一种通透肋式连拱隧道技术领域
本实用新型属于隧道工程领域，更具体地，涉及一种通透肋式连拱隧
道。
背景技术
中国山脉纵横，地形地势陡峻险要，地质条件复杂。随着我国西部大
开发战略的实施，山区高等级公路工程建设正在加速进行中，已成为我国
基础设施建设的重要内容，其中，沿河谷、山谷修建的傍山道路占有相当
的比重。
傍山道路线路走向与山坡面平行或斜交，以往多采用深挖路堑方案。
由于受到山区陡峭地形条件的限制，该方案往往需要大范围开挖山体，不
仅对周围植被造成严重破坏，也带来了高切坡稳定性问题，同时其支护和
后期维护的费用也较高。
目前，浅埋傍山隧道逐渐取代传统的深挖路堑方案，成为傍山道路的
一种主要结构型式。浅埋傍山隧道的隧址区地表倾斜，隧道傍山开挖形成
洞室，埋深较浅，基本为半明半暗洞室结构。传统的浅埋傍山隧道修建技
术主要存在两方面的技术难题，一是工程安全问题，二是环境保护问题。
浅埋傍山隧道围岩类别低，不能形成自然拱。其洞顶覆盖层薄、地面横坡
较陡、洞身承受显著的偏压荷载，洞室开挖影响范围波及到地表，故很容
易造成隧道塌方、边坡失稳甚至山体滑坡，大量隧道洞口段的塌方事故以
血的教训说明，浅埋隧道以及深埋隧道洞口段是隧道建设工程中的高风险
区域。另一方面，对于浅埋傍山隧道，国内外常用的主要有回填暗挖和棚
洞等设计方案。回填暗挖方案采用高大结构物进行先期支挡后回填暗挖，
而对山坡变形未予以有效控制，造成支挡结构物承受过大的偏压力，对隧
道结构物的稳定十分不利。棚洞方案则采用先开挖山坡岩体后修筑棚洞，
其实质与深挖路堑方案类似，存在植被破坏和高边坡稳定性问题。传统的
浅埋傍山隧道修建方案一直没有能很好地解决工程安全和环境保护相互协
调的问题。因此，浅埋傍山隧道稳定性和环境保护问题是该类隧道工程建
设中面临的主要技术难题。
为提高道路建设品质，兼顾工程与环境的协调，确保道路安全运行，
亟待研发新的傍山隧道结构型式。现有技术(申请号为200810048633.4，
实用新型名称为通透肋式拱梁隧道)公开了一种隧道结构-通透肋式拱梁隧
道；该隧道为半明半暗异型结构，由拱顶管棚、初期衬砌、支护锚杆、内
侧拱圈二次衬砌、拱顶纵梁、防落石挡块、肋式拱梁、防撞墙、桩基承台、
抗滑桩、仰拱等结构部件组成，现有技术中的通透肋式拱梁隧道结构组成
图如图1所示；该隧道外侧采用通透的肋式拱梁代替传统的封闭式衬砌结
构，具有较好的通风、采光性能，同时解决了与自然风景区的环境协调问
题。
但该通透肋式拱梁隧道也有其局限性：一方面，它是在拱顶管棚支护
的条件下直接开挖洞室，开挖面是型如“老虎嘴”式的悬臂岩体结构，为
了保证该悬臂岩体结构的稳定，对岩体自身完整性和强度有一定的要求，
尤其是内侧拱脚和边墙部位的岩体，应力集中和应力水平较高，要求至少
是中风化以上的岩体。但由于傍山地段的山坡岩体一般风化较严重，其岩
体完整性和强度在很多实际工程中难以满足上述要求，从而在很大程度上
限制了通透肋式拱梁隧道的应用范围。另一方面，通透肋式拱梁隧道仅为
单洞隧道，跨度较小，功能单一，难以满足高等级公路双线通行的需求。
因此，为了解决通透肋式拱梁隧道对环境地质条件要求高的问题，并
适应大跨度、双线通行的建设需求，有必要研究新的傍山隧道结构。
实用新型内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种通透肋式连拱
隧道，旨在解决通透肋式拱梁隧道对环境地质条件要求高、跨度小、通行
能力低的技术问题。
本实用新型提供了一种通透肋式连拱隧道，所述通透肋式连拱隧道为
嵌入式非对称结构，包括拱顶纵梁、防落石挡块、肋式拱梁、防撞墙、初
期衬砌层、二次衬砌层、拱脚扩大基础、仰拱、中导洞和中隔墙；所述通
透肋式连拱隧道的外洞的二次衬砌层与拱顶纵梁、肋式拱梁、防撞墙统一
浇筑成整体结构，并与仰拱和拱脚扩大基础、中隔墙连接形成环型承力体
系，以平衡隧道围岩的偏压应力；所述通透肋式连拱隧道的内侧采用横向
管棚对拱顶山坡进行强支护后分步开挖形成左、右洞室；通过开挖所述中
导洞并施做所述中隔墙来连接左、右洞室，同时承受山体开挖引起偏压荷
载；所述拱顶纵梁上设置有用于防止山坡碎石滚落和坡面流水影响行车安
全的防落石挡块；所述初期衬砌层用于形成所述中导洞的初期支护。
更进一步地，还包括拱顶锚固系统和拱脚锚固系统，所述拱顶锚固系
统和所述拱脚锚固系统用于加固开挖影响区域内的山坡坡体，减小山坡岩
体的变形，从而降低隧道结构物的应力水平。
更进一步地，所述拱顶锚固系统包括注浆钢管和小导管，所述注浆钢
管和所述小导管均以向下倾斜25°的角度钻入，钻孔轴线与线路走向正交，
并采用梅花形布置，管心间距2m。
更进一步地，所述肋式拱梁为1/4圆弧形钢筋混凝土结构，所述肋式拱
梁的梁体截面为长方形，多个肋梁形成通透式开间，各片肋梁的顶端与所
述拱顶纵梁相连，各片肋梁的底部与所述防撞墙相连。
更进一步地，相邻肋梁之间的中心间距为6.0m。
更进一步地，所述中隔墙用于连接左、右洞室，并承受由偏压地形条
件或内外洞室的非对称开挖带来的不平衡荷载；所述中隔墙的顶部与所述
中导洞的洞顶紧密接触，所述中隔墙的墙底设置有锚固锚杆，所述锚固锚
杆为中空注浆锚杆且以垂直水平面向下钻入。
本实用新型具有以下技术优点：
(1)本实用新型提供的通透肋式连拱隧道在通透肋式拱梁(单洞)的
基础上，采用中隔墙结构替代围岩来支撑拱顶山坡悬臂岩体，避免了拱脚
及边墙部位岩体(应力集中区)破坏引起的围岩失稳，同时为拱顶山坡岩
体提供了更有效的支撑，降低了施工开挖的安全风险，提高了该类型隧道
环境地质的适用性。
(2)本实用新型提供的通透肋式连拱隧道采用双连拱结构，外洞为肋
式拱梁结构，具有良好的通风、采光性能，有效地减小了对山坡植被的破
坏面；外洞通过中隔墙与内洞连为整体，形成跨度更大的双线隧道结构，
有效提升了肋式拱梁隧道的通行能力。
(3)本实用新型提供的通透肋式连拱隧道的高跨比较单洞通透肋式拱
梁隧道明显减小，在浅埋偏压地段，具有更高的抗滑、抗倾覆安全系数。
(4)本实用新型中的拱顶山坡注浆钢管加固范围覆盖隧道洞室围岩松
动区域，有效保障了拱顶山坡岩体及隧道围岩的开挖稳定。
(5)本实用新型中的中隔墙采用与内、外洞相邻的二次衬砌段先期整
体浇筑，较传统分三阶段浇筑的“夹心饼”式中隔墙，具有更大的抗弯刚度，
尤其在偏压地段，具有更好的抗滑、抗倾覆性能，有效提高了施工期间中
隔墙的稳定性。
(6)本实用新型中的中隔墙的墙底设置有锚固锚杆，进一步提高中隔
墙的抗滑、抗倾覆安全系数。
附图说明
图1是现有技术提供的通透肋式拱梁隧道的结构图。
图2是本实用新型提供的通透肋式连拱隧道的平面结构示意图。
图3是本实用新型提供的通透肋式连拱隧道的三维结构示意图。
其中，1为拱顶锚固系统；2为拱顶纵梁；3为防落石挡块；4为肋式
拱梁；5为防撞墙；6为初期衬砌；7为二次衬砌；8为拱脚锚固系统；9为
扩大基础；10为仰拱；11为中导洞；12为中隔墙。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合
附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描
述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
依托工程南山隧道设计线路与山坡面斜交，由于坡面陡，切坡几近山
顶，若采用浅埋傍山隧道方案开挖山体，将破坏山坡自然平衡状态，形成
坡脚被切削的高陡边坡，存在自身稳定性问题。另一方面，由山坡开挖引
起的岩体松弛压力直接作用于隧道结构上，且具有显著的偏压效应，对隧
道结构物的稳定十分不利。而若采用肋式拱梁隧道，设计中洞径过大，不
易控制其稳定性；洞径过小，达不到工程对跨度的要求。
基于上述分析，与传统的傍山隧道和通透肋式拱梁隧道相比，通透肋
式联拱隧道采用主动变形控制措施来减小偏压应力水平，在减小开挖面的
同时为结构优化提供了空间，最大程度地避免山体的切削和植被破坏，整
体结构简洁美观，无需通风、采光系统，节能环保，具有很好的推广应用
前景。
为适应大跨度高速公路建设需求，需将通透式隧道结构向双洞、宽体
方向扩展，构建适应范围更广的新型隧道结构。因此，结合实际工程地质
条件，在肋式拱梁隧道设计方案的基础上，充分利用其技术优势，并弥补
其不足，本实用新型提出了一种全新的隧道结构——通透肋式联拱隧道。
图2示出了本实用新型实施例提供的通透肋式连拱隧道的平面结构，图
3示出了本实用新型实施例提供的通透肋式连拱隧道的三维结构，为了便于
说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：
本实用新型实施例提供的通透肋式连拱隧道包括拱顶锚固系统1、拱顶
纵梁2、防落石挡块3、肋式拱梁4、防撞墙5、初期衬砌6、二次衬砌7、拱
脚锚固系统8、扩大基础9、仰拱10、中导洞11和中隔墙12；
其中，拱顶锚固系统1采用注浆钢管和小导管，注浆钢管为φ108×6mm
预钻孔埋设的热扎无缝钢管，埋入长度15m；小导管为φ50×5mm注浆小导
管，埋入长度6m。注浆管以向下倾斜25°的角度钻入，钻孔轴线与线路走向
正交，并采用梅花形布置，管心间距2m。
拱顶纵梁2可以为宽1.5m、高1.05m的条形钢筋混凝土结构，沿线路
纵向通长布置，主要作为隧道左洞拱圈衬砌层与肋式拱梁4的联接结构。
拱顶纵梁2上靠山坡外侧设置有宽0.5m、高1.5m的钢筋混凝土防落石挡快
3，防止山坡碎石落入隧道内。
肋式拱梁4可以为1/4圆弧形钢筋混凝土结构，梁体截面为宽1.2m、
高1.05m的长方形，相邻肋梁之间的中心间距为6.0m，形成宽4.8m、高6.2m
的通透式开间，各片肋梁顶端与拱顶纵梁2相连，底部与防撞墙5相连。
防撞墙5可以为宽1.05m、高2.5m的条形钢筋混凝土结构，沿线路纵
向通长布置，主要起到防止车辆冲撞隧道结构物的作用，并作为肋式拱梁4
与拱脚扩大基础9的联结结构。拱脚扩大基础9为宽3.0m、高2.5m的台阶
形钢筋混凝土结构，沿线路纵向通长布置。扩大基础9底部的拱脚锚固系
统8采用5m长φ50×5mm注浆小导管，以垂直水平面向下钻入，并采用梅
花形布置，管心间距1m。
隧道左右洞室初期衬砌层6采用26cm厚的C25早强混凝土，并布设φ
8mm20×20cm钢筋网。隧道开挖面布置支护锚杆，锚杆采用为φ25mm的
中空注浆锚杆，锚杆长度为3.5m，沿拱形开挖岩面径向布置，环向间距为
100cm，纵向间距为60cm，支护锚杆露头端与初期衬砌层相连，共同形成
开挖阶段的初期支护。
隧道右洞拱圈二次衬砌7为60cm厚的C30钢筋混凝土结构，两端分别
与仰拱10两端相连，形成环形封闭承载结构。隧道左洞拱圈内侧二次衬砌
7为60cm厚的C30钢筋混凝土壳体结构，其顶端与拱顶纵梁2相连，底部
与仰拱10相连，形成环形封闭承载结构。
仰拱10可以采用60cm厚的弧形钢筋混凝土结构，右洞仰拱两端分别
与二次衬砌7两端相连形成封闭结构；左洞仰拱一端与内侧二次衬砌7相
连，另一端与防撞墙5相连，形成封闭结构。
中隔墙12为C30钢筋混凝土结构，采用复合式曲中墙形式，心墙厚
1.1m，底宽3.3m，顶宽2.3m，高6.1m，中隔墙12两侧衬砌分别为左右洞
的60cm厚的C30钢筋混凝土二次衬砌。中隔墙12顶部与中导洞11顶紧密
接触，墙底锚固锚杆采用φ25mm100×100cm中空注浆锚杆，锚杆长度为
3.5m，以垂直水平面向下钻入。中隔墙12将左右洞分开，并承受由偏压地
形条件或内外洞室的非对称开挖带来的不平衡荷载。
中导洞11是为了施作中隔墙而首先开挖的洞室，宽6.3m，高6.75m，
中导洞11的洞顶与中隔墙12的顶部紧密接触，并在中隔墙12浇筑完毕之
后采用M7.5浆砌片石进行回填。中导洞11初期衬砌层采用20cm厚的C25
早强混凝土，并布设φ8mm20×20cm钢筋网。其开挖面布置支护锚杆，
锚杆采用为φ22mm60×100cm的早强砂浆锚杆，锚杆长度为3.0m，支护
锚杆露头端与初期衬砌层6相连，共同形成中导洞的初期支护。
本实用新型实施例中，通透肋式连拱隧道为嵌入式非对称结构，隧道
外侧采用通透的肋式拱梁代替传统的封闭式衬砌结构，外洞的二次衬砌层
与拱顶纵梁、肋式拱梁、防撞墙统一浇筑成整体结构，并与仰拱和拱脚扩
大基础连接形成环型承力体系，以平衡隧道围岩的偏压应力，保证隧道结
构的长期稳定性；内侧采用横向管棚对拱顶山坡进行强支护后直接开挖形
成洞室。与传统的傍山隧道和明洞相比，该隧道方案采用主动变形控制措
施来减小偏压应力水平，在减小开挖面的同时为结构优化提供了空间，最
大程度地避免山体的切削和植被破坏，整体结构简洁美观，无需通风、采
光系统，节能环保。
在本实用新型实施例提供的嵌入式非对称结构的通透肋式联拱隧道，
首先利用拱顶锚固系统1和拱脚锚固系统8来加固开挖影响区域内的山坡
坡体，减小高边坡的变形，从而降低隧道结构物的应力水平。开挖过程分
多步进行，先开挖中导洞11后，施做中隔墙12结构既联通了两侧洞室，
又承受了山体开挖引起的一部分荷载。两侧洞室分别采用横向管棚对拱顶
山坡进行强支护后再开挖形成洞室。其中，在开挖外洞的过程中，仅开挖
隧道轮廓内岩体，最大程度地保留山坡原生态植被；同时明洞侧采用通透
的肋式拱梁结构代替高大的挡土墙，极大地改善了隧道内的通风、采光和
行车视觉效果；肋式拱梁顶端和底端与沿线路通长布置拱顶纵梁2和防撞
墙相连，以保证各片肋梁受力平衡；拱顶纵梁2上设置防落石挡块3，防止
山坡碎石滚落和坡面流水影响行车安全；防撞墙5主要起到防止车辆冲撞
隧道结构物的作用，并作为肋式拱梁4与桩基承台的传力构件。隧道采用
复合式衬砌，且外侧洞室的二次衬砌层7与拱顶纵梁22、肋式拱梁4、防
撞墙5、桩基平台统一浇筑成整体结构，并与仰拱10和抗滑动桩(或台阶基
础)连接形成环型承力体系，以平衡隧道围岩的偏压应力，保证隧道结构的
长期稳定性。
基于其设计理念，通透肋式联拱隧道涵盖了上面分析的通透肋式拱梁
隧道的主要技术经济特征，此外，由于通透肋式联拱隧道结构型式更复杂，
且为非对称的宽体隧道，其技术优点如下：(1)结构异型。与传统隧道相
比，新增了外洞肋式拱梁结构、中隔墙、内洞衬砌结构，结构型式的变化
必然导致隧道结构受力变形规律更为复杂。(2)开挖扰动区域大，对拱顶
山坡稳定性影响大。通透肋式联拱隧道是双洞、宽体结构，与单洞隧道相
比，开挖过程中必然造成更大范围内的山体破坏，围岩扰动的区域更广，
对拱顶山坡的变形破坏影响也更大。(3)开挖步骤多，隧道结构应力调整
历程复杂。通透肋式联拱隧道结构型式的复杂性决定了其开挖过程更复杂，
为了确保工程的安全性，其内外洞室的开挖必须分步进行，伴随开挖过程
的应力释放，必然引起洞室结构应力状态的变化更复杂。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例
而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作
的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。