山嶺地區(qū)峰谷起伏大、地面橫坡陡,形成隧道洞口外路基單側(cè)邊坡高,隧道與高邊坡銜接,橋隧相連。特別是在陡坡、軟巖、淺埋、偏壓、雨季施工等不利條件下,安全進(jìn)洞問題更為突出?！豆匪淼朗┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》雖然提出了“早進(jìn)洞、晚出洞”的施工原則,但施工時(shí)往往由于刷坡、拉槽引起山體邊坡失穩(wěn)甚至產(chǎn)生大滑坡,導(dǎo)致洞口防護(hù)工程治理費(fèi)用增大,邊仰坡植被遭破壞,如治理措施不徹底,容易留下質(zhì)量隱患,危及洞口運(yùn)營安全。 經(jīng)驗(yàn)表明,隧道未開挖時(shí)山坡是穩(wěn)定的,如果將“早進(jìn)洞、晚出洞”的施工原則進(jìn)一步發(fā)展為“不傷坡進(jìn)洞”的施工原則,合理選擇洞口位置和進(jìn)洞方案,并借助一些輔助施工措施提前進(jìn)洞,就能有效地解決洞口的施工問題,保護(hù)洞口生態(tài)環(huán)境和邊仰坡的穩(wěn)定,降低洞口防護(hù)成本。

我國山嶺地區(qū)公路隧道設(shè)計(jì)一般包括洞門、明洞、 洞口、洞身等幾個(gè)部分。洞口段包括邊仰坡土石方工程、邊坡防護(hù)、邊墻、翼墻、洞口的排水系統(tǒng)、洞門等。常見的施工程序如下:

(1)施工洞口邊仰坡的截水溝 公路隧道設(shè)計(jì)中常在洞口邊仰坡開挖線外5～6m處設(shè)置環(huán)向仰坡截水溝和邊坡截水溝,以阻止地表水沖刷和侵蝕邊仰坡,同時(shí)理順洞口排水系統(tǒng)。

(2)清除設(shè)計(jì)邊仰坡開挖線內(nèi)的地表植被

(3)開挖洞口設(shè)計(jì)邊仰坡的土石方

(4)施作洞口邊仰坡防護(hù)工程和洞口支擋工程 施作的洞口邊仰坡防護(hù)工程和洞口支擋工程有噴射混凝土錨固邊坡防護(hù)、漿砌片塊石邊坡防護(hù)、邊墻、翼墻等。

(5)開挖明洞土石方 在地質(zhì)不良的情況下,先施作明洞直抵坡腳,并利用明洞支撐坡腳;在地質(zhì)較好的情況下,可根據(jù)情況選擇先明后暗法。

(6)進(jìn)洞開挖或施作洞門 傳統(tǒng)洞口段工程施工 方法的弊端是,開挖邊仰坡土石方破壞原山體的自然平衡狀態(tài),如果洞口地質(zhì)及水文條件差,山體不穩(wěn)定,一經(jīng)施工就會不斷地出現(xiàn)邊仰坡坍塌、順層滑動、古滑動體復(fù)活等現(xiàn)象,給施工帶來很大的困難。實(shí)際情況往往是,洞口段的防護(hù)工程還未施工完畢,坍方就開始了,已修建的洞口支擋結(jié)構(gòu)物也遭破壞,情況嚴(yán)重時(shí)邊清邊坍反復(fù)施工,造成投資大量增加,延誤工期。

不傷坡進(jìn)洞就是在保持洞口原自然坡面情況下,借助一些輔助施工措施如定位套管、超前錨桿、回填穩(wěn)定土、鋼架噴射混凝土等形成坡外洞門、提前洞門,有如下幾點(diǎn)原則:

①施工中盡量減小對原地表的破壞,以保護(hù)土體的穩(wěn)定。

②多回填、多支護(hù)、少開挖,特別應(yīng)避免山體清方大開挖。

③采取由下而上的施工方法,先支護(hù)后開挖,以減少高邊坡的威脅。

④盡量不設(shè)仰坡環(huán)向截水溝,以保持地表的完整性。

⑤隧道洞口存在地表滑坡、崩塌、泥石流等自然災(zāi)害時(shí),應(yīng)先治理、后進(jìn)洞。治理方法可采用樁基、擋墻、錨桿、錨索、注漿、梯級攔砂壩、防護(hù)棚等。

暗進(jìn)洞口是隧道明暗施工的分界線,是車輛進(jìn)出覆蓋層的起點(diǎn)和終點(diǎn),洞口位置的選取對施工順利與否關(guān)系重大。洞口位置的選定應(yīng)最大限度地保護(hù)山體的自然狀態(tài),根據(jù)地形、地質(zhì)、水文條件,著重考慮隧道洞口邊仰坡的穩(wěn)定等因素,確保施工時(shí)安全進(jìn)洞,并有利于行車安全和自然環(huán)境的保護(hù)。 我國公路隧道設(shè)計(jì)中習(xí)慣將洞頂自然覆土高度作為選擇洞口位置(即暗進(jìn)起點(diǎn))的條件之一,一般要求洞口自然覆土層厚度≮210m。由于公路隧道設(shè)計(jì)跨徑大、凈空高,即使先開挖起拱線以上部分,邊仰坡高度也可達(dá)幾十米以上。在陡坡、偏壓、地質(zhì)不良的情況下,很難保證坡體穩(wěn)定。可以采取回填穩(wěn)定土的方法,將洞頂覆土高度回填到設(shè)計(jì)要求的高度,作為進(jìn)洞時(shí)超前管棚的承載體。因此,在地質(zhì)不良的情況下,洞口位置的選擇應(yīng)以不傷害自然坡體穩(wěn)定為原則。在地質(zhì)條件較好的情況下,可不受此限制。

合理的施工順序是進(jìn)洞成敗的關(guān)鍵,一般施工單位在完成邊仰坡排水系統(tǒng)后,就會開挖邊仰坡及明洞土石方至洞口,這種施工方法對山體陡峭的地形并不適用,會造成邊坡過高,防護(hù)工程量大,而且安全也難以保證。建議采用明洞暗進(jìn)的方法,以減少明洞土石方開挖,待進(jìn)洞后,反過來根據(jù)地形延長明洞或施作洞門。實(shí)踐證明,這種方法對保障進(jìn)洞安全是非常有效的。施工順序?yàn)?

①選擇洞口位置;

②理順洞口排水系統(tǒng);

③借輔助施工措施形成坡外洞門

④進(jìn)洞開挖形成上弧導(dǎo)開挖面(開挖長度根據(jù)情況確定);

⑤延長明洞或施作洞門;

⑥完成剩余的支擋結(jié)構(gòu)及水溝;

⑦正式進(jìn)洞開挖。

明洞暗進(jìn)法就是將傳統(tǒng)的明洞明做的施工方法改為暗進(jìn)施工的方法,利用回填土體作洞頂覆蓋層,以減少邊仰坡開挖工作量,保護(hù)山體自然平衡。《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定在以下列四種情況可設(shè)置明洞:

①洞頂覆蓋層薄不宜大開挖修建路塹、又難于用暗挖法修建隧道的地段;

②路基或隧道洞口受不良地質(zhì)邊坡坍方、巖堆、落石、泥石流等危害又不易避開清理的地段;

③鐵路公路溝渠和其它人工構(gòu)造物必須在該公路上方通過,不宜采取隧道或立交橋涵跨越時(shí);

④為了保持洞口自然環(huán)境而延伸洞口時(shí)。實(shí)際上,除了少數(shù)特殊情況外,大多數(shù)山嶺公路隧道明洞均可采用暗進(jìn)法施工,明洞暗進(jìn)法是實(shí)現(xiàn)不傷坡進(jìn)洞最有效、最實(shí)用的辦法。

某高速公路隧道下行進(jìn)口處的結(jié)構(gòu)處于嚴(yán)重的偏 壓狀態(tài),地面橫坡陡,仰坡頂為國道及民宅區(qū),地表植被茂盛,殘坡積層較厚,巖層風(fēng)化破碎,無自穩(wěn)能力,地下水豐富,施工時(shí)處于雨季。

由于原設(shè)計(jì)洞口有15m抗偏壓明洞,因此施工單位在擬定進(jìn)洞方案時(shí),采用了先明后暗的做法:施作左側(cè)抗偏壓擋墻→開挖邊仰坡及明洞拱部的土石方(分段進(jìn)行)→邊仰坡防護(hù)→明洞拱部襯砌→明洞右側(cè)邊墻襯砌→明洞的仰拱部分→進(jìn)洞。 上述方案是一種常見的進(jìn)洞方案,但存在以下問題:

①開挖明洞邊仰坡和拱部土石方需大面積刷坡,地表穩(wěn)定性和原坡體平衡遭到破壞,加上雨水沖刷滲透作用容易造成滑坡,危及國道及民宅區(qū)的安全;

②破壞地表植被難以恢復(fù);

③臨時(shí)防護(hù)費(fèi)用高。經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)代表、駐地監(jiān)理、施工單位現(xiàn)場反復(fù)論證,決定采用明洞暗進(jìn)施工,在不擾動原邊仰坡土體的情況下進(jìn)洞。

暗進(jìn)起點(diǎn)的選擇應(yīng)結(jié)合洞口的地質(zhì)地形危巖狀況綜合考慮,以不影響坡體穩(wěn)定為原則。根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況,選定原設(shè)計(jì)明洞洞口為暗進(jìn)起點(diǎn)

擋墻基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)固的地基上,開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,如其承載力不能滿足要求,可采取加深擴(kuò)大基礎(chǔ)、鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)、換填片碎石、砂礫或采取地基加密措施,如壓漿等?？紤]到擋墻承受一定的偏壓荷載,在墻內(nèi)可加入一定數(shù)量的結(jié)構(gòu)鋼筋以策安全。根據(jù)地形將原設(shè)計(jì)擋墻基礎(chǔ)作了加深擴(kuò)大處理。

對抗壓擋墻和山體間進(jìn)行回填夯實(shí),回填前先在山體表面開挖臺階,清除表面植被腐植土,填料應(yīng)選用穩(wěn)定性較好的碎石土,水泥摻量5%～7%?；靥罡叨纫员ＷC拱頂覆土高度≮2m為宜。

在擬定暗進(jìn)起點(diǎn)處開挖右邊槽,邊槽尺寸以滿足套拱施作為宜。拱腳處套拱地基應(yīng)有一定的承載力, 如承載力不足,可采取加固措施。本例中套拱采用C20鋼筋混凝土,厚50cm,寬100c m,呈半圓形。

為提高套拱剛度,在拱內(nèi)配置<><>

管棚鋼管采用直徑為42～108mm熱軋無縫鋼管打設(shè)仰角1°～7°,管棚長度30～50m。鋼管上按25cm間距鉆6～8mm的小孔,打設(shè)完成后在鋼管中注水泥漿或水泥—水玻璃漿液以加固仰坡土體。注漿結(jié)束后用M10水泥砂漿充填,以增強(qiáng)鋼管的強(qiáng)度和剛度。

鋼拱架與管棚圍巖之間盡量貼緊,如因開挖造成 凹凸不平并有較大間隙時(shí),應(yīng)設(shè)置混凝土墊板或鋼板,使鋼拱架支撐得到充分利用。然后掛設(shè)<>

洞口段宜采用正臺階法或側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。對于非偏壓段,在選擇暗進(jìn)起點(diǎn)時(shí),以保證拱頂自然覆土高度≮115～210m為宜,開挖套拱左右邊槽至起拱線,施作導(dǎo)向套拱,一般不必采用回填土的方式

采用明洞暗進(jìn)法基本上不用削切原邊仰坡,可完 整地保留地表植被,避免大挖大刷引起的邊仰坡坍塌等病害,有效地保護(hù)洞口的自然環(huán)境,確保洞口安全,大大節(jié)約建設(shè)成本,值得推廣和借鑒。