不良地质地段隧道洞口设计

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1、62不良地质地段隧道洞口设计郑鸿英 1 金理强 1 金美海 2（1 江西省上饶市交通投资集团有限公司 上饶 334000（2 重庆交通大学 重庆 400074）摘 要：文章结合丹本高速公路道扎子隧道洞口设计情况，详细介绍了不良地质地段隧道洞口设计要点、设计上的着眼点和 问题对策。 针对洞口段地形地 质条件的复杂性，对不良地质地段隧道洞口设计进行了必要性探讨，以供同 类设计提供借鉴 。 关键词：隧道工程;洞口设计 ；不良地质地段；着眼点；对策0 前 言我国是一个多山的国家，75%的国土是山地或重丘，西部地区山地面积达 90%以上，随着西部大开发发展战略逐步实施，高速公路建设已进入新的发展时期，公

2、路隧道的建设将会进一步增加。洞口设计是隧道洞口段、洞门以及其前后道路区间的一部分等设计的总称。隧道洞口是整个隧道的薄弱环节，在设计中洞口动态与隧道一般地段的动态是不同的，有其特殊的问题。洞口设计方案的优劣直接关系到隧道的安全进洞及今后的运营安全，尤其在不良地质地段隧道洞口的设计更是需要得到充分的重视。洞口部位一般来说，地形和地质等的围岩条件都是不稳定的，且洞口段埋深小、难于形成承载拱，由于地形、地质、地下水、降雨等条件，易引发施工时的崩塌、滑动、地表面下沉、偏压、掌子面崩塌等，同时也易受落石、雪崩、泥石流等自然气象灾害的影响，如何采取优秀的设计方案和有效的施工方法对隧道的安全进洞以及今后的运营

3、安全都具有至关重要的作用。2 洞口位置的选择与设计原则PH洞 门 位 置 洞 口 位 置 开 挖 断 面 直 径1-2D3上 半 断 面一一图 1 标准的洞口段范围1、隧道洞口应选择在稳定的地层中，不宜设在滑坡、崩塌、岩堆、危岩落石、泥石流等不良地质及排水困难的沟谷低洼处或不稳定的悬崖峭壁下。2、应遵循早进晚出的原则，合理选择洞口位置，避免在洞口形成高边坡和高仰坡。3、尽量减少对岩体的扰动，以提高洞口段岩体和边仰坡的稳定性，减少地质灾害。4、隧道洞口轴线应尽量与地形等高线正交或接近正交。当不能做到正交或接近正交时应适当延长隧道，修建单压或偏压明洞，并应加强单偏压明洞的进洞措施。5、在地质条件较

4、差地段明洞宁长勿短，并应重视洞口和明洞的施工方法及程序。路线沿河傍山地段，当以隧道通过时，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄、河流冲刷和不良地质对隧道稳定的不利影响。6、做好洞口地下水、地表截排水工程。7、洞口段要根据当地条件、周边环境等考虑与周边景观的自然协调。3 洞口段设计上的着眼点和对策31 洞口段可能出现的问题和设计上的着眼点表 1问题 着眼点坡面崩塌、滑动洞口开挖和伴随隧道开挖引起的周边围岩的松弛是诱发滑动、坡面崩塌的原因。因隧道开挖有可能发生滑动、坡面崩塌时，应在隧道开挖之前、对坡面进行处理，隧道开挖时也要采用辅助工法。要特别注意防止隧道轴向滑动的对策偏压 因坡面与隧道轴线位置的

5、关系，会有偏压作用，可能产生弯矩和 很大的应力。应在洞口采取不产生偏压的对策基底承载力不足洞口段因埋深小，隧道受到全土柱的荷载作用。另外，因洞口围岩多为未固结堆积物和风化带，同时多有涌水，因此，基底承载力不足会引起地表下沉和变异。因此，要采用能提高基底承载力的工法和对策地表下沉洞口段因埋深小，承载力不足，掌子面自稳有问题等，易于产生地表下沉。在对下沉有限制的情况下，应采用相应对策，必要时要采取辅助工程和加强措施落石、泥石流、雪崩洞口段处于不受落石、泥石流、雪崩影响的位置是非常重要的，不得已时，要考虑灾害的影响，研究采取实施充分对策的措施掌子面崩塌洞口段一般围岩强度低，固结度低，同时即使硬岩也因

6、受到断层和破碎带的影响，裂隙发育，掌子面自稳性差。因此，在不能充分期待掌子面自稳时，要采用能防止掌子面崩塌的开挖方法和辅63助工程32 洞口设计中的问题和对策表 24 设计实例分析道扎子隧道道扎子隧道位于辽宁省丹东至本溪高速公路上的道扎子隧道与 304 国道立体交叉，为上、下行分离的4 车道高速公路隧道，其中右线长 350m，隧道净宽10.5m,净高 5.5m，最大埋深约 75m。因线路环境复杂，该隧道右线被迫从 304 国道路基下穿，但其进口段约 40m 为早期修建该国道时的弃渣，进口地质坡角约 300，隧道轴线与坡面呈 45 度斜交。隧道成洞面拱顶离 304 国道路面垂直距离约为 15m，

7、与 304国道水平距离约为 20m。304 国道约有 2/5 修筑于百m 的裂纹带，裂缝宽 0.3cm2cm，推测裂纹处为填挖分界线，填方侧出现沉降 2cm3cm。本设计采用了抗滑钢管桩、坡面钢管注浆加固、超前长管棚、自钻式锚杆等综合处理措施成功进洞，在保证国道安全畅通的情况下实现暗挖。 国 道钢 管 混 合 花 岗 岩钢 管刷 坡洞门桩号：+875图 2 纵断面布置图41 抗滑钢管桩为保证 304 国道的安全畅通，防止坡体滑移。进洞开挖前沿 304 国道路肩外 1m 约 20m 长范围打长度为 13m 的 2 排 1086mm 有孔钢花管注浆，梅花形布置，间距 1m，外露 1m，钢管要求深入

8、强风化花岗岩 1.5m。注浆采用水泥水玻璃浆液：水泥与水玻璃的体积比为 1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度为 35 玻美度，水玻璃模数为2.4，注浆压力保证初压 0.5MPa 1.0MPa，终压2.0MPa。注浆结束后及时清除管内浆液，并用 30 号水泥砂浆紧密填充，增加钢管的刚度和强度。注浆参数在施工中不断调整，尽量保证钢管之间浆液充填饱满，形成稳定壳体。42 坡面钢管注浆加固在抗滑钢管桩完成后，对仰坡面进行局部刷方，清除表面危石、滚石。整个边、仰坡采用423.5mm 长 6m 热轧小钢管，间距 1.5m1.5m注浆加固。钢管前端 10cm 加工成尖锥状，管壁四周钻 8mm 的压浆孔

9、，尾部 1m 不设压浆孔。注浆前以 8 钢筋网（20cm 20cm）及 10cm 厚喷射混凝土封闭坡面。为加快浆液的凝固速度，在水泥砂浆中添加 5的水玻璃（重量比） ，由于空隙率较大，注浆压力要求较低，终压不超过 0.5MPa。工艺流程： 平 整 场 地 钻 孔钻 孔 放 样 堵 塞 注 浆 孔 口 间 隙检 查 注 浆 效 果 清 孔 注 浆 管 安 放注 浆43 超前支护长管棚是对付隧道不良地质的有效手段，适合特殊困难地段，如极破碎岩体、塌方体、岩堆等地段。设计参数为：（1）超前管棚采用 1086mm 热轧无缝钢管，第一节钢管前端加工成尖锥状，钢管节长4m、6m，管节之间采用丝口连接。管棚

10、环向间距40cm，钢管沿隧道周边以外插角 1 度打入围岩。隧道同一断面处的接头数不大于 50，相邻钢管接头至少应错开 1m。长管棚由于施工时方向难以掌握，因此设计了管棚套拱以及孔口管以便固定，并且在长管棚中设计钢筋笼以增强钢管的抗弯能力。（2）注浆材料采用水泥砂浆浆液，水灰比为1：1，注浆终压控制在 0.5MPa 1.0MPa。问题对策滑坡坡面崩塌地表下沉掌子面崩塌 偏压承载力不足 备注坡面防护 O O挡墙 O O O O 偏压挡墙挖土、填土 O O O表面垂直锚杆 O O O锚索 O O抗滑桩 O O深基础、H 桩、钢管桩排水措施（地表、洞内）O O O围岩压浆（地表、洞内）O O O围岩改

11、良（地表、洞内）掌子面稳定措施 O O喷 混 凝 土 、锚 杆 、 管棚 等超前支护 管 棚 、 水 平 旋喷 等临时封闭（仰拱） O O O洞口延长、填土645 几点认识1、隧道洞口设计形式应结合地形、地质条件，以经济、适用、安全为原则而不拘一格。2、洞口不仅要满足安全性、功能性、经济性，更需达到景观协调与环境保护的要求。3、洞口工程的施工方法及程序至关重要，它直接关系到能否保证洞口边仰坡的安全及顺利进洞，由于各施工队伍的认识水平和管理水平参差不齐，施工工艺和程序不匹配，做法也较多，应此必须在设计文件中详细说明洞口施工方法，同时要求隧道施工单位及相关方面引起高度重视。4、在不良地质地段，采用超前长管棚施工工艺，提前发挥超前支护作用，可以增强施工的安全性，具有显著的经济、社会效益，作为隧道安全进洞的有效措施可以大力推广。参考文献：1JTG D70-2004，公路隧道设计规范S.2关宝树.隧道工程设计要点集M.北京：人民交通出版社，2003.3梁巍、朱光仪.碎石弃蹅地段的隧道进洞方案A.国际隧道研讨会暨公路建设交流大会论文集C.北京：人民交通出版社，2002.