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——邓尤东隧道洞口工程施工原则与方法随着基础设施建设步伐的逐步加快，隧道建设规模正日益扩大，人们不但重视隧道施工技术水平的提高，还不断追求艺术性，尤其注重隧道洞门的美学效应，使隧道不单成为交通通道，同时又起着点缀周围环境的作用。隧道洞门的外墙设计与周围的景观环境相协调，洞门的形式在研究建筑的现象学基础上，结合地方民族特色，既美观又经济。前言福建机场二期魁歧隧道厦门翔安隧道厦门云顶隧道宜昌季家坡隧道昆明百花山隧道法国Mont-Blanc隧道在实际施工中，洞口工程又是隧道施工中最为困难的地段。在以往的施工过程中，常常采用拉槽刷坡的方式寻求能正面沿隧道轴线进洞的地点，为此需要削剥大量的坡面岩体，这将使得洞口处的围岩稳定性进一步恶化，加剧了进口施工的困难，甚至导致进洞失败。为摆脱正面进洞观念，在施工中我们须寻找一种合理的隧道洞口结构形式和进洞里程，不仅能克服进洞开挖时的困难，而且还能减少对环境破坏，使整个洞口工程受力合理。延吴高速项目大梁峁隧道主要内容洞口工程施工理念及原则洞口工程施工技术准备进洞施工方案比选洞口工程施工案例隧道洞口工程结构形式一、隧道洞口工程结构形式1.基本概念洞口工程洞门在隧道洞口用人工砌筑并加以一定建筑装饰的支挡结构物。隧道及地下建筑工程出入口部分的建筑物，是整个隧道结构的主要组成部分，也是隧道进出口的标志，一般由洞门结构、仰坡面稳定构造物、坡面截排水系统、碎落阻挡构件组成、洞口通风和排水设施、引道等。2.洞门设计原则洞口位置应根据地形、地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、营运要求，通过经济、技术比较确定。隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定。洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并和路基排水系统综合考虑布置。洞门设计应与自然环境相协调。无墙洞门无墙洞门直削式洞门、削竹式洞门倒削竹式洞门、喇叭口式洞门棚洞式洞门、框架式洞门明洞式洞门ClicktoaddText洞门类型端墙式洞门、洞口环框式翼墙式洞门、台阶式洞门柱式洞门、城堡式洞门拱翼式洞门端墙式洞门3、洞门分类3.洞门分类序号洞门形式名称结构是否受力所属类型1端墙式（一字式）洞门受力式洞门端墙式洞门2环框式（洞门框）洞门受力式洞门端墙式洞门3翼墙式（八字墙）洞门受力式洞门端墙式洞门4台阶式洞门受力式洞门端墙式洞门5柱式洞门受力式洞门端墙式洞门6城堡式洞门受力式洞门端墙式洞门7拱翼式洞门受力式洞门端墙式洞门8无墙洞门非受力式洞门无墙洞门9直削式洞门非受力式洞门明洞式洞门10削竹式洞门非受力式洞门明洞式洞门11倒削竹式洞门非受力式洞门明洞式洞门12喇叭口式洞门非受力式洞门明洞式洞门13棚洞式洞门非受力式洞门明洞式洞门14框架式洞门非受力式洞门明洞式洞门4.各类洞门设计形式当洞口石质坚硬稳定，可设无墙洞门。无墙洞门端墙式洞门适用于地形开阔、石质较稳定（Ⅱ～Ⅲ级围岩）的地区，隧道轴线与坡面基本正交，由端墙和洞门顶和排水沟组成。端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定，对地基的承载力要求较高。洞门顶排水沟用来将仰坡流下来的地表水汇集后排走。端墙式洞门直墙端墙式洞门曲面端墙式洞门环框式洞门当洞口石质坚硬稳定（Ⅰ～Ⅱ级围墙），节理不发育，不易风化，且地势陡峭无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口、防止落石和减少洞口雨后滴水的作用。环框式洞门环框式洞门适用于地质较差的Ⅳ级以下围岩，以及需要开挖路堑的地方。翼墙式洞门由端墙及翼墙组成。翼墙是为了增加端墙的稳定性，同时对路堑边坡也起支撑作用。其顶面一般均设置水沟，将端墙背面排水沟汇集的地表水排至路堑边沟内。翼墙式洞门当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐渐升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到美化洞门的作用。台阶式洞门当地势陡峭（Ⅳ级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地质或地形条件的限制，不能设置翼墙时，可在端墙中设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。柱式洞门比较美观，适用于城市要道、风景区或长大隧道的洞口。柱式洞门柱式洞门城堡式洞门是一种高层建筑物式的洞门形式，重在强调隧道的存在，标志作用非常明显，通常修建在地形开阔地带，特别是旅游风景区、少数民族聚居地区。城堡式洞门适应于地面横坡连绵起伏、仰坡较大的地段，特别是洞口地形呈中间拱起、两端缓慢下降的弧形时，较常使用该种洞门形式，其端墙曲线的设计与隧道本身的地形起伏相协调，实现人工建筑与大自然和谐统一。拱翼式洞门拱翼式洞门适用于洞口山体坡度较陡，围岩稳定性、整体性较好的地段，通常用于距离城市较近或桥隧相连地段或有风景要求的隧道。直削式洞门为凸出式新型洞门，这类洞门是将洞内衬砌延伸至洞外，一般凸出山体数米。它适用于各种地质条件。构筑时可不破坏原有边坡的稳定性，减少土石方的开挖工作量，降低造价，而且能更好地与周边环境相协调。削竹式洞门削竹式洞门削竹式洞门可以适应于洞口岩层稳定、整体性好、洞口山体坡度很陡或峭壁岩体的石质隧道。通常在桥隧相连地段，仰坡高度较大，地形险峻，由于洞口桥台限制，不能应用直削式，为了防止落石的危害的情况下应用较多。倒削竹式洞门洞门对洞口光线过渡段的处理较好，在周边比较开阔的情况下采用。高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，对单线隧道，一般设喇叭口洞门缓冲段，同时兼做隧道洞门。喇叭口式洞门（帽檐斜切式洞门）喇叭口式洞门通常用于城市隧道中，起到调节洞口段光线的作用，同时也起到一定装饰作用。当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之分，前者遮光板之间是透空的，后者则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，所以很少使用后者。棚洞式洞门棚洞式洞门棚洞式洞门长沙年嘉湖隧道主要用于城市矩形隧道中，有时也作为一种特殊造型用于一般公路隧道。框架式洞门南宁市平乐大道隧道二、洞口工程施工理念及原则隧道洞口段是从洞口到上覆土层为隧道开挖跨度的两倍的地方。隧道洞口段与隧道内的一般地段的形态不同，洞口段的衬砌与一般的洞身段衬砌不同，由于处于隧道明暗交接位置，围岩自稳能力较差，隧道的开挖可能加速围岩失稳，必须在充分分析洞口边仰坡稳定、围岩稳定、施工方法等因素的基础上，进行正确的设计或变更。洞口段的一般范围注：H为深浅埋分界处覆盖层厚度，约为2倍隧道开挖跨度。隧道洞口工程主要包括边仰坡土石方、边仰坡防护、路堑挡护、洞门圬工、洞口排水系统、洞口检查设备安装和洞口段洞身衬砌等。洞门位置明暗交界H明洞段暗洞段洞口段Ⅰ隧道洞口工程设计与变更概述在前期洞口设计或变更阶段，对洞口段应做好以下几个方面的研究：（1）洞口位置的选择；（2）明暗洞（成洞面）位置的确定；（3）边仰坡防护（4）坡面与地面加固措施；（5）洞口段支护；（6）开挖地表下沉对周边建筑物的影响；（7）对雨、雪灾害的防护。设计好方案好实施好安全进洞“三要素”※1.总体要求隧道洞口的确定是隧道进洞成败的关键。洞口位置选择的基本要求是：结合路线总体布局，尽可能地将隧道洞口选择在地质地形条件好、坡体稳定的坡面上，线路能够垂直或接近垂直地形等高线。（1）洞口位置选择具体要求：考虑洞口边仰坡不致开挖过高和洞口段衬砌结构受力，洞口位置宜与地形等高线大体上正交。洞门宜与隧道轴线正交。若为斜交时，应尽可能加大斜交角度（一般不小于45度），或采取工程措施，以降低垂直等高线方向的开挖高度。洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。洞口位置应设于山坡稳定、地质条件较好、排水有利的地方。隧道宜长不宜短，即“早进洞，晚出洞”，尽量避免大挖大刷，破坏山体稳定。※2、洞口位置的选择洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧且有足够宽度的山嘴处。位于悬崖陡壁下的洞口，根据地质情况采用贴壁或采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外3—5m处，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。洞口路肩应高出设计洪水位（包括浪高）以上0.5m，以免洪水浸入隧道。漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场等的位置。洞口设计或变更应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取防范措施。考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决办法。考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的要求。洞口以外必须留有生产活动的场所。（2）隧道洞口位置几种常见形式坡面正交型坡面斜交型坡面平行型山脊突出部进入型沟谷部进入型隧道洞口轴线与地形的关系1-坡面正交型；2-坡面斜交型；3-坡面平行型；4-山脊突出部进入型；5-沟谷部进入型洞口段加固措施对于边仰坡临时防护，一般采用喷锚。当洞顶坡面较高时，则需要对加固方案作进一步研究，如采用长锚杆或锚方案或锚索固桩方案。洞口段支护方案洞口段衬砌基本采用刚性支护。初期支护强度要足够，包括纵向联接强度，且尽快闭合成环，在洞口段20m宜采用带仰拱的断面。※3、洞口段加固及支护隧道洞口进洞方式，常用的方式大致可归纳为以下8种：明挖法护（套）拱+短管棚法护（套）拱+长管棚法地表锚杆（或小导管注浆）预加固法回填暗挖法半明半暗进洞法斜交进洞法小导坑反向扩大或洞内向外扩大进洞法。※4、隧道进洞方式将隧道部位的岩（土）体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再进行回填。明挖法明挖法护（套）拱+管棚当隧道位于松软地层、遇到塌方、浅埋隧道，要求限制地表沉陷量，或很差的地质条件下进洞时，均可采用管棚预支护。钢管长度小于10m称为短管棚，10～45m的钢管称为长管棚。管棚设置方式钢拱架1°～2°钢管(φ70～180)钢管(φ70～180)纵向连接钢筋护（套）拱+短管棚法护（套）拱+长管棚法地表锚杆预加固在浅埋洞口地段，由于覆盖层较薄，可能会形成边挖边塌的局面，使得进洞困难；在偏压洞口段，往往一侧边坡开挖过高，形成不稳定边坡，危及施工和运营。可采用地表锚喷加固。通过对地表的预加固，可以使得进洞顺利进行，也可以为改变坡率创造条件。弧形导坑钢拱架陡坎地表锚杆水平锚杆衬砌拱顶外缘洞口边仰坡表层预加固：先按设计坡度刷坡，然后沿坡面喷射混凝土，必要时加设钢筋网。洞门上方陡坎加固：如果岩体较软弱，可往陡坎中水平打入锚杆，锚杆布置宽度以隧道洞宽为准，并喷射混凝土将陡坎面封闭，必要时加设钢筋网。超前小导管注浆超前小导管注浆也是一种广泛使用的辅助施工措施，它往往与钢拱架一起设置。设置方式如图所示。小导管注浆属渗入性注浆，虽然钢管本身的支护能力不如管棚，但其注浆加固地层的效果比管棚好。它适用于较干燥的砂土层、砂卵(砾)石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋段。超前小导管设置方式小导管(钢管)纵向连接筋钢拱架10°～15°小导管(f38～f42)回填暗挖法（明洞暗进）在洞口横坡相对较为平缓，地基承载力较高，并且隧道上方有重要建筑物或其他原因，不宜开挖临时边坡时，可考虑采用明洞暗进方案。明洞暗进方案的主要施工步骤为：a）清除地表植被和腐殖土，并在山体表面开挖台阶；b）挡墙与山体间采用水泥稳定碎石土分层回填并夯实；c）采用PVC打孔塑料管对回填土体进行注浆；d）对洞口仰坡防护完毕后施作洞口管棚，进行暗洞开挖。半明半暗进洞法在洞口横坡陡、偏压严重、场地狭小且地质条件较差，可考虑采用半明半暗方案。半明半暗方案的主要施工步骤为：a）开挖临时边坡并及时防护；b）施作外侧挡墙和护拱；c）护拱上回填后，施作洞口管棚，进行主洞开挖。斜交进洞适用于地质条件较好的洞口，且山体与路线交角少于30度，顺应地形斜交进洞。此时断面及钢拱架为异型断面。先对坡面进行超前预加固，开挖后第一榀钢拱架紧贴岩面，然后通过10-20米过渡段，将斜向布置的异型钢拱架逐渐调整为与路线正交的标准断面。