高速公路隧道環保進洞新理念的設計應用

王輝

【摘 要】在山區復雜地形和地質條件下，合理選擇隧道洞口位置與進洞方式是保護環境、保證施工順利、安全運行、節約工程造價的重要條件。隧道進口洞口應注意各種安全措施，并注意隧道內的環境保護。基于此，文章簡要說明了隧道環保進洞設計理念含義，列舉了高速公路隧道環保進洞施工要點，最后說明了環保進洞方案的設計應用。

【關鍵詞】公路隧道；進洞方案；環境保護；新理念

在設置人工構造物時，應考慮減少隧道環境因素，隧道洞口開挖必須減少土石方的開挖，在隧道洞口施工中，應避免大型人工槽，隧道洞口應盡早進入洞口，有效解決隧道洞口病害，保護隧道自然環境，施工結束后隧道洞口要看不到較大的邊坡，才能夠認為達到了環防護爆破的預期目的。作為土木工程設計者，應從多個方面考慮隧道環境入口的設計理念。

一、隧道環保進洞設計理念含義

我國是一個有著獨特國情的發展中國家，施工項目準備時間短，進度緊湊，環保理念主要體現在施工過程和施工方案上采取環保措施上，這對于隧道環保隧道的設計和施工技術來說也是同樣的。如何確定隧道環保隧道的設計理念，通過以往高速公路設計與施工中許多單位的探索和實踐，認為環保隧道的設計理念是尋找合適的工程措施和交流，通過連貫的設計和施工理念來保護環境，主要體現在對建筑污水的有效控制、噪聲等方面，隧道洞口邊仰坡高度在可接受的區域內，在隧道開挖輪廓以外無多余的開挖甚至于零開挖，自然環境的破壞被減少到最低程度隧道開挖外沒有開挖過多，甚至沒有開挖，減少自然環境的破壞。

二、高速公路隧道環保進洞施工要點

（一）隧道平縱線形與地形的協調性

隧道主要位于山區，地形復雜多變。隧道的位置與多個因素有關：相鄰端的土石方平衡，避免了惡劣的地質條件，隧道洞內外的線型一致，自然排水方向，洞內最大縱坡限制及彎道半徑限制等。隧道平縱線形與地形的協調性主要是指隧道洞口位置最好與地形等高線正交或基本正交，在可能條件下從山坡的坡面進洞，避開從山谷進洞。隧道與地形等高線正交，則左右側進洞前路基邊坡開挖高度基本相近，進洞后隧道結構受力均衡，開挖方便；隧道在山坡，高出山腳可以避免水的危害，同時可以保持自然水系的完整。這種前提下，實施環保進洞施工比較容易達到目標。

（二）隧道洞口區域的地形坡度

隧道洞口區的地形坡度是隧道施工的一個重要考慮因素。隧道地形坡度大，則確定隧道暗洞進洞位置明確，在進洞前路基邊坡少開挖，甚至零開挖的情況下就有可能考慮隧道進洞，這種地形一般地質條件較好，邊坡穩定性強，但需要防止突然性崩塌等自然災害。如果地形的坡度小，隧道需要穿過一個長的切割區域以具有一定厚度的覆蓋物，一般來說，其地質條件不是很好，隧道暗挖成洞困難，需要進行地表加固。對于環境保護設計，可以在路塹段修建較長的開路塹，然后填筑洞頂，恢復自然景觀，但工程造價高。

（三）隧道洞口區域的地質條件

隧道洞口區地質條件是隧道施工中需要考慮的關鍵因素。如果地質條件好，無論建設單位如何建設，都不會有大問題。在不增加工程造價的情況下，實現環境保護的設計理念是可能的。然而，如果地質條件較差，環境保護建設和開挖困難。在這種情況下，隧道的結構安全是建設單位需要首要考慮的，在設計中需要采取許多措施，如邊坡卸荷、注漿加固、回填，以確保隧道結構的安全。

三、環保進洞方案的設計應用

（一）明半暗進洞方式

結合地形、地質條件，在多個洞口采用半明半暗的進洞方式，圖1所示為半明半暗襯砌結構，施工工序為：第一，鋼拱架與路線方向垂直，即半明半暗進洞；第二，先開挖一半明洞，對邊、仰坡進行防護；第三，立鋼拱架（拱架與路線方向垂直），拱架一端抵住基巖，并在基巖面打設3根鎖腳錨桿（或小導管）與鋼拱架焊接牢固，拱架另一端（拱腳）落于完整基巖上；拱架之間用縱向連接筋連接；第四，澆筑護拱，在拱架內側搭設小模板，拱架外側澆注鋼筋混凝土耳墻，與鋼拱架整體澆注，形成鋼筋混凝土護拱；第五，反壓回填，當混凝土護拱達到一定強度后，在耳墻內回填碎石土，在表面做好放排水，同時加強護拱底部的臨時支撐；第六，最后進行隧道暗洞部分的開挖，開挖注意分上下臺階開挖，短進尺，弱爆破，管超前，鋼拱架及時封閉成環。

（二）接斜交進洞方式

接斜交進洞方式不修筑露空側混凝土套拱，鋼拱架采取異型斷面，適用于仰坡較陡隧道，且山體與路線交角。施工中要先對坡面進行超前預加固，開挖后第一榀鋼拱架緊貼巖面，通過10到20米過渡段，將斜向布置的異型鋼拱架逐漸調整為與路線正交的標準斷面。

（三）“零開挖”進洞方式

傳統的隧道進洞一般是采用拉槽的方式，在洞口范圍內，自上而下刷邊仰坡，并進行噴錨等措施防護，在保證洞口穩定和有一定覆蓋層厚度的情況下，采取開挖上弧導方式進洞，開挖形成的邊、仰坡均較高。“零仰坡”開挖進洞方法是指根據洞口處山體的自然坡度，確定最小刷坡線或盡量不刷坡，統稱零開挖，利用護拱（在不開挖山坡腳土體的情況下，洞口范圍兩側開槽，在槽內施作工字鋼拱架并澆筑混凝土，作為臨時襯砌支護）創造進洞條件來保證安全快速進洞施工的一種方法。采用這種方法，與傳統方法相比，也并不是完全不刷坡，但其邊仰坡均較低，這樣縱向土壓力大大減小；同時洞口淺埋段增加了，對淺埋段的處理是此法成敗的關鍵因素之一。

在某些圍巖比較差的情況下，洞口暗挖施工費用很高，經過技術經濟比較后可采取明挖回填修筑明洞、最后恢復植被的方案，特別適于南方氣候適宜、植被恢復很快的地區。“零開挖”進洞方式在歐洲比較通用，認為挖深大一些（一般為10到15米），有利于部分垂直荷載的傳遞，地質情況也會變好一些。他們多把精力和工程措施花在洞口前邊仰坡開挖所需的支擋結構上，一般是采用帶錨索的鋼管樁擋墻或長錨桿、錨索加固邊仰坡，明洞較長，最終恢復起來同侶導的零邊坡是一致的，相當于降低了淺埋段開挖風險。

（四）內反向擴挖法

由于地形較陡或臨近公路，為降低邊仰坡開挖高度，避免對既有道路的影響，有些短隧道還采取了單端掘進，由洞內向外擴挖形成洞口；也有由于洞口場地狹小，采用小斷面進洞再反向擴挖形成洞口的進洞方式。不管是由單端掘進由洞內向外擴挖，還是先小斷面進洞，在臨近洞及出洞后均需采取相應的加固支護措施。

四、結束語

綜上所述，隧道設計人員必須具有環保進洞的設計理念，應用多種多樣的隧道環保進洞的方式，盡量較小因施工而給環境帶來的危害，為我國的可持續發展目標而不斷奮斗。

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