秦巴山區(qū)公路隧道進(jìn)洞方案選擇

龍楊

（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北 武漢 430051）

十巫高速公路鮑溢段線路地處我國中部秦巴山區(qū)腹地，自古生代末期以來，由于長期的剝蝕和河谷的下切，逐漸形成了山峰高聳、溝漳深邃、峽谷縱橫的多層狀山岳地貌景觀，地表形態(tài)按成因劃分為構(gòu)造剝蝕中山、構(gòu)造剝蝕低山兩種類型，沿線出露南秦嶺——大別地層區(qū)的中元古界的淺變質(zhì)地層，為一套淺色中酸性火山噴發(fā)——沉積巖系，普遍遭受區(qū)域變質(zhì)，并伴有基性巖漿侵入，歷經(jīng)多次構(gòu)造變動(dòng)，巖性主要為絹云母石英片巖、絹云鈉長石英片巖、綠泥鈉長石英片巖、鈉長石英片巖、變粒巖、淺粒巖及黏性土、碎（塊）石土等第四系覆蓋層，巖質(zhì)以軟巖——較軟巖為主，易風(fēng)化、遇水易軟化。由于本項(xiàng)目為典型山區(qū)高速公路，山區(qū)地形復(fù)雜多變,且總體路線沿河道進(jìn)行展線，隧道洞口的位置普遍存在淺埋、偏壓的情況，給隧道施工帶來了難度；同時(shí)，洞口段圍巖均為Ⅴ級(jí)軟巖——較軟巖，巖體較破碎，基巖片理很發(fā)育，穩(wěn)定性較差，使得圍巖難以成拱。如果施工方法不當(dāng)，開挖支護(hù)不及時(shí)，極易出現(xiàn)洞口垮塌滑坡等安全事故。因此總結(jié)該項(xiàng)目幾個(gè)典型隧道的洞口地質(zhì)地形情況和對(duì)應(yīng)的進(jìn)洞方案對(duì)在本區(qū)域的山區(qū)高速公路建設(shè)極具重要意義。

本文選取的3個(gè)典型隧道，根據(jù)其環(huán)境條件，分別選擇了常規(guī)套拱+長管棚、雙排小導(dǎo)管、半明半暗+斜交套拱3種進(jìn)洞方案。

一、套拱+長管棚進(jìn)洞

本項(xiàng)目鮑家店隧道巫溪段洞口的地質(zhì)地形條件如下：

（一）隧道洞口軸線與地面等高線相交角度較大，不存在偏壓、淺埋現(xiàn)象或偏壓、淺埋現(xiàn)象不嚴(yán)重。

（二）洞口段不存在不良地質(zhì)情況，山體整體穩(wěn)定性較好，具備邊、仰坡開挖條件。

（三）洞口位置具有較寬闊的施工平臺(tái)。由于其以上的地質(zhì)地形條件，是典型的適合套拱+長管棚方案進(jìn)洞方案的條件，這也是山區(qū)隧道進(jìn)洞最長常見的措施。

二、雙排小導(dǎo)管進(jìn)洞

本項(xiàng)目貓耳山隧道巫溪端進(jìn)洞施工采用雙排小導(dǎo)管施工工藝，其地形、地質(zhì)情況如下：隧道出口位于陡坡地帶，地形坡度約為60°，斜坡自然狀態(tài)下穩(wěn)定性較好。地表覆蓋第四系殘坡積含碎石粉質(zhì)黏土，下伏基巖為Ⅴ級(jí)圍巖；基巖片理發(fā)育，巖體較破碎。巖層與坡向?yàn)榍袑臃聪蜻吰?，整體性良好，屬有利邊坡穩(wěn)定的組合關(guān)系。洞頂埋深淺，且部分無埋深，存在偏壓現(xiàn)象。坡腳下有一村落有村道，需通行交通；坡腳有一小河，常年有水。且貓耳山隧道巫溪端屬于橋隧相接處，與橋臺(tái)距離僅3.0m、5.0m。

原設(shè)計(jì)采用“明洞暗做”的方法進(jìn)洞，即采用C15素混凝土回填洞身四周、反壓山體，再以暗洞的施工方法開挖進(jìn)洞。由于隧道洞口位置位于半山腰，坡體陡峭，無施工場地，不利于大型施工機(jī)械施工。且山體坡腳有既有道路、水系，且必須保持暢通，限制了施工平臺(tái)的填筑；只能在坡腳修筑大型擋墻以支擋平臺(tái)填土，但平臺(tái)寬度仍有限，不利于長管棚安裝等作業(yè)。

施工前，對(duì)現(xiàn)場地形、地質(zhì)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，貓耳山隧道所屬山體不高，洞頂至山頂約為20—30m；無危石等風(fēng)險(xiǎn)源。右幅洞口段偏壓現(xiàn)象不嚴(yán)重，可以通過小范圍刷坡的方式減少或消除偏壓現(xiàn)象。根據(jù)修建施工便道開挖出露的地層情況，圍巖為強(qiáng)——中風(fēng)化石英片巖，巖體較完整——較破碎，且整體穩(wěn)定性較好。

綜合考慮地質(zhì)條件、施工周期、施工場地等因素，將進(jìn)洞方案由“明洞暗做”的方式調(diào)整為直接在雙排小導(dǎo)管的支護(hù)下開挖進(jìn)洞，既保證了洞口的安全，又減少了反壓回填素混凝土、套拱及超前管棚等費(fèi)用，大大降低了施工成本，同時(shí)縮短了進(jìn)洞時(shí)間。

三、半明半暗+斜交套拱進(jìn)洞

本合同段窯坊巖隧道右幅巫溪端進(jìn)洞施工采用半明半暗+斜交套拱施工工藝，其地形、地質(zhì)情況如下：隧道進(jìn)口位于斜坡地帶，地形坡度約為30°，斜坡自然狀態(tài)下穩(wěn)定性較好。左側(cè)邊坡上方為陡崖，限制了洞口進(jìn)行大范圍的邊仰坡開挖，并且難以保證開挖后山體的穩(wěn)定。斜坡出露基巖為Ⅴ級(jí)強(qiáng)風(fēng)化片巖；坡體條件較差，基巖片理很發(fā)育，為最發(fā)育結(jié)構(gòu)面。其傾向與仰坡及左邊坡傾向?yàn)樾苯豁樝?，?duì)邊坡穩(wěn)定較為不利。洞口邊、仰坡受結(jié)構(gòu)面組合作用在施工擾動(dòng)、雨水沖刷下易局部垮塌。隧道與山體呈斜交進(jìn)洞，交角約為50°。

根據(jù)巫溪端洞口地形、地質(zhì)條件的實(shí)際情況，為了保證進(jìn)洞安全，盡量少破壞原有地貌，確保山體穩(wěn)定，采用斜交扇形套拱作進(jìn)洞方案。斜交正作洞口的應(yīng)用，降低了邊、仰坡的開挖高度，更好地解決了復(fù)雜地形周圍軟巖傾斜坡度引起的洞身穩(wěn)定問題，從而更好地保護(hù)了自然洞景觀，降低了進(jìn)洞施工的風(fēng)險(xiǎn)，保證了施工安全。

四、總結(jié)

（1）進(jìn)洞施工方法包含四個(gè)方面，洞口支護(hù)、主洞超前支護(hù)、洞內(nèi)開挖以及洞內(nèi)支護(hù)。隧道進(jìn)洞施工采用的洞口支護(hù)措施主要是套（護(hù)）拱，可劃分為無護(hù)拱、半護(hù)拱、全護(hù)拱等三類；超前支護(hù)措施主要是超前長管棚、超前小導(dǎo)管等；洞內(nèi)開挖關(guān)鍵要堅(jiān)持“短進(jìn)尺，弱爆破”的原則；洞內(nèi)支護(hù)要堅(jiān)持“強(qiáng)支護(hù)，早封閉”的原則。

（2）在隧道進(jìn)洞開挖施工之前，應(yīng)結(jié)合具體洞口地形、圍巖條件、工期要求，切實(shí)合理地制定進(jìn)洞方案，應(yīng)對(duì)洞口開挖可能出現(xiàn)的問題，以確保洞口段安全快速地施工。隧道進(jìn)洞施工四個(gè)方面選擇不同的形式，可組合為多種進(jìn)洞方案。本文以十巫高速公路鮑溢段中的3個(gè)典型隧道為例，描述了其不同的進(jìn)洞方案及選擇依據(jù)。