棚式洞门隧道进洞施工方法

罗荣辉

(四川公路桥梁建设集团有限公司， 四川 成都 610200)

1 引言

传统设计观念中，常以路堑方式设置洞门和开挖洞口，把洞门当作一个能够承受背后山体压力、不稳定边坡、保护道路免于落石危害的防护承载结构。因而在洞口设计上，大量采用端墙式和翼墙式洞门。然而，洞门的修筑，不仅改变了周边环境，破坏了既有坡体自然平衡状态，同时修筑的洞口和坡面挡墙对地区局部景观产生极大影响。这种设计理念造成洞门结构单一、形式呆板笨重，既破坏了山体的平衡状态，也破坏了既有的自然植被状态。随着人们环保意识的增强，隧道“早进晚出”的理念被越来越多的专家学者所接受。洞门设计需要把洞门安全防护功能和景观功能有机结合，突出式洞口逐渐成为主流形式，如棚式洞门。在特殊地质条件和不良地质条件下，突出式洞门能最大限度地保持原有的山体平衡和自然景观，减少洞口不利因素影响进洞安全，同时能减少隧道爆破施工对周边环境造成破坏[1]。山区公路隧道所处条件复杂，洞口段地质条件相对较差，如何保证洞口边坡的稳定和顺利进入隧道暗洞施工，是洞口段施工的关键技术。

本文结合绵-茂二级公路隧道洞口施工工程，介绍棚式洞门的工程施工优势，总结棚式洞门施工工法，为复杂地质条件隧道洞口施工提供建议。

2 棚式洞门隧道工程应用

2.1 工程概况

绵（竹）茂（县）公路全长56km，一期工程绵竹段于2009年9月开始施工，2010年“8·13”特大山洪泥石流发生后施工中断，原有设计方案进行了重新调整。目前，调整后的方案已获批并进入施工阶段。绵茂路二期工程（K11+500-K43+105）起于云湖1号隧道，止于蓝家岩隧道进口，路线全长30.681km。路线先后穿越龙门前山、中央、后山三大断裂带，隧址区地质构造及穿越断裂带情况复杂，是绵茂公路建设难度最大的一段。主要工程数量：路基挖方93万m3，填方56m3，桥梁4316.4M/31座，其中连续钢构桥2189m/13座，隧道18866m/13座，其中云湖1、2号隧道为瓦斯隧道，隧道弃渣约300万m3。

棚式洞门成功应用于自绵茂路中段控制性隧道——滴水岩隧道，隧址区在区域构造上位于四川盆地西北部的龙门山推覆构造带之大水闸推覆体南东，属龙门山断裂带中央断裂带中段，地质构造作用强烈，隧道横洞地处龙门山深度切割的高中山区，河谷深切呈“V”型谷，属中高山构造剥蚀地貌。断层发育，主要有F18、F19、F20共3条断层，其中隧道穿越F20断层，F18和F19断层位于隧道线位右侧，其中F20断层：断层走向近南北，倾向260°，倾角65°，长度大于3km，断层破碎带宽约1～2m，断面呈港湾状，有糜棱岩，炭化，具滑脱、挤压变形带和拖曳现象，断层性质为逆冲断层。受断层挤压，局部岩体较破碎,对隧道影响较大。

滴水岩隧道位于绵远河右岸山体，进出口处斜坡呈陡坡地貌，必须采用横导洞的方式进洞。

2.2 隧道横洞洞口施工方法

2.2.1 洞口常见工程地质问题

洞口施工需要解决的关键问题：由于隧道洞口段地质条件相对较差,岩层破碎、松散，风化严重,开挖进洞时破坏了山体的原有平衡状态,措施不当,极易产生坍塌、边坡失稳等问题,所以洞口施工往往成为施工的困难地段,施工中应解决如下几个关键问题:

a.地表水的治理,水是地下工程施工中产生工程事故的主要原因,滴水岩隧道横洞洞口段地势低,是地表水的汇集地方。因此,要避免地表水直接冲刷边坡和渗入洞口段地层,施工时先行施作洞顶截水天沟、有效治理地表水。

b.边仰坡的稳定,根据实际地层和地形,合理刷坡,并及时支护,保护边坡稳定,避免边坡滑落和坡脚坍塌。

c.隧道开挖后,洞口段围岩的稳定，洞口段布设监控量测点，对洞口隧道开挖围岩变化进行监控。

2.2.2 常用隧道进洞方法及优缺点

常用的隧道进洞方法如大管棚进洞方法，双层超前小导管进洞施工方法等一般用于洞口段，由于洞口段覆盖层较浅,可采用上述技术加强支护,用以加固和支护围岩，以确保安全进洞和顺利掘进，但该两种方法只能保证隧道进洞后的开挖超前支护要求，对隧道洞顶边仰坡大面积的表面岩层滑塌、落石及对洞口周边环境的影响难以消弱，且大管棚及小导管施工难度大，工期长，对施工场地要求比较高，故不适合本文所例隧道施工要求。滴水岩隧道横洞采用山体接长明洞的棚式进洞方法，利用接长明洞嵌入山坡底脚，不须要占用洞口场地，施工较容易，工期较短，能够有效保证隧道安全进洞施工。

2.2.3 棚式洞门进洞施工方法

（1）洞顶边仰坡锚喷支护：洞顶埋深30-300米，围岩组成为花岗岩，受构造影响严重， 进口仰坡高度大，时有落石、掉块，岩体节理裂隙发育，层间结合差，呈块状结构，整个山体岩石裸露，无植被覆盖。开挖洞口易产生顺层滑塌，且易产生由下往上的连带滑塌。特加强洞顶边仰坡锚喷支护，搭设50米高30米宽支架至锚喷防护最高点，由上往下逐层防护，支护参数：为保证隧道进洞挂扣安全，隧道轴线与山体岩层走向呈小角度相交，岩层一层覆盖一层，且层间结合差，重心偏向洞门左下角方向，故施做药卷锚杆均垂直于岩层，由由下往左上逐层施做锚杆，将洞顶裸露岩层一层一层锁成整体并以下部完整性较好的岩体为母体。洞顶范围共施工药卷锚杆175根，L=4米。在锚杆尾端用ф8钢筋连接成网状，表面喷射10cm厚C25混凝土。

（2）棚式洞门进洞施工方法:洞口山体仰坡较大，呈50-80度落脚至便道上，为防止放炮施工碎石砸中洞口右边5米配电设施，棚洞由山脚处往外移2米，形成棚式明洞，棚式洞门采用自身结构与山体结合的形式，明洞总长3米，支护参数为：

前2米采用18工字钢间距30cm，6榀，在明洞拱墙范围均匀布置Ф22药卷锚杆，环向间距50cm，L=4米，深入岩体，加上Ф8钢筋网片包裹工字钢内弧与外弧，拱架两侧关模砌筑挡墙长2m，高2.5m，厚1m，包裹拱架结构，同时预埋锚杆。拱脚挡墙、拱架、钢筋网片、锚杆形成自身棚洞结构，并在锚杆的作用下与山体锁为一体；后1米采用L=6米超前小导管与明洞最后一榀工字钢搭接，露天处用钢筋网片及彩钢瓦满铺并喷射砼，在超前小导管的作用下，棚式与地层连成整体，保持棚洞本身稳定，且牢牢与山体锁为一体，对洞口顶部落石及附近配电设施形成有效挡防，为隧道顺利进洞提供有力保障。

2.3 隧道施工效果评价

在施工完洞口段明洞后采用留核心土法开挖施工成功进入主洞施工,经过现场量测分析,洞顶边仰坡在开挖后稳定,棚式明洞自身稳定,该棚式进洞施工方式不仅保证了洞口的稳定,而且加快了施工进度。

3 结论

隧道进洞施工时，洞口地形复杂、地质条件较差、结构受力状态复杂，需要采用不同于隧道正洞的施工辅助措施。本文给出了接长棚式明洞法、大管棚进洞施工法、超前小导管进洞施工法等几种常用的隧道进洞施工方法，结合工程实例对地质条件复杂、难以保证隧道进洞安全进洞施工时的隧道进洞施工方法进行了分析，研究成果对类似隧道洞门进洞施工起到指导作用。

[1]周书明,任正录.大断面切削式洞门隧道进洞施工方法[J].铁道工程学报,2008,25(1):72-75.