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大断面单拱隧道中隔墙施工技术
优化研究
刘永奎
（中铁十四局集团有限公司
，250014
，济南
）
摘 要 ：大断面单拱隧道中隔墙具有复杂的受力特性及施工特点。以崂山隧道为例，通过理论分析、数
值模拟及现场试验的方法，模拟隧道掌子面开挖过程中已经浇筑的中隔墙的受力变化，并根据模拟结果，优
化施工技术，提出隧道衬砌与中隔墙墙顶分离施工的施工技术，并在崂山隧道中隔墙施工工程中成功进行了
应用，取得了较好的效果。
关键词： 单拱隧道；中隔墙；力学行为；数值模拟
中图分类号： U 455.4 文献标志码： A 文章编号： 1000 -4726(2017)11 -1153 -04
STUDY ON CONSTRUCTION TECHNOLOGY OPTIMIZATION OF MIDDLE WALL IN LARGE
SECTION SINGLE-ARCH TUNNEL
LIU Y ong-kui
(China Railway Fourteen Bureau Group Co., Ltd., 250014, Ji'nan, China)
Abstract: For the large section of single arch tunnel wall complex mechanical characteristics and
construction characteristics, through theoretical analysis, numerical simulation and field test, simulation of
tunnel face excavation process has been pouring wall stress changes, and according to the simulation
results, put forward the construction technology of masonry wall top and middle wall separation
construction the tunnel lining, and the tunnel wall construction project in Laoshan in the success of the
application, achieved good results.
Keywords: single arch tunnel; middle partition; mechanical behavior; numerical simulation
收稿日期： 2017 -08-10
作者简介： 刘永奎（ 1982 —）， 男， 山东 淄博人，高级工程师，
e-mail：380213617@qq.com.
大断面单拱隧道结构的特殊性和施工的复杂性一
直是国内外学者研究的重点。中隔墙是其结构组成构
件，其力学行为直接关系到中隔墙结构的稳定性。目
前对于大断面单拱中隔墙力学行为的研究几乎没有，
因此研究单拱隧道中隔墙力学行为是非常有必要的。
结合崂山隧道工程，本文研究了大断面单拱隧道中隔
墙的力学行为及施工技术，对于单拱隧道中隔墙的设
计和施工具有借鉴意义。
1 工程概况
蓝色硅谷城际轨道交通工程崂山隧道全长
4 580 m，单洞双线，设计最高时速 120 km/h，复合式
衬砌，钻爆法施工。主要地质构造为断裂构造，断裂
内及周边的岩体节理、劈理发育，构造面多呈平直、
闭合 –微张开状，倾角较陡，地形起伏较大，埋深不一，
隧道围岩以中 –微风化花岗岩，煌斑岩、正长斑岩为主，
侵蚀剥蚀作用强烈，沿北西向构造侵蚀谷底发育。沿
线穿过大崂社区、孙家社区及南北岭社区，与既有仰
口公路隧道西侧，基本平行布置，距仰口隧道最小距
离约40 m，如图 1所示。
图 1 崂山隧道示意（计算机截图）
2 中隔墙设计
2.1 中隔墙分类
隧道中隔墙根据形状轮廓的不同可以分为两类：
直中墙和曲中墙。按照不同的结构类型因素将隧道中
隔墙分为整体型和分片型。
在我国，应用较早且应用广泛的中隔墙类型是直
中墙，其最早出现在连拱隧道中，如广东京珠高速公
1?
Architecture Technology 1\ 48 1\ 11 2017 11 Vol.48 No.11 Nov. 2017
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Architecture Technology 1\ 48 1\ 11 2017 11 Vol.48 No.11 Nov. 2017
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路五龙岭隧道等。在国外也有许多类似的工程施工。
总体来说，直中墙应用较广，其形状如图2所示。
（1）
式中： G1,G2为中隔墙各部分自重（ kN）； P1,P2
为中隔墙顶部均布压力（kN/m）； h,h1为中隔墙的高
度（m）； L1,L2为中隔墙底部各部分宽度（m）。
当 K>1中墙处于安全状态； K=1中墙处于临界
状态； K<1中墙破坏。从式中可以看出，中隔墙稳定
性影响主要因素有：围岩压力、中隔墙高度、宽度、
中墙自重，因此在中墙进行结构尺寸确定时，必须考
虑中墙的稳定性系数。
崂山隧道二次衬砌中隔墙工程贯穿于整条隧
道，并且依据上文分析，基础墙宽度为 0.3 m，高度
为0.3 m，横向钢筋采用 18钢筋，纵向钢筋采用
14钢筋，间距为 20 cm，箍筋为 8钢筋，间距为
40 cm×40 cm，保护层厚度为 5 cm，采用C45混凝土
浇筑，正常段高 6.73 m，风机段最高处 7.6 m，上升
段和下降段高度呈均匀变化，宽 0.3 m。将数据代入
式（1），得到 K>1，表明中隔墙处于安全状态，设
计符合要求。
3 数值模拟
3.1 模型建立
模型采用直中墙，围岩等级为Ⅳ，连拱隧道衬砌
包含仰拱，断面尺寸为：仰拱厚度取 70 cm，初衬取
30 cm，二衬取70 cm，中隔墙高 7 m，薄处厚0.3 m。
模拟开挖顺序Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ，如图 4所示。
中直墙由于行车道偏移量较少，可适用洞外条件
受限制或构造上不允许设计成其他形式的情况，施工
较易；缺点为防排水效果差，处理复杂，且驾驶
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