那下湾隧道进洞方案比选及分析

公路隧道　２００８年第２期（总第６２期）　那下湾隧道进洞方案比选及分析　徐　青　杨　涛　（中国交通建设集团第二公路工程局隧道公司　西安７１００７５）　摘　要　山岭隧道进洞是施工工况最复杂、质量及安全隐患最多的工序。合理选择进洞方案，大大降低洞口防护　工程费用。而且，安全进洞是实现隧道顺利施工的前提，尤其是对地质条件差的隧道。本文就那下湾隧道进洞方　案为例，对坡积土及碎石地段山岭进洞方案作比选和分析。　关键词　山岭隧道进洞安全环保　我国是一个地质复杂的国家，在进行高速公路　建设时，面临着“见河架桥，见山开洞”的问题。随着　２进洞地质地貌及刷坡支护方案　我国经济的发展，高速公路、高速铁路成为影响我国　２．１　进口　经济发展的重要环节。因而如何在资金有限，确保　在进口处，表层为３～４ｍ厚的角砾碎石土；浅　质量与环保的问题前提下安全进洞，成为隧道修筑　黄色，结构松散稳定性极差。下部为强风化花岗岩，　的关键环节。仅以宝天高速ＢＴ１２标那下湾隧道为　灰黄～浅红色，原岩结构部分破坏，节理裂隙发育，　例，浅谈山岭隧道进洞方案的优劣。　岩芯呈碎石状，岩体稳定性差。植被稀少，主要以草　１　地质地貌及工程简介　本植物为主。　隧址位于陕甘交界秦岭山区，行政区划属于陕　西省宝鸡市陈仓区胡店镇境内。地形相对高差较　大，线路区域山顶海拔一般在ｌＯ００￣１４００ｍ，为中低　山～低山区地貌特征，总体地势为西高东低，南北高　中间低，山脉走向呈北西～南东向。山体连续，冲沟　狭窄，谷坡较陡，山区植被稀少。其地貌单元为山　坡、黄土陡坎、黄土冲沟、黄土梯田（人为地貌）、岩石　陡崖。断裂（层）构造不发育，岩石完整性相对较好。　那下湾隧道洞口处出露的地层较少，岩性为白垩系　岩浆岩，以印支期花岗岩为主，具有多活动性，岩性　图１右线进口进洞后洞口图　细分为二长花岗岩和黑云母花岗岩，在出口又出露　华力西期的闪长岩。岩质强度较高，有利于隧道施　工［　。　那下湾隧道为分离式双线四车道高速公路山岭　隧道，单洞合计为２７８５ｍ，左线长１４３５ｍ，右线长　１３５０ｍ。表１为隧道围岩分级表。　表１那下湾隧道围岩分级表　隧道　名称　线位　洞门桩号　Ｖ级ｌ围岩级别及长度（Ⅳ级ｆⅢ级ｌ合计　ｍ）　部下谪　左线　ＺＫ２０８＋７８Ｏ～ＺＫ２１０＋２１５　３０　ｌ　６９５　ｌ　７１０　ｌ１４３５　隧道　右线　ＹＫ２０８＋７５Ｏ～ＹＫ２１Ｏ＋１００　５０　ｌ　５９０　ｌ　７１０　Ｉ１３５０　图２左线进口进洞后洞口图　・　９　・　维普资讯 http://www.cqvip.com

公路隧道　在项目部领导的指导下，从环保角度考虑，本着　零开挖的方针对该洞口指导施工，准确放样，测出洞　门位置，然后进行刷坡，尽量减少开挖，少破坏原状　地貌和植被。仰坡以１：０．５的坡度，边坡以１：０．３　坡度放线。采用松动弱爆破和人工风镐自上而下分　层开挖，分层高度２～３ｍ，清除边坡危岩。为保证洞　口地段边仰坡稳定和顺利进洞，实现“早进晚出”的　原则，采用３ｍ长的　２２普通砂浆锚杆，按照１５０ｃｍ　×１５０ｃｍ梅花形布设；　８钢筋网片，网格２０ｃｍ×　２０ｃｍ，配合锚杆布设；喷射混凝土１０ｃｍ厚对边仰坡　防护加固。进洞前先施工　５Ｏ注浆导管超前支护。　为确保安全，增设套拱进洞（图１，图２）。　２．２左线出口　左线出口处，覆盖层较薄，岩石外露面积较大，　以强风化闪长岩为主，灰黄色，节理裂隙发育，以张　节理为主，岩体破碎，呈碎状松散结构，岩芯呈碎石　状。植被较稀少，以草本植物为主，伴有灌木丛。　图３左线出口进洞后洞口图　为了确保“零开挖”，尽量保留原地貌和植被。　根据地形地貌，征得业主和监理同意，将原进洞桩号　从ＺＫ２１０＋２０９，移至ＺＫ２１０＋２１３．５，暗洞加长，明　洞缩短，减少了刷坡的土石方量和边仰坡支护工程　量，减少了对地貌和植被的破坏，提早进洞。为工程　的顺利竣工，创造了一定的有利条件（图３）。　２．３右线出口　右线出口处在山谷中，三面环山。由于常年雨　水冲刷而形成的冲沟，覆盖层较厚，上部以坡积土为　主，夹杂碎石和块石，下部以碎石和块石为主，伴有　粉状砂土。自身承载力差，刷坡不能成形。而且植　被非常茂密，以灌木、藤蔓类植物为主。　原设计桩号ＹＫ２１０＋０９５￣ＹＫ２１０＋０８５为半　明半暗，然而在开挖中，挖至桩号ＹＫ２１０＋０７４拱顶　标高下４ｍ，依然是坡积碎石土。因而我部申请变　更，在业主和设计代表同意下，采用挖掘机自上而　・　１０・　２００８年第２期（总第６２期）　下，分台阶贴岩面刷坡。每一台阶高２～３ｍ。从刷　坡外露岩石来观察：强风化闪长岩，灰黄色，原岩结　构部分破坏，节理裂隙发育，以张节理为主，岩体破　碎，呈碎裂状松散结构，岩芯呈碎石状，岩体稳定性　差。因而，采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土支护。锚　杆采用３ｍ长　２２普通砂浆锚杆，按１５０ｃｍ×　１５０ｃｍ的间距梅花形布设；钢筋网片采用　８×２０×　２０ｃｍ，布设范围和锚杆施作范围相配合；喷射混凝　土厚１０ｃｍ进行支护加固。而且，山势比较陡，采用　小导管进洞，增设模筑混凝土套拱加强安全支护　（图４）。　图４右线出口边仰坡刷坡加固图　３右线出口进洞方案分析　右线出口以坡积土及碎石为主，中间夹杂大量　大粒径裸石，又有砂质性土层，地质条件复杂，覆盖　层７～１５ｍ厚。植被茂盛，以灌木、藤蔓类植物为　主，则说明坡积土中含水量大，而且有小股径流。　在这种地质条件下，考虑到安全进洞和环境保　护，我部初步制定三种方案：ａ．地表注浆；ｂ．长管棚　进洞；Ｃ．明挖，卸载。然而，对于“地表注浆”，存在着　以下三方面问题：ａ、坡积土及碎石相当松散，卡钻，　成孔难；ｂ、下部为粉状砂土，水泥浆的稠度怎样控　制及工程量太大；ｃ、导管只能进到碎石层，不能完全　满足工程要求。因而不能采取“地表注浆”。对于长　管棚进洞，也存在几点问题：ａ、坡积土及碎石相当松　散，卡钻，成孔难；ｂ、碎石中伴有大量裸石，长管棚　难以施作；ｃ、裸石粒径大，重量大，则要求支护强度　要高。因而不能采取长管棚进洞的方案。当然，对　于明挖、卸载也存在一定的难度，比如开挖方量大，　开挖作业面高等问题。相比之下，只有明挖、卸载可　行。　当然．从环保角度讲，首先应考虑到地表注浆，　然后大管棚进涧。然而此地段，山势陡峻，碎石土层　维普资讯 http://www.cqvip.com

徐青等那下湾隧道进洞方案比选及分析　没有自承能力，还有在岩体表面有小股地表径流。　覆盖层厚，自重大。因而暗进方案工艺高，施工难度　大。而从安全角度考虑，明挖卸载，安全系数高，支　护工艺简单方便，而且对地表径流的处理也方便。　５设想　若采用密排小导管接大管棚亦可以满足“暗进”　要求，其特点为：　ａ．利用密排小导管接大管棚既能起到插板的支　在雨季来临之前，施做好天沟截水，然后施作导流　槽，将水导人排水沟，再由排水沟流人洞外排水沟。　加长明洞，然后回填土，使其尽量符合原地貌　（图５）。　护作用，又能充分利用管棚作为地质超前探测，超前　支护，超前引流导水，为小导管的注浆提拱条件。　ｂ．在碎石土层、坡积土层采用风动凿岩机施做　超前小导管及管棚占用空间小，可投入机具多，施工　图５右线出口进洞后洞口图　４其余三个洞口进洞方案分析　４．１　进口　进口覆盖层为角砾碎石土和砂质粘土，相对于　右线出口覆盖层薄，因而在施作完天沟后，只对仰坡　进行局部锚杆挂网喷浆支护，小导管加套拱进洞，减　少了洞口的开挖量，节约了时间，满足了“零开挖”的　设计要求，有利于保持原地貌，在一定程度上保护了　自然坡体及植被。　４．２左线出口　左线出口，岩石外露明显，所以采用暗洞加长，　明洞缩短，将进洞桩号由ＺＫ２１０＋２０９延伸至　ＺＫ２１０＋２１３．５。仰坡局部锚杆挂网喷浆支护，小导　管加套拱进洞，大量减少了洞口开挖量，提早了进洞　时间，坚持“早进晚出”原则，尽量不动或少动原山　坡，保持了原自然坡体及植被。　效率高。　Ｃ．密排小导管注浆后能连成有效支护和止水壳　体。　ｄ．将大面积涌水转为管棚口或个别部位集中出　水，在管棚口或集口出水点接导水管改善了施工环　境，尤其是冬季施工中。同时为下一步开挖、支护创　造了条件，特别是保证了喷混凝土施工质量。　６语结　那下湾隧道位于北秦岭～祁连山造山带的结合　部位，属于典型的复合式大陆造山带，地质复杂，岩　体构造裂隙均较发育，节理呈张开～微长状。在施　工中，既要考虑环境保护，又要安全进洞，因而采用　“暗进”或“明挖”的进洞方式，需要根据具体情况。　若岩体覆盖层薄，尽量采取“暗进”的进洞方式，在保　证施工安全的前提条件下，尽量不去破坏原地貌和　植被；若岩体覆盖层比较厚，可以采用“地表注浆”进　行加固，然后超前大管棚进洞；若岩体覆盖层较厚，　而且是碎石土层，夹杂大量大粒径裸石，如那下湾隧　道右线出口，则需要考虑“明挖”，地表加固的进洞方　案。　随着国家高速路的大量修筑，再加上人类越来　越重视的环保意识的增强，“见山开洞”已成为一种　必然。所以，“零开挖”式安全进洞，成为山岭隧道施　工组织设计及进洞方案的首选。采用“暗进”或“明　挖”还是要根据具体情况，设计和指导施工。　・　１１　・