不良地質(zhì)地段隧道洞口設(shè)計(jì)

1、不良地質(zhì)地段隧道洞口設(shè)計(jì)鄭鴻英1 金理強(qiáng)1 金美海2（1江西省上饒市交通投資集團(tuán)有限公司 上饒 334000（2重慶交通大學(xué) 重慶 400074）摘 要：文章結(jié)合丹本高速公路道扎子隧道洞口設(shè)計(jì)情況，詳細(xì)介紹了不良地質(zhì)地段隧道洞口設(shè)計(jì)要點(diǎn)、設(shè)計(jì)上的著眼點(diǎn)和問題對(duì)策。針對(duì)洞口段地形地質(zhì)條件的復(fù)雜性，對(duì)不良地質(zhì)地段隧道洞口設(shè)計(jì)進(jìn)行了必要性探討，以供同類設(shè)計(jì)提供借鑒。 關(guān)鍵詞：隧道工程;洞口設(shè)計(jì)；不良地質(zhì)地段；著眼點(diǎn)；對(duì)策0 前 言我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，75%的國(guó)土是山地或重丘，西部地區(qū)山地面積達(dá)90%以上，隨著西部大開發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略逐步實(shí)施，高速公路建設(shè)已進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，公路隧道的建設(shè)將會(huì)進(jìn)一步增加。

2、洞口設(shè)計(jì)是隧道洞口段、洞門以及其前后道路區(qū)間的一部分等設(shè)計(jì)的總稱。隧道洞口是整個(gè)隧道的薄弱環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)中洞口動(dòng)態(tài)與隧道一般地段的動(dòng)態(tài)是不同的，有其特殊的問題。洞口設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣直接關(guān)系到隧道的安全進(jìn)洞及今后的運(yùn)營(yíng)安全，尤其在不良地質(zhì)地段隧道洞口的設(shè)計(jì)更是需要得到充分的重視。洞口部位一般來(lái)說(shuō)，地形和地質(zhì)等的圍巖條件都是不穩(wěn)定的，且洞口段埋深小、難于形成承載拱，由于地形、地質(zhì)、地下水、降雨等條件，易引發(fā)施工時(shí)的崩塌、滑動(dòng)、地表面下沉、偏壓、掌子面崩塌等，同時(shí)也易受落石、雪崩、泥石流等自然氣象災(zāi)害的影響，如何采取優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案和有效的施工方法對(duì)隧道的安全進(jìn)洞以及今后的運(yùn)營(yíng)安全都具有至關(guān)重要的作用。2

3、 洞口位置的選擇與設(shè)計(jì)原則圖1 標(biāo)準(zhǔn)的洞口段范圍1、隧道洞口應(yīng)選擇在穩(wěn)定的地層中，不宜設(shè)在滑坡、崩塌、巖堆、危巖落石、泥石流等不良地質(zhì)及排水困難的溝谷低洼處或不穩(wěn)定的懸崖峭壁下。2、應(yīng)遵循早進(jìn)晚出的原則，合理選擇洞口位置，避免在洞口形成高邊坡和高仰坡。3、盡量減少對(duì)巖體的擾動(dòng)，以提高洞口段巖體和邊仰坡的穩(wěn)定性，減少地質(zhì)災(zāi)害。4、隧道洞口軸線應(yīng)盡量與地形等高線正交或接近正交。當(dāng)不能做到正交或接近正交時(shí)應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)隧道，修建單壓或偏壓明洞，并應(yīng)加強(qiáng)單偏壓明洞的進(jìn)洞措施。5、在地質(zhì)條件較差地段明洞寧長(zhǎng)勿短，并應(yīng)重視洞口和明洞的施工方法及程序。路線沿河傍山地段，當(dāng)以隧道通過(guò)時(shí)，其位置宜向山側(cè)內(nèi)移，避免一

4、側(cè)洞壁過(guò)薄、河流沖刷和不良地質(zhì)對(duì)隧道穩(wěn)定的不利影響。6、做好洞口地下水、地表截排水工程。7、洞口段要根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件、周邊環(huán)境等考慮與周邊景觀的自然協(xié)調(diào)。3 洞口段設(shè)計(jì)上的著眼點(diǎn)和對(duì)策31 洞口段可能出現(xiàn)的問題和設(shè)計(jì)上的著眼點(diǎn)表1問題著眼點(diǎn)坡面崩塌、滑動(dòng)洞口開挖和伴隨隧道開挖引起的周邊圍巖的松弛是誘發(fā)滑動(dòng)、坡面崩塌的原因。因隧道開挖有可能發(fā)生滑動(dòng)、坡面崩塌時(shí)，應(yīng)在隧道開挖之前、對(duì)坡面進(jìn)行處理，隧道開挖時(shí)也要采用輔助工法。要特別注意防止隧道軸向滑動(dòng)的對(duì)策偏壓因坡面與隧道軸線位置的關(guān)系，會(huì)有偏壓作用，可能產(chǎn)生彎矩和很大的應(yīng)力。應(yīng)在洞口采取不產(chǎn)生偏壓的對(duì)策基底承載力不足洞口段因埋深小，隧道受到全土柱的荷

5、載作用。另外，因洞口圍巖多為未固結(jié)堆積物和風(fēng)化帶，同時(shí)多有涌水，因此，基底承載力不足會(huì)引起地表下沉和變異。因此，要采用能提高基底承載力的工法和對(duì)策地表下沉洞口段因埋深小，承載力不足，掌子面自穩(wěn)有問題等，易于產(chǎn)生地表下沉。在對(duì)下沉有限制的情況下，應(yīng)采用相應(yīng)對(duì)策，必要時(shí)要采取輔助工程和加強(qiáng)措施落石、泥石流、雪崩洞口段處于不受落石、泥石流、雪崩影響的位置是非常重要的，不得已時(shí)，要考慮災(zāi)害的影響，研究采取實(shí)施充分對(duì)策的措施掌子面崩塌洞口段一般圍巖強(qiáng)度低，固結(jié)度低，同時(shí)即使硬巖也因受到斷層和破碎帶的影響，裂隙發(fā)育，掌子面自穩(wěn)性差。因此，在不能充分期待掌子面自穩(wěn)時(shí)，要采用能防止掌子面崩塌的開挖方法和輔助工

6、程32 洞口設(shè)計(jì)中的問題和對(duì)策表2問題對(duì)策滑坡坡面崩塌地表下沉掌子面崩塌偏壓承載力不足備注坡面防護(hù)OO擋墻OOOO偏壓擋墻挖土、填土OOO表面垂直錨桿OOO錨索OO抗滑樁OO深基礎(chǔ)、H樁、鋼管樁排水措施（地表、洞內(nèi)）OOO圍巖壓漿（地表、洞內(nèi)）OOO圍巖改良（地表、洞內(nèi)）掌子面穩(wěn)定措施OO噴混凝土、錨桿、管棚等超前支護(hù)管棚、水平旋噴等臨時(shí)封閉（仰拱）OOO洞口延長(zhǎng)、填土4 設(shè)計(jì)實(shí)例分析道扎子隧道 道扎子隧道位于遼寧省丹東至本溪高速公路上的道扎子隧道與304國(guó)道立體交叉，為上、下行分離的4車道高速公路隧道，其中右線長(zhǎng)350m，隧道凈寬10.5m,凈高5.5m，最大埋深約75m。因線路環(huán)境復(fù)雜，該

7、隧道右線被迫從304國(guó)道路基下穿，但其進(jìn)口段約40m為早期修建該國(guó)道時(shí)的棄渣，進(jìn)口地質(zhì)坡角約300，隧道軸線與坡面呈45度斜交。隧道成洞面拱頂離304國(guó)道路面垂直距離約為15m，與304國(guó)道水平距離約為20m。304國(guó)道約有2/5修筑于百m的裂紋帶，裂縫寬0.3cm2cm，推測(cè)裂紋處為填挖分界線，填方側(cè)出現(xiàn)沉降2cm3cm。本設(shè)計(jì)采用了抗滑鋼管樁、坡面鋼管注漿加固、超前長(zhǎng)管棚、自鉆式錨桿等綜合處理措施成功進(jìn)洞，在保證國(guó)道安全暢通的情況下實(shí)現(xiàn)暗挖。圖2 縱斷面布置圖41 抗滑鋼管樁 為保證304國(guó)道的安全暢通，防止坡體滑移。進(jìn)洞開挖前沿304國(guó)道路肩外1m約20m長(zhǎng)范圍打長(zhǎng)度為13m的2排

8、16;108×6mm有孔鋼花管注漿，梅花形布置，間距1m，外露1m，鋼管要求深入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖1.5m。注漿采用水泥水玻璃漿液：水泥與水玻璃的體積比為1：0.5，水泥漿水灰比1：1，水玻璃濃度為35玻美度，水玻璃模數(shù)為2.4，注漿壓力保證初壓0.5MPa 1.0MPa，終壓2.0MPa。注漿結(jié)束后及時(shí)清除管內(nèi)漿液，并用30號(hào)水泥砂漿緊密填充，增加鋼管的剛度和強(qiáng)度。注漿參數(shù)在施工中不斷調(diào)整，盡量保證鋼管之間漿液充填飽滿，形成穩(wěn)定殼體。42 坡面鋼管注漿加固在抗滑鋼管樁完成后，對(duì)仰坡面進(jìn)行局部刷方，清除表面危石、滾石。整個(gè)邊、仰坡采用Ø42×3.5mm長(zhǎng)6m熱軋小鋼管，

9、間距1.5m×1.5m注漿加固。鋼管前端10cm加工成尖錐狀，管壁四周鉆Ø8mm的壓漿孔，尾部1m不設(shè)壓漿孔。注漿前以Ø8鋼筋網(wǎng)（20cm×20cm）及10cm厚噴射混凝土封閉坡面。為加快漿液的凝固速度，在水泥砂漿中添加5的水玻璃（重量比），由于空隙率較大，注漿壓力要求較低，終壓不超過(guò)0.5MPa。工藝流程：43 超前支護(hù) 長(zhǎng)管棚是對(duì)付隧道不良地質(zhì)的有效手段，適合特殊困難地段，如極破碎巖體、塌方體、巖堆等地段。設(shè)計(jì)參數(shù)為：（1）超前管棚采用Ø108×6mm熱軋無(wú)縫鋼管，第一節(jié)鋼管前端加工成尖錐狀，鋼管節(jié)長(zhǎng)4m、6m，管節(jié)之間采用絲口連

10、接。管棚環(huán)向間距40cm，鋼管沿隧道周邊以外插角1度打入圍巖。隧道同一斷面處的接頭數(shù)不大于50，相鄰鋼管接頭至少應(yīng)錯(cuò)開1m。長(zhǎng)管棚由于施工時(shí)方向難以掌握，因此設(shè)計(jì)了管棚套拱以及孔口管以便固定，并且在長(zhǎng)管棚中設(shè)計(jì)鋼筋籠以增強(qiáng)鋼管的抗彎能力。（2）注漿材料采用水泥砂漿漿液，水灰比為1：1，注漿終壓控制在0.5MPa 1.0MPa。5 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)1、隧道洞口設(shè)計(jì)形式應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件，以經(jīng)濟(jì)、適用、安全為原則而不拘一格。2、洞口不僅要滿足安全性、功能性、經(jīng)濟(jì)性，更需達(dá)到景觀協(xié)調(diào)與環(huán)境保護(hù)的要求。3、洞口工程的施工方法及程序至關(guān)重要，它直接關(guān)系到能否保證洞口邊仰坡的安全及順利進(jìn)洞，由于各施工隊(duì)伍的認(rèn)識(shí)水平和管理水平參差不齊，施工工藝和程序不匹配，做法也較多，應(yīng)此必須在設(shè)計(jì)文件中詳細(xì)說(shuō)明洞口施工方法，同時(shí)要求隧道施工單位及相關(guān)方面引起高度重視。4、在不良地質(zhì)地段，采用超前長(zhǎng)管棚施工工藝，提前發(fā)揮超前支護(hù)作用，可以