山區公路隧道單向出洞方式施工技術

王 遠 奇

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

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山區公路隧道單向出洞方式施工技術

王 遠 奇

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

簡述了隧道施工中單向出洞方式的優點，并以云南省富龍高速公路平耶隧道為例，從施工動態設計、輔助措施、開挖方式等方面，探討了單向出洞的施工關鍵技術，指出該技術加快了施工進度、節約了投資、提升了洞口形象。

隧道，單向出洞，暗洞，管棚

0 引言

隧道洞口一般穿越山體表層，周圍巖石往往風化極為嚴重，巖體強度低，穩定性差。洞口處于淺埋地段時圍巖常破碎松散，難于成拱。同時，受地形影響洞口段常存在偏壓現象，且地表水的下滲對洞口圍巖的穩定性影響較大。此外，洞口施工極易受地理環境影響，施工人員和設備安全風險較大。因此隧道洞口往往是施工困難地段，也是整個隧道工程施工的關鍵，將直接影響到工程施工工期和施工安全[1，2]。隨著高速公路的發展，隧道洞口的景觀工程設計已經提升到了一個前所未有的高度，土建工程進行隧道施工的進出洞方案將直接與之相關，施工方案如果選取不合理，洞口自然坡體的穩定性及原生地貌就會受到破壞，再無法實現“無為更有為”及“不破壞就是最大保護”的自然之美。相關規范和指南要求隧道進洞要執行“零開挖”進洞理念，遵循“早進洞、晚出洞”施工原則，盡可能避免對山體大挖、大刷或擾動[3]。但是實際施工過程中，因地勘資料不準確，設計方案無針對性，管理者重視程度不足，勞務隊野蠻施工等因素影響，致使洞口面目全非，甚至人為引發地質災害、發生安全事故、增加投資、延誤工期等失敗案例不勝枚舉。

相關指南要求采用單向開挖的隧道，出洞前開挖不少于30 m或不小于洞口超前管棚長度，嚴禁在隧道洞口處貫通[4]。但鑒于部分山區隧道的洞口設置在懸崖、陡坡之處，工程施工時各施工要素很難就位，不具備進洞條件。本文以平耶4號隧道單向出洞方式成功出洞為案例，對山區隧道單向出洞施工關鍵要點及合理性進行簡要介紹。

1 單向出洞方式簡述

當隧道一端洞口處于陡峭、臨崖、偏壓等地質條件較差，施工困難時，選用單向出洞法，即單向掘進至距出洞口20 m～30 m處時，通過動態設計調整支護參數、采取三臺階七步開挖法或三臺階環形開挖預留核心土法化大斷面為小斷面、延長超前小導管的搭接長度和嚴格注漿等施工措施，可以從洞內向另一端洞口直接出洞。單向出洞方式主要具有以下優點：

1)節約投資。

可以節省新增一個開挖面需增加的風、水、電、駐地建設費，以及施工機械、二襯臺車等一整套設備費用。

2)加快施工進度。

從邊、仰坡開挖防護，截水溝施作，導向墻與管棚施工，直至具備進洞條件，至少可以節約7 d～10 d時間。

3)減少人工痕跡。

通過選擇合理的明暗交界里程，延長明、暗洞，優化洞門的結構形式，減少邊仰坡的開挖量，有效地避免對洞口的擾動與破壞。

2 單向出洞案例

2.1 工程概況

平耶4號隧道右幅長457 m，最大埋深81 m，圍巖以中～全風化硅質巖為主。原設計采用套拱加長管棚進洞方法，設計有7 m的明洞，端墻式洞門。

2.2 選用單向出洞法出洞

平耶4號隧道進口端(富寧端)洞口植物以高大喬木為主，植被茂盛，生態環境優美，一旦大面積破壞，很難恢復。進口端洞口地勢陡峭，機械設備很難就位，施工難度大。洞口又位于本項目唯一的進場便道上方，即便能從該端進洞，也勢必對進場便道的運輸造成非常大的影響。經綜合考慮，從出口端(那坡端)進洞后采用單向出洞方法出洞。

2.2.1 施工過程中的動態設計

從出口端開挖掘進至YK12+712處時，埋深約為6 m，掌子面圍巖以中風化硅質巖為主，松散，整體穩定性隨埋深變淺逐漸變差。超前地質預報與監控結果表明，YK12+712～YK12+692段圍巖從中風化逐漸往全風化過度，自穩能力差，且按照SF5a施工完初期支護的YK12+712～YK12+720段拱頂沉降位移速度平均約為4 mm/d，累計沉降量達11 cm。為了確保安全出洞，避免因拱頂沉降和凈空收斂過大導致塌方冒頂或初期支護侵限，及時施作了YK12+712～YK12+720段的仰拱；YK12+712往小里程方向施工時，將預留沉降量由原設計的15 cm調整為20 cm；并加強支護形式：將原設計縱向間距為60 cm的Ⅰ18工字鋼調整為間距50 cm的Ⅰ20a工字鋼，φ25中空注漿錨桿間距相應由原設計的100 cm×60 cm(環×縱)調整為100 cm×50 cm(環×縱)，防水鋼筋混凝土二次襯砌厚度由原設計的50 cm調整為60 cm，確保后沉降和凈空收斂速率得到了有效控制。

2.2.2 輔助措施用超前小導管代替管棚

考慮到從洞內往洞外施工管棚，管棚機工作空間有限，管棚的角度很難掌控，施作的管棚很難達到預期的效果，因此從出口端開挖掘進至YK12+712處時，將輔助施工措施由原設計的管棚調整為超前小導管，即采用每環45根3 m長(環向間距30 cm)的φ42×4 mm超前小導管作為輔助施工措施，每2榀施作一環，搭接長度為2 m，嚴格按照設計注漿要求進行注漿。

2.2.3 開挖方法采用三臺階環形開挖預留核心土法

為了確保施工安全，開挖至YK12+712處時，將開挖方法由上下臺階開挖調整為三臺階環形開挖預留核心土法，嚴格控制開挖進尺，每循環開挖榀數不得超過2榀，并及時將初期支護閉合成環。施工至距出洞口小于10 m時，拱部開挖盡量用人工或挖掘機開挖，避免放炮或進尺過大致使塌方冒頂和洞外的浮石滾至進場便道造成安全事故。

2.2.4 延長明、暗洞

在邊仰坡高速不大于3 m～5 m處出洞時，可以減少邊仰坡的開挖及防護數量，以防破壞洞口的穩定性和原生植被[5,6]。平耶4號原設計的明暗交界里程為YK12+692,但經實測地面線，YK12+692處的埋深為4.92 m，YK12+684.5處的埋深為3.2 m，因此選取YK12+684.5處作為明暗交界位置，并將YK12+692～YK12+682.5段由原設計明洞調整為暗洞施工。原設計岜洪4號大橋與平耶4隧道之間有1.46 m的路基，具有延長明洞的條件，因此延長明洞至YK12+682.5處。經延長明、暗洞后，洞口幾乎無邊仰坡開挖量，施工過程中加強了對洞口植被的保護，真正做到“不破壞就是最大的保護”。

2.2.5 端墻式洞門調整為明洞式洞門

平耶4號隧道右幅原設計的洞門為偏壓墻加端墻式洞門，根據現場情況延長了明、暗洞后，洞口邊仰坡，洞口的植被得到了最大程度的保護。為了較少人工痕跡，與周圍自然景觀相協調，將洞門結構形式調整為簡潔輕巧的直切式洞門[7]。

2014年8月16日，平耶4號隧道右幅采用單向出洞方式順利貫通，貫通誤差滿足設計與規范要求，洞口的邊仰坡及植被得到了最大程度的保護。平耶4號隧道右幅順利單向出洞，為其余平耶隧道群的出洞積累了經驗，后續施工的平耶1號～3號隧道均采用單向出洞法成功出洞。

3 結語

當隧道洞口受坡陡、臨崖、偏壓、地質條件差等環境因素影響使施工機具難以就位或難以形成開挖面時，鑒于工期、投資以及洞口的自然景觀的保護等各方面的優勢，可以選用單向出洞法出洞。云南省富龍高速公路平耶隧道群通過采用單向出洞法出洞，明顯縮短了工期，節約了投資，也在很大程度上保護了隧道口的原生植被，實現洞口美學上的“無為更有為”及“不破壞就是最大的保護”等理念。此方法可供其他類似的隧道施工參考，特別是山區的中、短隧道施工。

[1] 楊林德.公路隧道施工手冊[M].北京:人民交通出版社,2011:235-242.

[2] 洪開榮.山區高速公路隧道施工關鍵技術[M].北京：人民交通出版社,2011:15-16.

[3] JTG F60—2009，公路隧道施工技術規范[S].

[4] 公路隧道施工標準化指南[M].北京：人民交通出版社，2012：18-19.

[5] JTG/T D70—2010，公路隧道設計細則[S].

[6] 徐加民.隧道出洞的設計與應用[J].鐵道工程學報，2015(3)：73-76.

[7] 王夢恕.中國隧道及地下工程修建技術[M].北京：人民交通出版社，2010：58-62.

Construction technology of unidirectional unkennel of mountainous highway tunnel

Wang Yuanqi

(CollegeofCivilEngineering,NortheastUniversityofForestry,Harbin150040,China)

The paper briefly describes merits of unidirectional unkennel method in tunnel construction, taking Pingye tunnel on Fulong highway in Yunnan province as an example, starting from aspects of construction dynamic design, auxiliary measures, and excavation methods, it explores critical unidirectional unkennel construction technologies, and finally points out that: the construction technology speeds up construction schedule, saves investment, and improves tunnel entrance image as well.

tunnel, unidirectional unkennel, dark cave, pipe-shed

1009-6825(2016)13-0189-02

2016-02-26

王遠奇(1993- )，男，在讀本科生

U455

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