棚式洞門隧道進(jìn)洞施工方法

羅榮輝

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司， 四川 成都 610200)

1 引言

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念中，常以路塹方式設(shè)置洞門和開挖洞口，把洞門當(dāng)作一個(gè)能夠承受背后山體壓力、不穩(wěn)定邊坡、保護(hù)道路免于落石危害的防護(hù)承載結(jié)構(gòu)。因而在洞口設(shè)計(jì)上，大量采用端墻式和翼墻式洞門。然而，洞門的修筑，不僅改變了周邊環(huán)境，破壞了既有坡體自然平衡狀態(tài)，同時(shí)修筑的洞口和坡面擋墻對(duì)地區(qū)局部景觀產(chǎn)生極大影響。這種設(shè)計(jì)理念造成洞門結(jié)構(gòu)單一、形式呆板笨重，既破壞了山體的平衡狀態(tài)，也破壞了既有的自然植被狀態(tài)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，隧道“早進(jìn)晚出”的理念被越來越多的專家學(xué)者所接受。洞門設(shè)計(jì)需要把洞門安全防護(hù)功能和景觀功能有機(jī)結(jié)合，突出式洞口逐漸成為主流形式，如棚式洞門。在特殊地質(zhì)條件和不良地質(zhì)條件下，突出式洞門能最大限度地保持原有的山體平衡和自然景觀，減少洞口不利因素影響進(jìn)洞安全，同時(shí)能減少隧道爆破施工對(duì)周邊環(huán)境造成破壞[1]。山區(qū)公路隧道所處條件復(fù)雜，洞口段地質(zhì)條件相對(duì)較差，如何保證洞口邊坡的穩(wěn)定和順利進(jìn)入隧道暗洞施工，是洞口段施工的關(guān)鍵技術(shù)。

本文結(jié)合綿-茂二級(jí)公路隧道洞口施工工程，介紹棚式洞門的工程施工優(yōu)勢，總結(jié)棚式洞門施工工法，為復(fù)雜地質(zhì)條件隧道洞口施工提供建議。

2 棚式洞門隧道工程應(yīng)用

2.1 工程概況

綿（竹）茂（縣）公路全長56km，一期工程綿竹段于2009年9月開始施工，2010年“8·13”特大山洪泥石流發(fā)生后施工中斷，原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了重新調(diào)整。目前，調(diào)整后的方案已獲批并進(jìn)入施工階段。綿茂路二期工程（K11+500-K43+105）起于云湖1號(hào)隧道，止于藍(lán)家?guī)r隧道進(jìn)口，路線全長30.681km。路線先后穿越龍門前山、中央、后山三大斷裂帶，隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及穿越斷裂帶情況復(fù)雜，是綿茂公路建設(shè)難度最大的一段。主要工程數(shù)量：路基挖方93萬m3，填方56m3，橋梁4316.4M/31座，其中連續(xù)鋼構(gòu)橋2189m/13座，隧道18866m/13座，其中云湖1、2號(hào)隧道為瓦斯隧道，隧道棄渣約300萬m3。

棚式洞門成功應(yīng)用于自綿茂路中段控制性隧道——滴水巖隧道，隧址區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上位于四川盆地西北部的龍門山推覆構(gòu)造帶之大水閘推覆體南東，屬龍門山斷裂帶中央斷裂帶中段，地質(zhì)構(gòu)造作用強(qiáng)烈，隧道橫洞地處龍門山深度切割的高中山區(qū)，河谷深切呈“V”型谷，屬中高山構(gòu)造剝蝕地貌。斷層發(fā)育，主要有F18、F19、F20共3條斷層，其中隧道穿越F20斷層，F(xiàn)18和F19斷層位于隧道線位右側(cè)，其中F20斷層：斷層走向近南北，傾向260°，傾角65°，長度大于3km，斷層破碎帶寬約1～2m，斷面呈港灣狀，有糜棱巖，炭化，具滑脫、擠壓變形帶和拖曳現(xiàn)象，斷層性質(zhì)為逆沖斷層。受斷層擠壓，局部巖體較破碎,對(duì)隧道影響較大。

滴水巖隧道位于綿遠(yuǎn)河右岸山體，進(jìn)出口處斜坡呈陡坡地貌，必須采用橫導(dǎo)洞的方式進(jìn)洞。

2.2 隧道橫洞洞口施工方法

2.2.1 洞口常見工程地質(zhì)問題

洞口施工需要解決的關(guān)鍵問題：由于隧道洞口段地質(zhì)條件相對(duì)較差,巖層破碎、松散，風(fēng)化嚴(yán)重,開挖進(jìn)洞時(shí)破壞了山體的原有平衡狀態(tài),措施不當(dāng),極易產(chǎn)生坍塌、邊坡失穩(wěn)等問題,所以洞口施工往往成為施工的困難地段,施工中應(yīng)解決如下幾個(gè)關(guān)鍵問題:

a.地表水的治理,水是地下工程施工中產(chǎn)生工程事故的主要原因,滴水巖隧道橫洞洞口段地勢低,是地表水的匯集地方。因此,要避免地表水直接沖刷邊坡和滲入洞口段地層,施工時(shí)先行施作洞頂截水天溝、有效治理地表水。

b.邊仰坡的穩(wěn)定,根據(jù)實(shí)際地層和地形,合理刷坡,并及時(shí)支護(hù),保護(hù)邊坡穩(wěn)定,避免邊坡滑落和坡腳坍塌。

c.隧道開挖后,洞口段圍巖的穩(wěn)定，洞口段布設(shè)監(jiān)控量測點(diǎn)，對(duì)洞口隧道開挖圍巖變化進(jìn)行監(jiān)控。

2.2.2 常用隧道進(jìn)洞方法及優(yōu)缺點(diǎn)

常用的隧道進(jìn)洞方法如大管棚進(jìn)洞方法，雙層超前小導(dǎo)管進(jìn)洞施工方法等一般用于洞口段，由于洞口段覆蓋層較淺,可采用上述技術(shù)加強(qiáng)支護(hù),用以加固和支護(hù)圍巖，以確保安全進(jìn)洞和順利掘進(jìn)，但該兩種方法只能保證隧道進(jìn)洞后的開挖超前支護(hù)要求，對(duì)隧道洞頂邊仰坡大面積的表面巖層滑塌、落石及對(duì)洞口周邊環(huán)境的影響難以消弱，且大管棚及小導(dǎo)管施工難度大，工期長，對(duì)施工場地要求比較高，故不適合本文所例隧道施工要求。滴水巖隧道橫洞采用山體接長明洞的棚式進(jìn)洞方法，利用接長明洞嵌入山坡底腳，不須要占用洞口場地，施工較容易，工期較短，能夠有效保證隧道安全進(jìn)洞施工。

2.2.3 棚式洞門進(jìn)洞施工方法

（1）洞頂邊仰坡錨噴支護(hù)：洞頂埋深30-300米，圍巖組成為花崗巖，受構(gòu)造影響嚴(yán)重， 進(jìn)口仰坡高度大，時(shí)有落石、掉塊，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，層間結(jié)合差，呈塊狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)山體巖石裸露，無植被覆蓋。開挖洞口易產(chǎn)生順層滑塌，且易產(chǎn)生由下往上的連帶滑塌。特加強(qiáng)洞頂邊仰坡錨噴支護(hù)，搭設(shè)50米高30米寬支架至錨噴防護(hù)最高點(diǎn)，由上往下逐層防護(hù)，支護(hù)參數(shù)：為保證隧道進(jìn)洞掛扣安全，隧道軸線與山體巖層走向呈小角度相交，巖層一層覆蓋一層，且層間結(jié)合差，重心偏向洞門左下角方向，故施做藥卷錨桿均垂直于巖層，由由下往左上逐層施做錨桿，將洞頂裸露巖層一層一層鎖成整體并以下部完整性較好的巖體為母體。洞頂范圍共施工藥卷錨桿175根，L=4米。在錨桿尾端用ф8鋼筋連接成網(wǎng)狀，表面噴射10cm厚C25混凝土。

（2）棚式洞門進(jìn)洞施工方法:洞口山體仰坡較大，呈50-80度落腳至便道上，為防止放炮施工碎石砸中洞口右邊5米配電設(shè)施，棚洞由山腳處往外移2米，形成棚式明洞，棚式洞門采用自身結(jié)構(gòu)與山體結(jié)合的形式，明洞總長3米，支護(hù)參數(shù)為：

前2米采用18工字鋼間距30cm，6榀，在明洞拱墻范圍均勻布置Ф22藥卷錨桿，環(huán)向間距50cm，L=4米，深入巖體，加上Ф8鋼筋網(wǎng)片包裹工字鋼內(nèi)弧與外弧，拱架兩側(cè)關(guān)模砌筑擋墻長2m，高2.5m，厚1m，包裹拱架結(jié)構(gòu)，同時(shí)預(yù)埋錨桿。拱腳擋墻、拱架、鋼筋網(wǎng)片、錨桿形成自身棚洞結(jié)構(gòu)，并在錨桿的作用下與山體鎖為一體；后1米采用L=6米超前小導(dǎo)管與明洞最后一榀工字鋼搭接，露天處用鋼筋網(wǎng)片及彩鋼瓦滿鋪并噴射砼，在超前小導(dǎo)管的作用下，棚式與地層連成整體，保持棚洞本身穩(wěn)定，且牢牢與山體鎖為一體，對(duì)洞口頂部落石及附近配電設(shè)施形成有效擋防，為隧道順利進(jìn)洞提供有力保障。

2.3 隧道施工效果評(píng)價(jià)

在施工完洞口段明洞后采用留核心土法開挖施工成功進(jìn)入主洞施工,經(jīng)過現(xiàn)場量測分析,洞頂邊仰坡在開挖后穩(wěn)定,棚式明洞自身穩(wěn)定,該棚式進(jìn)洞施工方式不僅保證了洞口的穩(wěn)定,而且加快了施工進(jìn)度。

3 結(jié)論

隧道進(jìn)洞施工時(shí)，洞口地形復(fù)雜、地質(zhì)條件較差、結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)復(fù)雜，需要采用不同于隧道正洞的施工輔助措施。本文給出了接長棚式明洞法、大管棚進(jìn)洞施工法、超前小導(dǎo)管進(jìn)洞施工法等幾種常用的隧道進(jìn)洞施工方法，結(jié)合工程實(shí)例對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、難以保證隧道進(jìn)洞安全進(jìn)洞施工時(shí)的隧道進(jìn)洞施工方法進(jìn)行了分析，研究成果對(duì)類似隧道洞門進(jìn)洞施工起到指導(dǎo)作用。

[1]周書明,任正錄.大斷面切削式洞門隧道進(jìn)洞施工方法[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2008,25(1):72-75.