而在下行线东洞口采用四部中壁法。三部、四部中壁法的断面分部模式示于图22。
图22 四部中壁法
在中壁法施工中关键问题是对中壁的处理。从比较中可以看出，作用在中壁的轴力，四部的中壁比三部的中壁大。前者的最大平均值是２３６，２ｋN ，三部的是１６６，６ｋN 。这说明四部法中壁的功能得到了充分发挥。另外从拱顶下沉看，２者也有很大差异。四步法对控制地表下沉也是极为有效的。
中壁拆除时期和中壁拆除后的安全性是这个方法的关键技术。 １·中壁拆除时期的判定基准
在一般的混凝土衬砌施工阶段的位移收敛是根据“一周间的位移增量在１㎜以下，得到２次确认”就可以了。在中壁法中，中壁拆除后就进行下部开挖并修筑仰拱。因此，拆除中壁到得到完成的断面有一个过渡阶段。根据量测数据分析，中壁拆除时的判定基准规定如下。
拱顶下沉量：７天间的增量≤２ｍｍ
净空位移量：７天间的增量≤４ｍｍ（拱顶下沉量的２倍）。
中壁留存距离除考虑上述拱顶下沉和净空位移外，还要从机械配置和施工安全等方面研究，距后进掌子面最少要有３０ｍ。
２·中壁拆除后的安全性的判定
在中壁法中支护和围岩的相互作用还有一些不清楚的地方，因此，拆除后的安全性的判定只有依靠计算来解决。根据计算，拆除后的下沉量增量在四部法的场合为１６，５ｍｍ，三部法的场合是１２，０ｍｍ。因此，以三部法的中壁拆除后的增量１２ｍｍ为管理水平２。则确定出表19的管理基准。
表19 中壁拆除的管理基准（ｍｍ）
在隧道施工中为了减小衬砌厚度以及防止混凝土剥落，采用了高强混凝土和钢纤维混凝土。在一般场合，混凝土（设计基准确度１８N ／ｍｍ２）的厚度约６０ｃｍ，采用高强混凝土（设计基准强度３０N ／ｍｍ）后厚度改为５０ｃｍ。钢纤维的混入率为０，５％（４０ｋｇ／ｍ３）纤维长度３０和６０，按重量比１：１混
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入。
施工要点2·双双联拱隧道
双双联拱隧道在日本是从1974年在伊祖隧道首次采用的，我国也于９０年代陆续开始采用，到目前为止，日本约有30座左右的记录，施工数量并不多。我国也开始探讨双双联拱隧道的利弊，特别是有关双双联拱的许多设计、施工的基准还没有确立，因此这里对双双联拱隧道的特有的问题加以说明。
近年由于高等级公路的修建、城市市区工程的增加、土地利用上的限制以及保护文物和环境等问题，不得不采用双双联拱隧道的情况增加了，预计今后还会增加。 为此，总结过去和现在施工的双双联拱隧道的施工例，提炼对双双联拱隧道设计、施工中的问题，再进一步根据现场技术人员的意见和施工实绩，提出相关建议是有益的。
目前采用双联拱隧道的主要理由是：
·接近洞口有交差点规划，不能确保上下行线的离开距离； ·在挖方区间有文物古迹存在，确保用地困难。
因此双联拱隧道的埋深多数不大，最大埋深超过25m 的很少。而且地表面有文物、住宅等要求控制地表下沉的结构物存在的情况很多。
双联拱隧道多在洞口短修筑，因而地质条件常常是很差的。所以在施工中大多数是采用机械开挖的。因为2隧道相互靠近，最好采用爆破影响小的机械开挖。
１·双联拱隧道设计、施工中的技术趋向和问题 双联拱隧道的问题，归纳起来列于表１。 表１ 双联拱隧道的问题
·导坑数
在双联拱隧道中导坑的作用的在主洞施工前在导坑内构筑混凝土柱，导坑数
应和混凝土柱数一致。特别是由于2主洞的开挖而应力集中的中央部分，为构筑中柱几乎都修筑了中央导坑。
导坑数的分类和主要特征列于表3。有采用3个导坑的，也有采用1个导坑
的。一般说，在比较坚硬的围岩中多采用1个导坑的方式，在软质围岩中多采用3导坑方式。此外，根据地质和荷载条件，也有不修筑中央导坑，而采用表3所示的无导坑方式的，这种方式也就是小间距的方式。
表3 导坑数
·中柱的断面形状
双联拱隧道的中央导坑内构筑的中柱，受到2主洞施工时的各种方向的反复的
力，并支持作用在拱部上的荷载。同时，隧道完成后也要负担从两侧传递来的部分荷载。因此，中柱是双联拱隧道中最重要的结构体。
中柱断面的主要形式示于表4。有对称的和非对称的，但从1990年以后采用对称的情况增加了。 表4 中柱断面形状
中柱在主洞施工时会产生2、下沉的场合，对隧道整体的稳定性影响极大，采取对策也很困难。为此，量测就显得极为重要。
·施工顺序
双联拱隧道由于是2个隧道靠近施工，在施工过程中是相互影响的，特别是后进隧道引起的再分配的应力作用在先进说道的支护和衬砌上，会造成开裂等。因此，应预测这种影响程度衬砌措施，控制在最小限度内，
这里从后进导坑施工开始时先进导坑的支护状态着眼，其分类和主要特征列于表5。2种支护状态，差别不大，但从1990年以后在先进导坑支护后进行后进导坑
开挖的事例增加了。
表5施工顺序（后进导坑开始施工时期）
大家担心后进导坑开挖对先进导坑衬砌的影响。因此多数希望在先进导坑一次支护状态下进行后进导坑的施工。此时，先进导坑和后进导坑套确保离开一定距离。此距离应控制在3D （D ：隧道直径）左右，或者在先进导坑位移收敛后，或者在先进导坑的仰拱完成后再修筑后进导坑。
各支护 状态的设计、施工时应注意的事项是：首先要注意后进导坑施工对先进导坑衬砌的影响。因此，设计时要研究混凝土的强度和配筋量。施工时要根据量测结果预测衬砌发生有害开裂的可能性。
在先进导坑一次支护 状态下，后进导坑施工会造成超过先进道口的支护承载力的场合，应根据量测结果监视支护的状态。
·二次衬砌的支持结构
这里从二次衬砌的支持结构和中柱的关系着眼，其分类和主要特征列于表6。 表6 二次衬砌的支持结构
各种支持结构没有很大差别，但从80年代后半期，脚部支持型和仰拱支持型采用较多，特别是最近5年仰拱支持型采用更多。
中柱是临时结构还是永久结构是设计上重要的项目。上部支持型是把它作为永久结构设计的。而仰拱支持型则是按临时结构设计的。目前多数认为：如果线形有富裕中柱最好按临时结构设计，但线形没有富裕时，也不得不按永久结构设计。 今后二次衬砌的支持结构主要
采用仰拱支持型的，因此二次衬砌和中柱的荷载分配的设计方法要加以研究。
5·辅助工法的采用
因双联拱隧道的埋深小，地质差，而且要保证比通常双车道隧道大２倍的断面，要极力控制地表下沉和围岩松弛，就不得不采用辅助工法。在双联拱隧道中经常采用的辅助工法有：掌子面超前支护，中柱上部围岩的地层加固以及中柱下部地层的围岩加固等方法。
图１０是中间围岩加固的一例。
6·量测与解析
与一般场合不同的是，应进行底部土压、中壁倾斜及应力的量测。
在双联拱隧道的设计、施工阶段，几乎都要采用数值解析方法。数值解析中要研究的项目有：围岩
动态、施工方法、支护结构、中柱 图１０中间围岩加固示意图 结构、辅助工法、管理基准以及量测结果的比较等。
双联拱隧道的中壁施工是比较麻烦的，而且中壁的防水问题也没有得到很好地解决，因此，双联拱隧道有向小间距隧道演变的趋势。目前我国在地下铁道、铁路隧道以及公路隧道中，小间距隧道采用的比重越来越大。因此，在需要采用双联拱隧道的场合应与小间距隧道进行慎重比选。
事例一飞鸟山隧道
飞鸟山隧道是在公园下方修筑的双联拱隧道。隧道的标准断面示于图８。地质条件是砂砾、砂质土、黏性土的互层。有地下水存在，对开挖构成威胁。在隧道修筑过程中涌水对策是极为重要的。考虑对公园植物的影响，不能大量的扬水。因此采用了压注方法进行止水。压注范围采用在周边形成３的改良范围（图１０）。
图８ 标准断面
图１０ 压注范围
初期支护的结构示于图１２。为控制变形初期支护采用刚性大的结构，撑和喷混凝土构成。
图１２ 刚性初期支护的构成
其施工步骤示于图１３。
支由钢
图１３ 双联拱隧道施工步骤
十三 大断面隧道和双双联拱隧道 施工要点1·大断面隧道
一概 述
由于经济建设的需求, 迫切要求公路运输业的发展。作为" 世界和平高速公路计划" 的一部分的京(北京) 丹(丹东) 国际高速公路(850公里), 已开始规划。京(北京) 广(广州) 高速公路, 基本与京广铁路线平行, 全长2300公里. 已于去年开工兴建。哈(尔滨) 甬(宁波) 高速公路也将兴建(全长3500公里) 。我国在2000年之前优先发展的“两纵两横三条路”的重点公路建设已经开始实施。日本也在整建新的高速公路网, 如时速达140公里的第二东名. 名神高速公路, 长490公里. 目前正在建设中. 第二名神高速公路, 一开始就是按六车道(双孔3车道) 的大断面建设的。隧道宽度与明线路面宽度同. 在303公里的一期工程中隧道比例占全长20%,都是典型的山岭隧道. 隧道的概况见表1。
表1 第2东名. 名神高速公路的隧道比重
目前我国大断面（三车道）公路隧道已开始修建，如联络重庆市的几条高速公路也从一开始就决定采用3车道的大断面隧道，如铁山坪隧道），即将修建的大梅沙隧道和已建成的大宝山隧道等都是三车道大断面的。由于3车道公路隧道的断面积比双车道大得多, 例如, 第二东名公路初期建设的三车道隧道的断面积从113～170m 2 比一般双车道的85m 大1.5～2.0倍。而近期为适应140km/h高速度的要求，而规划的3车道公路隧道，其断面积达170m 2～200m 2，局部断面达230m 2的超大断面、开挖宽度达23m 。较初期三车道隧道断面又增加了1·3～1·5倍。英法海峡隧道分叉处断面的开挖宽度达21·2m ，开挖高度达15·4m ，开挖断面积为252·2m 。又如，日本的第二布引隧道，在分叉段是从2车道（净空断面积59m 2）变化到3～4车道的断面（最大开挖宽度24m 、开挖断面积240m 2）。因此, 在隧道位置的选定、
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隧道断面形式、隧道衬砌结构、施工方法、初期支护结构模式、参数等, 都要加以深入地研究。日本以第2东名－名神高速公路的建设为依托，从1990年起，开始了有系统的、对超大断面公路隧道修建中的技术关键问题进行大规模的研究工作。 这里所谓的大断面隧道的基本划分可参考表2和表3的划分标准。表2是日本的隧道断面划分和开挖断面积的关系。
隧道断面划分和开挖断面积 表2
国际隧道协会的断面划分的建议列于表3。
国际隧协的断面
划分 表3
目前日本已把大断面公路隧道的修建技术列为重大研究课题予以实施. 研究的主要内容是:
(1)扁平、大断面隧道的力学问题：由于车道数的增加，宽度加大了，而高度变化不大，使建筑限界变得扁平。因此，大断面隧道就不得不做成具有扁平形状的拱形结构，这样一来，使开挖后的应力重分布变差，底脚处的应力集中过大，因而要求较大的地基承载力，拱顶范围不稳定，会形成较大的松弛地压等。
(2)隧道断面结构的研究：如隧道断面的研究、初期支护结构的研究、衬砌结构的研究等。
(3)施工方法的研究：其中包括基本的施工方法、T BM 导坑超前法、不稳定围岩的施工方法及各种辅助工法的研究等。
(4)施工技术的研究：如减小超欠挖技术的研究、长锚杆技术的研究、大容量喷射机的研制、连续出碴运输系统的研究、湿喷钢纤维混凝土技术的研究、不良地质地段的辅助工法的研究等等。
在大断面隧道施工中，首先，也是最重要的是要认识和了解大断面隧道的特点。
二 偏平、大断面隧道的力学问题
扁平. 大断面隧道的力学问题由于车道数的增加，宽度加大了，而高度变化不大，使建筑限界变得扁平。因此，大断面隧道就不得不做成具有扁平的拱形结构。与接近圆形的2车道断面比, 具有以下特征:
1·开挖应力的重分布变得不利，见图1。
图1 拱顶发生的弯矩比（K ＝1·0，真园率88·2％时设定为1）
大家知道，对圆形断面隧道来说，在弹性介质、静水压力场中，开挖后坑道周边的最大主应力是初始应力的2倍。如围岩的单轴抗压强度比重分布的应力小，隧道周边围岩将出现塑性化，为此，需要强大的支护结构来控制变形。而对偏平的大断面隧道来说，根据有限元解析，开挖后最大主应力为侧压系数K ＝1的初始应力的3倍，K ＝0·7时的4倍。因此与过去的2车道隧道相比，就是有很大的强度，也会出现塑性化和大的变形。也就是说，侧压系数比1小时，偏平度越大，为保证无支护的自稳条件，就必需要求有较大的围岩强度比。 2·底脚处的应力集中过大, 要求较大的地基承载力
从解析结果的分析中，已经知道开挖后的应力在侧壁处比较大，开挖宽度越大，轴力也越大。特别是侧压系数小时，净空宽度有扩大的可能。因此，底脚的承载力是很重要的。 3·拱顶不稳定
隧道力学解析通常都是假定连续介质的，这种假定对推断塑性区是合适的，但对直接推断岩块的崩塌是无能为力的。因此，在水电大型工程中，对大断面洞室，多采用块体理论进行解析。例如1994年冬季奥林匹克运动会的冰球场，是在地下岩层中开挖的宽62m ，高24m 的偏平地下洞室曾采用多种方法进行设计。该项研究认为：在开挖宽度为2倍高度的情况下，目前采用的支护结构可以有效地防止岩块的
崩塌。
4·较大的松弛地压
开挖宽度和开挖高度越大，要求产生拱作用的埋深越大，在埋深小，拱作用不能发挥作用时，就会产生很大的松弛压力。因此，预计大断面隧道会作用有较大的松弛荷载。
5·支护结构的承载力相对较小
跨度越大，偏平形状的拱形支护结构的承载力也小。 这些力学特点，就是大断面公路隧道设计施工的基础。
三. 隧道断面形式的确定
隧道断面形式要确保满足公路设计规范及防灾基准等条件的要求和规定的隧道建筑限界。
日本新建的3车道隧道的标准图的建筑限界如图2所示。除满足3车道的要求外，还设置了路肩及两侧监视员通道。建筑限界最大宽度达16.50m （3车道3×3·75m ＋左侧路肩3·25m ，右侧路肩2·0m ），高度为4·8m 。此建筑限界是为满足140km/h速度规定的。实质上，此建筑限界，在一般高速公路隧道中，与4车道的隧道限界相当。此前规定的建筑限界最大宽度为12·75m(3车道3·5m ＋3·75m ＋3·5m, 两侧路肩1·0m ＋1·0m) ，高度为4·8m 。挪威设计标准规定的3车道建筑限界为3·25m ＋3·25m ＋3·50m ，两侧路肩各为1·0m 。总宽度为12·0m ，高度为4·6m ，见图3。总之国外的三车道隧道的断面比我们的大，运行的舒适性和安全性，都要好一些。
图2 隧道建筑限界
图３ 挪威的三车道建筑限界
日本公路隧道的建筑限界高度，一般为4·8m ，因此，当车道数增加时，势必增加建筑限界的宽度。这样，建筑限界就势将成为偏平的形状。这是大断面公路隧道所以选择偏平形状的基本依据。
第二东名. 名神公路三车道隧道的标准断面的形状示于图4。与140km/h速度相适应的隧道标准断面示于图6。
图４ 一般公路隧道标准断面
图６ 适用１４０ｋｍ／ｈ的三车道公路隧道标准断面
断面的偏平率是大断面隧道的一个重要技术指标。在2车道的情况下，偏平率约为0·85。在3车道的情况下，大都变为0.64～0·65。是很小的. 作为参考三车道隧道断面和偏平率与其他隧道的比较示于图7。
图7隧道净空断面和偏平率
最近在东名三车道隧道的改建中，采用了图9的隧道断面，其偏平率为0·65（＝
隧道高度隧道宽度）真园率（＝上半断面高度0·5隧道宽度）为88％左右。
图9清水3号隧道计划断面
考虑到侧壁和衬砌拱脚处应力较大，仰拱的半径取上半半径的2倍（通常的2车道隧道取2·6～2·7倍），侧壁和仰拱的连接曲线半径取2·5m （2车道时取1·0M ）为避免应力集中，就是在围岩良好的情况下也应设置仰拱。
四·隧道支护结构模式的研究
三车道隧道的支护结构，视围岩状态而异。因其断面积比双车道的大得多, 故要很好地研究其支护结构的形式和参数。 为了隧道的稳定, 支护结构的大致标准是: 锚杆---长度应大于隧道直径的1/3； 喷混凝土---厚度不小于隧道直径的1.7%；
在经验不足的情况下, 三车道的支护规模, 可把双车道的围岩类别降一级作为大致标准。表4是日本第二东名、名神公路的初期的三车道隧道支护结构的基本参数, 可供参考。
三车道隧道的支护结构. 开挖模式 表
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从表4可以看出，支护结构是与施工方法联系在一起的。结构上的一个特点是, 仰拱的厚度比拱部厚，这是比较合理的。锚杆也比较长。在各种情况下都没有留变形富裕量，这可能与断面大有关。
支护结构，根据最近的三车道隧道的施工实绩，按围岩分级的基准设定, 见表5。 表5 高速公路隧道标准支护模式
与表4比较，支护结构参数有了不同程度的变化，如锚杆程度增加了 ，而喷混凝土厚度减小了。
衬砌，在标准设计范围内，初期支护是确保围岩稳定的，但对偏平隧道，为确保长期的稳定性，也要预计长期的力学稳定性。因没有确定作用在衬砌上荷载的方法，故按：
1·相当与有限元分析的松弛区的松弛荷载，采用容许应力法进行研究； 2·以规范给定的荷载，采用轴力极限承载力进行研究。根据容许应力法，围岩级别为B 、CI 、CII 和DI 模式，在侧压系数K ＝1·0时，能满足容许应力的要求。DII 则不满足拉应力的要求。按轴力研究，都满足最终承载力的要求。根据这些研究结果，设定了表6的标准设计。其标准断面图见图9。
与表4比较，就是在给定的围岩条件下，均设置了仰拱。这是为保证结构总体稳定性而采取的结构措施。 六·大断面隧道施工方法
隧道的施工方法要根据断面形状、长度、工期、地质、涌水、周围环境等条件，综合确定。双车道隧道的施工方法，一般都选台阶法。但三车道隧道，因断面大而且偏平，选择时要注意以下几点：
1·地形地质的特殊性, 如洞口段. 埋深小的地段. 易变形的地质等； 2·是否有限制条件, 如对地表下沉的限制, 地基承载力小等； 3·比要时要与辅助工法配合；
4·要尽量采用能避免围岩松弛的施工方法, 如在泥岩中可采用机械开挖； 5·因上部断面偏平不能长时间放置, 开挖后要及早用临时仰拱封闭； 从目前的施工技术水平出发, 适合大断面的开挖方法, 主要有以下几种： ·上半断面超前短台阶法； ·CD （中壁）法 ·双侧导（眼镜）法
·TBM 导坑掘进法。其中，前4种方法是既有技术的应用。后一种方法是新
技术的应用。将在后面加以介绍。
各种施工方法的概况示于图１２。
图12各种施工方法的概况
其中，上半断面法采用最多。在大部分围岩条件下都可采用。在承载力不足的洞口段，可采用侧壁导坑法，在掌子面不稳定的隧道中，可采用中隔壁法（CD 法） 在洞口段、未固结围岩、断层破碎带等不稳定围岩中，特别是在偏平大断面隧道中，因开挖宽度和高度都大易于不稳定，和拱脚处的应力集中、拱顶弯矩增大等，应尽量控制围岩松弛，为此，采取掌子面的稳定对策是极为重要的。掌子面稳定对策有：分割掌子面或缩短一次进尺长度，或采取辅助工法。
为有效、安全地进行大断面缩短的施工，要进行技术开发。这些技术包括： 1·光面爆破、使装药作业省力化。特别是因下半断面和仰拱的开挖部分所占比重增大，有必要开发适合此部位开挖的技术。
2·长锚杆是需要的，特别是在孔壁不能自稳的围岩中，长锚杆更为必要。因此，开发在不能自稳的围岩中打设长锚杆的技术是必要的。
3·喷混凝土的设计厚度和喷射量都变大了，因此，采用高效率的、例如采用大容量的机械和高强混凝土，以控制厚度的增加，是必要的。 4·因土方量的增加，需开发大型出碴机械和连续出碴系统。
5·因大型机械投入施工，废气增多，要加强通风，要研究采用TBM 导坑通风的可能性。
6·研究采用T BM 导坑施工的合理方法及可能的技术。
在超大断面隧道施工方法的研究中，提出了T BM 导坑超前法。即利用小断面TBM ，掘进超前导坑，而后用爆破法进行扩大的方法。在工程实践中获得了良好的效果。其基本概念示于图13。例如在汤田2号隧道，采用3·5M 的TBM 进行上半
断面的施工，其效果是显著的。TBM 导坑超前的作用可归纳为以下几点。 1·围岩调查
2·因排水，使围岩条件改善 3·对不稳定地段进行事前加固 4·扩大时，起到掏槽左右 5·可作为施工中的风道。
在清水3号隧道则采用5·0M 的TBM 在上半断面掘进导坑。如图5所示。在上半断面修筑导坑，对拱部不稳定问题的解决，有很大好处。
图13TBM 导坑超前法概念图
根据日本的隧道围岩分级，T BM 导坑法的适用围岩条件在比较良好的围岩条件下。从出碴等施工条件考虑，比较合适的长度是1·5km 以上，但从经济性考虑最好在5km 以上。TBM 的掘进速度平均约在100～350m/月左右。
最近采用的半数以上是全地质型的TBM 。在掌子面稳定性容许的范围内，应尽可能采用较大直径的TBM 。从工程实践看，为保证掘进速度、而且可以在导坑内进行围岩加固作业等所需空间，直径采用5·0m 是合适的。现以3·5m 、4·5m 、5·5m 三种直径进行研究，见表14。
表14 TBM 直径的比较
TBM 导坑的位置大致有以下几种（图14）： 上半部； 下半部；
两侧壁； 其他位置。
选择何种位置应根据地质调查、排水、导坑通风等目的，并考虑力学稳定性、施工性等条件决定。 八 超前支护辅助施工工法
三车道超大断面隧道的施工需要解决的问题是：掌子面的稳定向和合理化施工（安全而快速的施工）两大问题。对掌子面稳定性起重要作用的超前支护，是确保掌子面前方稳定的不可缺少的段。
从目前的施工实际看，目前辅助工法大体上分为两大类： 1·超前支护的辅助工法
一般的辅助工法。从确保掌子面稳定性看，超前支护方法是基本的。 从作用效果、构造形式、超前支护长度看，超前支护方法可分为4大类。 超前钻孔－一般超前长度在5m 以下，如插板、注浆锚杆、超前锚杆等； 超前管棚－一般超前长度在5m ～20m ，如短管棚、长管棚等； 预衬砌－一般超前长度在5m 以下，如预切槽法等； 注浆－一般超前长度在几10m 左右，如围岩化学注浆等。 从作用效果看，超前支护可分类如下。
粱效果－超前支护的结构，可视为一个沿隧道纵方向的梁结构。而发挥一个刚性梁的效果。
壳效果－超前支护可在掌子面前方形成一个壳结构，以其厚度和刚性来保证隧道掌子面及其周边的稳定。
改良效果－把隧道周边围岩的强度加以改善，这是注浆法的主要效果。 各种超前支护方法的适应性见表17。
表17 超前支护方法的适应性
注：地质条件适应性评价； ○－适用可能 □－视情况适用可能 ×－适用困 难 施工速度的评价；◎－大 ○－中 □－小
根据日本研究的结果，按围岩分级划分，在台阶法中，超前支护方法采用的情况，见表18。
表18 超前支护方法按围岩分级的适用条件
注： －；不适用 □；视条件适用 ○；适用 ◎；适应性好
应该指出：在双线或以上的大断面隧道中，把施工方法模式化是提高工程质量、降低工程造价，发展适应工法施工的定型机械的重要措施。这方面日本作了许多实验施工和研究。图15~17就是对在软弱围岩中的短台阶法、CD （中壁）法、和双侧壁导坑（眼镜）法的模式化示例。图中分别表示出在不同地质条件下三种方法的开挖分部、初期支护、二次衬砌以及辅助工法的应用等。
图15短台阶法的施工模式图
图16CD （中壁）法的施工模式图
图17双侧壁导坑（眼镜）法的施工模式图
九 施工监测
在大断面隧道的开挖中, 保证施工安全的监测作业, 是比不可少的。这应在设计中予以反映。此处从略。
施工事例一 东名静岗２号隧道（日本）
这是一座按１４０ｋｍ／ｈ速度设计的大断面公路隧道，长１１８５ｍ（上行）和１１８７ｍ（下行）。该隧道的地质条件是砂岩、泥岩及两者的互层。围岩的弹性波速度，硬岩是３，６～５，０ｋｍ／ｓ。泥岩的单轴抗压强度在５０MP 左右，，砂岩在１００MP 左右。洞口附近有２条破碎带并有涌水。为了对施工方法进行比较，在不良地质地段，分别采用了中壁法、导坑超前法和上半断面短台阶法。各种方法的基本模式和适用的围岩情况如下。
·中壁法（图１8）
本方法是以稳定掌子面和拱顶附近的稳定为主要目的而采用的。超前距离约２０ｍ，中壁拆除时间距后进坑道掌子面约２０ｍ。同时中壁的曲率取１４ｍ和４０ｍ两种进行比较。
本方法用中壁分成超前导坑和后进导坑，２者各自独立平行作业。相对来说，掘进速度比导坑超前法要快些。此外超前导坑的锚杆对后进导坑的掌子面稳定是有帮助的。由于被中壁分割掌子面稳定性好。
图１8 中壁法
·导坑超前法（图19）
本方法为了提高掌子面的自稳性以及进行地质预报，排水等目的而实施的。超前距离从发挥机械效率出发，取１０～３０ｍ。大量涌水时，可延长到１００ｍ。 从施工安全出发，导坑和扩挖是交互进行的。
图19 导坑超前法
·短台阶法（图20）
这是在不良地质较差的情况下采用的方法。同时采用的辅助施工方法有大导管和正面锚杆等。
图20 短台阶法
事例二 沼津隧道
东名沼津隧道长５９７ｍ（上行）和６５７ｍ（下行）。是按时速１４０ｋｍ／ｈ设计施工的。其断面示于图２1。开挖宽度约１８ｍ，高度约１０ｍ，开挖断面积约１９０ｍ，断面的偏平率是０，６８。
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图２1标准断面
地质条件是以凝灰角砾岩为主体的软岩。隧道最大埋深４７ｍ。采用了分四部的中壁法和分三部的中壁法。在埋深特别小的场合，为了确保掌子面的稳定采用四部中壁法。即在上行线东洞口采用三部中壁法而在下行线东洞口采用四部中壁法。三部、四部中壁法的断面分部模式示于图22。
图22 四部中壁法
在中壁法施工中关键问题是对中壁的处理。从比较中可以看出，作用在中壁的轴力，四部的中壁比三部的中壁大。前者的最大平均值是２３６，２ｋN ，三部的是１６６，６ｋN 。这说明四部法中壁的功能得到了充分发挥。另外从拱顶下沉看，２者也有很大差异。四步法对控制地表下沉也是极为有效的。
中壁拆除时期和中壁拆除后的安全性是这个方法的关键技术。 １·中壁拆除时期的判定基准
在一般的混凝土衬砌施工阶段的位移收敛是根据“一周间的位移增量在１㎜以下，得到２次确认”就可以了。在中壁法中，中壁拆除后就进行下部开挖并修筑仰拱。因此，拆除中壁到得到完成的断面有一个过渡阶段。根据量测数据分析，中壁拆除时的判定基准规定如下。
拱顶下沉量：７天间的增量≤２ｍｍ
净空位移量：７天间的增量≤４ｍｍ（拱顶下沉量的２倍）。
中壁留存距离除考虑上述拱顶下沉和净空位移外，还要从机械配置和施工安全等方面研究，距后进掌子面最少要有３０ｍ。
２·中壁拆除后的安全性的判定
在中壁法中支护和围岩的相互作用还有一些不清楚的地方，因此，拆除后的安全性的判定只有依靠计算来解决。根据计算，拆除后的下沉量增量在四部法的场合为１６，５ｍｍ，三部法的场合是１２，０ｍｍ。因此，以三部法的中壁拆除后的增量１２ｍｍ为管理水平２。则确定出表19的管理基准。
表19 中壁拆除的管理基准（ｍｍ）
在隧道施工中为了减小衬砌厚度以及防止混凝土剥落，采用了高强混凝土和钢纤维混凝土。在一般场合，混凝土（设计基准确度１８N ／ｍｍ２）的厚度约６０ｃｍ，采用高强混凝土（设计基准强度３０N ／ｍｍ）后厚度改为５０ｃｍ。钢纤维的混入率为０，５％（４０ｋｇ／ｍ３）纤维长度３０和６０，按重量比１：１混
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入。
施工要点2·双双联拱隧道
双双联拱隧道在日本是从1974年在伊祖隧道首次采用的，我国也于９０年代陆续开始采用，到目前为止，日本约有30座左右的记录，施工数量并不多。我国也开始探讨双双联拱隧道的利弊，特别是有关双双联拱的许多设计、施工的基准还没有确立，因此这里对双双联拱隧道的特有的问题加以说明。
近年由于高等级公路的修建、城市市区工程的增加、土地利用上的限制以及保护文物和环境等问题，不得不采用双双联拱隧道的情况增加了，预计今后还会增加。 为此，总结过去和现在施工的双双联拱隧道的施工例，提炼对双双联拱隧道设计、施工中的问题，再进一步根据现场技术人员的意见和施工实绩，提出相关建议是有益的。
目前采用双联拱隧道的主要理由是：
·接近洞口有交差点规划，不能确保上下行线的离开距离； ·在挖方区间有文物古迹存在，确保用地困难。
因此双联拱隧道的埋深多数不大，最大埋深超过25m 的很少。而且地表面有文物、住宅等要求控制地表下沉的结构物存在的情况很多。
双联拱隧道多在洞口短修筑，因而地质条件常常是很差的。所以在施工中大多数是采用机械开挖的。因为2隧道相互靠近，最好采用爆破影响小的机械开挖。
１·双联拱隧道设计、施工中的技术趋向和问题 双联拱隧道的问题，归纳起来列于表１。 表１ 双联拱隧道的问题
·导坑数
在双联拱隧道中导坑的作用的在主洞施工前在导坑内构筑混凝土柱，导坑数
应和混凝土柱数一致。特别是由于2主洞的开挖而应力集中的中央部分，为构筑中柱几乎都修筑了中央导坑。
导坑数的分类和主要特征列于表3。有采用3个导坑的，也有采用1个导坑
的。一般说，在比较坚硬的围岩中多采用1个导坑的方式，在软质围岩中多采用3导坑方式。此外，根据地质和荷载条件，也有不修筑中央导坑，而采用表3所示的无导坑方式的，这种方式也就是小间距的方式。
表3 导坑数
·中柱的断面形状
双联拱隧道的中央导坑内构筑的中柱，受到2主洞施工时的各种方向的反复的
力，并支持作用在拱部上的荷载。同时，隧道完成后也要负担从两侧传递来的部分荷载。因此，中柱是双联拱隧道中最重要的结构体。
中柱断面的主要形式示于表4。有对称的和非对称的，但从1990年以后采用对称的情况增加了。 表4 中柱断面形状
中柱在主洞施工时会产生2、下沉的场合，对隧道整体的稳定性影响极大，采取对策也很困难。为此，量测就显得极为重要。
·施工顺序
双联拱隧道由于是2个隧道靠近施工，在施工过程中是相互影响的，特别是后进隧道引起的再分配的应力作用在先进说道的支护和衬砌上，会造成开裂等。因此，应预测这种影响程度衬砌措施，控制在最小限度内，
这里从后进导坑施工开始时先进导坑的支护状态着眼，其分类和主要特征列于表5。2种支护状态，差别不大，但从1990年以后在先进导坑支护后进行后进导坑
开挖的事例增加了。
表5施工顺序（后进导坑开始施工时期）
大家担心后进导坑开挖对先进导坑衬砌的影响。因此多数希望在先进导坑一次支护状态下进行后进导坑的施工。此时，先进导坑和后进导坑套确保离开一定距离。此距离应控制在3D （D ：隧道直径）左右，或者在先进导坑位移收敛后，或者在先进导坑的仰拱完成后再修筑后进导坑。
各支护 状态的设计、施工时应注意的事项是：首先要注意后进导坑施工对先进导坑衬砌的影响。因此，设计时要研究混凝土的强度和配筋量。施工时要根据量测结果预测衬砌发生有害开裂的可能性。
在先进导坑一次支护 状态下，后进导坑施工会造成超过先进道口的支护承载力的场合，应根据量测结果监视支护的状态。
·二次衬砌的支持结构
这里从二次衬砌的支持结构和中柱的关系着眼，其分类和主要特征列于表6。 表6 二次衬砌的支持结构
各种支持结构没有很大差别，但从80年代后半期，脚部支持型和仰拱支持型采用较多，特别是最近5年仰拱支持型采用更多。
中柱是临时结构还是永久结构是设计上重要的项目。上部支持型是把它作为永久结构设计的。而仰拱支持型则是按临时结构设计的。目前多数认为：如果线形有富裕中柱最好按临时结构设计，但线形没有富裕时，也不得不按永久结构设计。 今后二次衬砌的支持结构主要
采用仰拱支持型的，因此二次衬砌和中柱的荷载分配的设计方法要加以研究。
5·辅助工法的采用
因双联拱隧道的埋深小，地质差，而且要保证比通常双车道隧道大２倍的断面，要极力控制地表下沉和围岩松弛，就不得不采用辅助工法。在双联拱隧道中经常采用的辅助工法有：掌子面超前支护，中柱上部围岩的地层加固以及中柱下部地层的围岩加固等方法。
图１０是中间围岩加固的一例。
6·量测与解析
与一般场合不同的是，应进行底部土压、中壁倾斜及应力的量测。
在双联拱隧道的设计、施工阶段，几乎都要采用数值解析方法。数值解析中要研究的项目有：围岩
动态、施工方法、支护结构、中柱 图１０中间围岩加固示意图 结构、辅助工法、管理基准以及量测结果的比较等。
双联拱隧道的中壁施工是比较麻烦的，而且中壁的防水问题也没有得到很好地解决，因此，双联拱隧道有向小间距隧道演变的趋势。目前我国在地下铁道、铁路隧道以及公路隧道中，小间距隧道采用的比重越来越大。因此，在需要采用双联拱隧道的场合应与小间距隧道进行慎重比选。
事例一飞鸟山隧道
飞鸟山隧道是在公园下方修筑的双联拱隧道。隧道的标准断面示于图８。地质条件是砂砾、砂质土、黏性土的互层。有地下水存在，对开挖构成威胁。在隧道修筑过程中涌水对策是极为重要的。考虑对公园植物的影响，不能大量的扬水。因此采用了压注方法进行止水。压注范围采用在周边形成３的改良范围（图１０）。
图８ 标准断面
图１０ 压注范围
初期支护的结构示于图１２。为控制变形初期支护采用刚性大的结构，撑和喷混凝土构成。
图１２ 刚性初期支护的构成
其施工步骤示于图１３。
支由钢
图１３ 双联拱隧道施工步骤