公路隧道洞口施工與環(huán)境保護(hù)研究現(xiàn)狀與展望

摘 要:結(jié)合和工程實(shí)例，對(duì)“等價(jià)點(diǎn)”直接劈破進(jìn)洞和“零開(kāi)挖”進(jìn)洞兩種施工方法、理念和對(duì)環(huán)境的影響程度進(jìn)行對(duì)比介紹。并著重闡明“零開(kāi)挖”自然進(jìn)洞施工理念、施工方法和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞:零開(kāi)挖 環(huán)境 洞門

中圖分類號(hào):U455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)07(b)-0144-01

1 直接劈坡進(jìn)洞

過(guò)去，為了節(jié)省工程投資，施工過(guò)程中往往從經(jīng)濟(jì)方面考慮的比較多，把隧道洞口位置選定在所謂隧道與路塹邊坡的造價(jià)等價(jià)點(diǎn)上。其理由是每米路塹的造價(jià)是隨著路塹的挖深增大而顯著增大的，當(dāng)路塹挖深達(dá)到某一程度時(shí)，其每米造價(jià)就會(huì)與每米隧道的造價(jià)相等，甚至超過(guò)。因此，認(rèn)為在兩者造價(jià)相等的點(diǎn)就是路塹轉(zhuǎn)入隧道最經(jīng)濟(jì)合理的點(diǎn)。

這種單純從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來(lái)判斷的進(jìn)洞方法，往往定出的隧道偏短，洞口縮入山體內(nèi)很深，路塹挖深十分大，邊坡及仰坡很高。運(yùn)行后，又會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)滾石掉塊，危及行車安全，災(zāi)害嚴(yán)重時(shí)，不得不再修明洞接長(zhǎng)隧道，保護(hù)行車安全。這種方法往往與最初節(jié)省成本的出發(fā)點(diǎn)相反，不但不能節(jié)省工程費(fèi)用，反而增加了后期投資，還對(duì)施工和運(yùn)營(yíng)造成了后患。環(huán)境方面，直接劈坡進(jìn)洞，形成又陡又高極不穩(wěn)定的仰坡，往往在雨季出現(xiàn)大垮大塌現(xiàn)象，有的甚至不可收拾，需要補(bǔ)做龐大的邊坡防護(hù)工程，由于洞口位置往往處在坡腳的山體堆積層，地質(zhì)條件較復(fù)雜。施工過(guò)程中邊仰坡的開(kāi)挖很容易破壞山體平衡，造成滑坡坍塌等地質(zhì)病害，邊、仰坡的開(kāi)挖對(duì)地表植被的破壞是很難修復(fù)的。一條隧道的碴體往往上萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)立方，由于圍巖的不同，碴體性質(zhì)的不同，如有軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石等分類，除部分堅(jiān)石經(jīng)破碎作砼集料利用外，有相當(dāng)一部分棄碴被廢棄。在棄碴過(guò)程中施工單位受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)，再加上建設(shè)業(yè)主重視工程質(zhì)量和進(jìn)度，環(huán)境意識(shí)較差，往往會(huì)出現(xiàn)亂倒、亂棄廢碴的問(wèn)題。

直接劈坡進(jìn)洞的施工方法嚴(yán)重背離了隧道施工過(guò)程中“保護(hù)圍巖，愛(ài)護(hù)圍巖的”的理念，對(duì)洞口遺留圍巖造成損傷引起松弛。

2 “零開(kāi)挖”自然進(jìn)洞

零開(kāi)挖自然進(jìn)洞的施工方法是基于隧道施工“愛(ài)護(hù)圍巖”“內(nèi)實(shí)外美”“重視環(huán)境”“動(dòng)態(tài)施工”的理念上提出的隧道施工方法。

2.1 進(jìn)洞方案

2.1.1 地表預(yù)加固后進(jìn)洞

對(duì)不良地質(zhì)，不利地形條件，可考慮預(yù)先地表預(yù)加固，超前預(yù)加固，反壓回填與擋護(hù)常用方法為通過(guò)地表注漿加固及抗滑樁等綜合措施對(duì)滑坡體進(jìn)行處理后，使隧道得以安全進(jìn)洞，保護(hù)了地表原生植被，避免了清理滑坡所造成的環(huán)境破壞和后期運(yùn)營(yíng)隱患。

2.1.2 減少進(jìn)洞邊坡開(kāi)挖長(zhǎng)度

為了降低邊坡開(kāi)挖高度，可根據(jù)地形地質(zhì)條件，在確定施工及運(yùn)營(yíng)安全的前提先通過(guò)放陡邊坡，減少臺(tái)階數(shù)量;縮小明洞外側(cè)寬度，減小臺(tái)階寬度以及將邊坡與仰坡形成弧形順接等多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn);也可考慮在暗洞處設(shè)置棚東等完善防護(hù)體系，美化景觀設(shè)置。

2.1.3 仰坡開(kāi)挖盡早進(jìn)洞

仰坡開(kāi)挖，可由洞門處向暗洞方向循序漸進(jìn)，視圍巖的地質(zhì)情況，盡早進(jìn)洞，努力實(shí)現(xiàn)“零開(kāi)挖”，同時(shí)還應(yīng)強(qiáng)調(diào)仰坡的防護(hù)，應(yīng)最大限度地減少(或降低)噴射混凝土的范圍和高度。

短隧道提倡單向掘進(jìn);對(duì)于500m以下中短隧道，在不影響工期的前提下，可選擇進(jìn)洞條件好的洞口單項(xiàng)進(jìn)洞，而不提倡對(duì)向掘進(jìn)，通過(guò)實(shí)施單向進(jìn)洞(小導(dǎo)洞出洞)避免了重復(fù)臨建對(duì)原生地表的擾動(dòng)和破壞。

側(cè)向進(jìn)洞;在常規(guī)進(jìn)洞方案無(wú)法作業(yè)時(shí)，若側(cè)向距離較短且有條件時(shí)也可以考慮側(cè)向進(jìn)洞。

斜交進(jìn)洞;軸線與等高線斜交，地質(zhì)條件許可的，可采用順應(yīng)地形的斜交進(jìn)洞方式，可根據(jù)地形地質(zhì)條件，通過(guò)實(shí)施不等長(zhǎng)導(dǎo)坑型護(hù)拱以及反壓回填等辦法進(jìn)洞，最大限度地保護(hù)了原生植被及坡體，生態(tài)效應(yīng)十分顯著。

設(shè)置前置式洞口提前進(jìn)洞;在經(jīng)過(guò)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)比較后，盡可能采用“前置式洞口工法”，即在洞外不開(kāi)挖山腳土體的情況下，采用兩側(cè)開(kāi)槽逐榀施作工字拱架，隨著鋼拱架推進(jìn)逐漸“親吻”山體，拱架間以縱向鋼架連接為整體澆筑混凝土形成臨時(shí)初襯，在進(jìn)洞前以臨時(shí)襯砌成洞，回填反壓后再進(jìn)行內(nèi)挖法施工。

在以上自然進(jìn)洞開(kāi)挖方法運(yùn)用的過(guò)程中應(yīng)同時(shí)注意施工前期的降水，必要時(shí)采用管棚護(hù)頂，拱部預(yù)留核心土弧形開(kāi)挖，以避免開(kāi)挖掌子面拱頂斜上方滑落，坍塌，掏空現(xiàn)象出現(xiàn)，鋼拱架掛網(wǎng)噴射混凝土初期支護(hù)應(yīng)盡快閉合成環(huán)，早做二次襯砌的總體進(jìn)洞方案。即襯砌總體進(jìn)洞，再進(jìn)行進(jìn)洞整體開(kāi)挖的方針。

2.2 洞口位置的選擇

“零開(kāi)挖”自然進(jìn)洞施工過(guò)程中洞口位置的選擇也對(duì)工程的順利進(jìn)行起著決定性的作用，洞口位置的選取應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

洞口應(yīng)盡可能的射在山體穩(wěn)定、地質(zhì)較好、地下水不太豐富的地方。盡量避開(kāi)崩塌、滑坡、巖堆、巖溶、流砂、泥石流、鹽巖、多年凍土、雪崩、冰川等對(duì)結(jié)構(gòu)物會(huì)造成危害的地方。

洞口不宜設(shè)在埡口溝谷的中心或溝底低洼處，不要與水掙路。

洞口應(yīng)盡可能地設(shè)在線路與地形等高線垂直的地方，使洞門結(jié)構(gòu)物不致受到偏壓力作用。傍山隧道限于地形，有時(shí)無(wú)法做到上述要求，只能斜交進(jìn)洞時(shí)，也應(yīng)該盡量使交角大一些，而且要有相應(yīng)的補(bǔ)救措施，如采用斜洞門或臺(tái)階式洞門。切記隧道中線與地形等高線平行。

當(dāng)隧道附近有河流、湖泊、溪水等水源時(shí)，洞口標(biāo)高應(yīng)在洪水位安全線以上，以防洪水倒灌進(jìn)隧道。

若進(jìn)洞處巖壁陡立，基巖裸露，則最好不刷動(dòng)原生坡面。

3 結(jié)語(yǔ)

從“等價(jià)點(diǎn)”進(jìn)洞的施工理念，到“早進(jìn)晚出”再到“零開(kāi)挖”自然進(jìn)洞的施工理念的發(fā)展。大大減少對(duì)洞口自然破面的擾動(dòng)和破壞，完整地保留地表植被而且避免了大挖大刷引起的邊仰坡坍塌等工程病害，落實(shí)了施工運(yùn)營(yíng)的安全，還在一定程度上節(jié)約了建設(shè)成本。尤其對(duì)地質(zhì)環(huán)境較復(fù)雜的山體，地質(zhì)水文條件差的隧道洞口施工具有普遍的使用價(jià)值。符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的方針和環(huán)境友好型社會(huì)的要求。只是在理念推新的過(guò)程中由于傳統(tǒng)施工方法的粗放式管理的慣性，“零開(kāi)挖”自然進(jìn)洞的施工理念未能完全落實(shí)。

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