高速公路隧道環(huán)保進(jìn)洞新理念的設(shè)計(jì)應(yīng)用

王輝

【摘 要】在山區(qū)復(fù)雜地形和地質(zhì)條件下，合理選擇隧道洞口位置與進(jìn)洞方式是保護(hù)環(huán)境、保證施工順利、安全運(yùn)行、節(jié)約工程造價(jià)的重要條件。隧道進(jìn)口洞口應(yīng)注意各種安全措施，并注意隧道內(nèi)的環(huán)境保護(hù)。基于此，文章簡(jiǎn)要說(shuō)明了隧道環(huán)保進(jìn)洞設(shè)計(jì)理念含義，列舉了高速公路隧道環(huán)保進(jìn)洞施工要點(diǎn)，最后說(shuō)明了環(huán)保進(jìn)洞方案的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】公路隧道；進(jìn)洞方案；環(huán)境保護(hù)；新理念

在設(shè)置人工構(gòu)造物時(shí)，應(yīng)考慮減少隧道環(huán)境因素，隧道洞口開(kāi)挖必須減少土石方的開(kāi)挖，在隧道洞口施工中，應(yīng)避免大型人工槽，隧道洞口應(yīng)盡早進(jìn)入洞口，有效解決隧道洞口病害，保護(hù)隧道自然環(huán)境，施工結(jié)束后隧道洞口要看不到較大的邊坡，才能夠認(rèn)為達(dá)到了環(huán)防護(hù)爆破的預(yù)期目的。作為土木工程設(shè)計(jì)者，應(yīng)從多個(gè)方面考慮隧道環(huán)境入口的設(shè)計(jì)理念。

一、隧道環(huán)保進(jìn)洞設(shè)計(jì)理念含義

我國(guó)是一個(gè)有著獨(dú)特國(guó)情的發(fā)展中國(guó)家，施工項(xiàng)目準(zhǔn)備時(shí)間短，進(jìn)度緊湊，環(huán)保理念主要體現(xiàn)在施工過(guò)程和施工方案上采取環(huán)保措施上，這對(duì)于隧道環(huán)保隧道的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)來(lái)說(shuō)也是同樣的。如何確定隧道環(huán)保隧道的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)以往高速公路設(shè)計(jì)與施工中許多單位的探索和實(shí)踐，認(rèn)為環(huán)保隧道的設(shè)計(jì)理念是尋找合適的工程措施和交流，通過(guò)連貫的設(shè)計(jì)和施工理念來(lái)保護(hù)環(huán)境，主要體現(xiàn)在對(duì)建筑污水的有效控制、噪聲等方面，隧道洞口邊仰坡高度在可接受的區(qū)域內(nèi)，在隧道開(kāi)挖輪廓以外無(wú)多余的開(kāi)挖甚至于零開(kāi)挖，自然環(huán)境的破壞被減少到最低程度隧道開(kāi)挖外沒(méi)有開(kāi)挖過(guò)多，甚至沒(méi)有開(kāi)挖，減少自然環(huán)境的破壞。

二、高速公路隧道環(huán)保進(jìn)洞施工要點(diǎn)

（一）隧道平縱線(xiàn)形與地形的協(xié)調(diào)性

隧道主要位于山區(qū)，地形復(fù)雜多變。隧道的位置與多個(gè)因素有關(guān)：相鄰端的土石方平衡，避免了惡劣的地質(zhì)條件，隧道洞內(nèi)外的線(xiàn)型一致，自然排水方向，洞內(nèi)最大縱坡限制及彎道半徑限制等。隧道平縱線(xiàn)形與地形的協(xié)調(diào)性主要是指隧道洞口位置最好與地形等高線(xiàn)正交或基本正交，在可能條件下從山坡的坡面進(jìn)洞，避開(kāi)從山谷進(jìn)洞。隧道與地形等高線(xiàn)正交，則左右側(cè)進(jìn)洞前路基邊坡開(kāi)挖高度基本相近，進(jìn)洞后隧道結(jié)構(gòu)受力均衡，開(kāi)挖方便；隧道在山坡，高出山腳可以避免水的危害，同時(shí)可以保持自然水系的完整。這種前提下，實(shí)施環(huán)保進(jìn)洞施工比較容易達(dá)到目標(biāo)。

（二）隧道洞口區(qū)域的地形坡度

隧道洞口區(qū)的地形坡度是隧道施工的一個(gè)重要考慮因素。隧道地形坡度大，則確定隧道暗洞進(jìn)洞位置明確，在進(jìn)洞前路基邊坡少開(kāi)挖，甚至零開(kāi)挖的情況下就有可能考慮隧道進(jìn)洞，這種地形一般地質(zhì)條件較好，邊坡穩(wěn)定性強(qiáng)，但需要防止突然性崩塌等自然災(zāi)害。如果地形的坡度小，隧道需要穿過(guò)一個(gè)長(zhǎng)的切割區(qū)域以具有一定厚度的覆蓋物，一般來(lái)說(shuō)，其地質(zhì)條件不是很好，隧道暗挖成洞困難，需要進(jìn)行地表加固。對(duì)于環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)，可以在路塹段修建較長(zhǎng)的開(kāi)路塹，然后填筑洞頂，恢復(fù)自然景觀，但工程造價(jià)高。

（三）隧道洞口區(qū)域的地質(zhì)條件

隧道洞口區(qū)地質(zhì)條件是隧道施工中需要考慮的關(guān)鍵因素。如果地質(zhì)條件好，無(wú)論建設(shè)單位如何建設(shè)，都不會(huì)有大問(wèn)題。在不增加工程造價(jià)的情況下，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的設(shè)計(jì)理念是可能的。然而，如果地質(zhì)條件較差，環(huán)境保護(hù)建設(shè)和開(kāi)挖困難。在這種情況下，隧道的結(jié)構(gòu)安全是建設(shè)單位需要首要考慮的，在設(shè)計(jì)中需要采取許多措施，如邊坡卸荷、注漿加固、回填，以確保隧道結(jié)構(gòu)的安全。

三、環(huán)保進(jìn)洞方案的設(shè)計(jì)應(yīng)用

（一）明半暗進(jìn)洞方式

結(jié)合地形、地質(zhì)條件，在多個(gè)洞口采用半明半暗的進(jìn)洞方式，圖1所示為半明半暗襯砌結(jié)構(gòu)，施工工序?yàn)椋旱谝?，鋼拱架與路線(xiàn)方向垂直，即半明半暗進(jìn)洞；第二，先開(kāi)挖一半明洞，對(duì)邊、仰坡進(jìn)行防護(hù)；第三，立鋼拱架（拱架與路線(xiàn)方向垂直），拱架一端抵住基巖，并在基巖面打設(shè)3根鎖腳錨桿（或小導(dǎo)管）與鋼拱架焊接牢固，拱架另一端（拱腳）落于完整基巖上；拱架之間用縱向連接筋連接；第四，澆筑護(hù)拱，在拱架內(nèi)側(cè)搭設(shè)小模板，拱架外側(cè)澆注鋼筋混凝土耳墻，與鋼拱架整體澆注，形成鋼筋混凝土護(hù)拱；第五，反壓回填，當(dāng)混凝土護(hù)拱達(dá)到一定強(qiáng)度后，在耳墻內(nèi)回填碎石土，在表面做好放排水，同時(shí)加強(qiáng)護(hù)拱底部的臨時(shí)支撐；第六，最后進(jìn)行隧道暗洞部分的開(kāi)挖，開(kāi)挖注意分上下臺(tái)階開(kāi)挖，短進(jìn)尺，弱爆破，管超前，鋼拱架及時(shí)封閉成環(huán)。

（二）接斜交進(jìn)洞方式

接斜交進(jìn)洞方式不修筑露空側(cè)混凝土套拱，鋼拱架采取異型斷面，適用于仰坡較陡隧道，且山體與路線(xiàn)交角。施工中要先對(duì)坡面進(jìn)行超前預(yù)加固，開(kāi)挖后第一榀鋼拱架緊貼巖面，通過(guò)10到20米過(guò)渡段，將斜向布置的異型鋼拱架逐漸調(diào)整為與路線(xiàn)正交的標(biāo)準(zhǔn)斷面。

（三）“零開(kāi)挖”進(jìn)洞方式

傳統(tǒng)的隧道進(jìn)洞一般是采用拉槽的方式，在洞口范圍內(nèi)，自上而下刷邊仰坡，并進(jìn)行噴錨等措施防護(hù)，在保證洞口穩(wěn)定和有一定覆蓋層厚度的情況下，采取開(kāi)挖上弧導(dǎo)方式進(jìn)洞，開(kāi)挖形成的邊、仰坡均較高?！傲阊銎隆遍_(kāi)挖進(jìn)洞方法是指根據(jù)洞口處山體的自然坡度，確定最小刷坡線(xiàn)或盡量不刷坡，統(tǒng)稱(chēng)零開(kāi)挖，利用護(hù)拱（在不開(kāi)挖山坡腳土體的情況下，洞口范圍兩側(cè)開(kāi)槽，在槽內(nèi)施作工字鋼拱架并澆筑混凝土，作為臨時(shí)襯砌支護(hù)）創(chuàng)造進(jìn)洞條件來(lái)保證安全快速進(jìn)洞施工的一種方法。采用這種方法，與傳統(tǒng)方法相比，也并不是完全不刷坡，但其邊仰坡均較低，這樣縱向土壓力大大減小；同時(shí)洞口淺埋段增加了，對(duì)淺埋段的處理是此法成敗的關(guān)鍵因素之一。

在某些圍巖比較差的情況下，洞口暗挖施工費(fèi)用很高，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后可采取明挖回填修筑明洞、最后恢復(fù)植被的方案，特別適于南方氣候適宜、植被恢復(fù)很快的地區(qū)。“零開(kāi)挖”進(jìn)洞方式在歐洲比較通用，認(rèn)為挖深大一些（一般為10到15米），有利于部分垂直荷載的傳遞，地質(zhì)情況也會(huì)變好一些。他們多把精力和工程措施花在洞口前邊仰坡開(kāi)挖所需的支擋結(jié)構(gòu)上，一般是采用帶錨索的鋼管樁擋墻或長(zhǎng)錨桿、錨索加固邊仰坡，明洞較長(zhǎng)，最終恢復(fù)起來(lái)同侶導(dǎo)的零邊坡是一致的，相當(dāng)于降低了淺埋段開(kāi)挖風(fēng)險(xiǎn)。

（四）內(nèi)反向擴(kuò)挖法

由于地形較陡或臨近公路，為降低邊仰坡開(kāi)挖高度，避免對(duì)既有道路的影響，有些短隧道還采取了單端掘進(jìn)，由洞內(nèi)向外擴(kuò)挖形成洞口；也有由于洞口場(chǎng)地狹小，采用小斷面進(jìn)洞再反向擴(kuò)挖形成洞口的進(jìn)洞方式。不管是由單端掘進(jìn)由洞內(nèi)向外擴(kuò)挖，還是先小斷面進(jìn)洞，在臨近洞及出洞后均需采取相應(yīng)的加固支護(hù)措施。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隧道設(shè)計(jì)人員必須具有環(huán)保進(jìn)洞的設(shè)計(jì)理念，應(yīng)用多種多樣的隧道環(huán)保進(jìn)洞的方式，盡量較小因施工而給環(huán)境帶來(lái)的危害，為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)而不斷奮斗。

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