[PPT]公路隧道洞口施工技术研究

1、公路隧道洞口施工技术表层岩石风化破碎浅埋施工受外界影响大地表水下渗易形成偏压进洞难前言长安大学 公路隧道过去多借鉴铁路隧道经验，为了节省工程投资，往往压缩隧道长度，导致洞口缩在山体以内很深，明堑挖方很大，边坡及仰坡很高，施工时常易发生塌方；运营后，又常有滚石掉落，危及行车 。 洞口“零开挖”是在隧道洞口施工中，通过采取一定的辅助工程措施或改变施工方法等手段，以最大限度少开挖山体，保持山体稳定、保护原生植被和自然生态。“零开挖”和“早进晚出”的施工理念是一脉相承的，只是“早进晚出”更加注重的是工程上的意义，即通过早进洞，晚出洞，减少开挖山体，保证山体稳定以及后续运营的安全。而“零开挖”不仅仅具有

2、工程上的意义，而且更重要的是环保意义，即通过减少开挖，不仅要保证山体稳定以及运营安全，还要保护原生植被与原始生态，实现工程对自然的最小破坏，达到工程与自然环境协调、和谐发展的目标。（1）大开挖进洞 过去，为了缩短隧道长度，把洞口位置选定在隧道和明堑的等价点上，洞口缩在山体以内很深，明堑挖深很大，边坡及仰坡很高 。（2）明洞进洞 当人们逐渐认识到洞口大挖大刷对于环境以及后期运营的危害后，就尽量去恢复原有的地表环境，于是出现了明洞回填的进洞形式。其施工顺序为：削坡，洞外拉槽，明洞底板灌注，施做洞身衬砌，洞顶回填，进洞施工。 （3）超前支护进洞 超前支护进洞不是单纯的依靠超前支护的方式，而是首先通过

3、加固围岩，然后结合洞内开挖以及洞内支护衬砌等综合措施，最终达到安全进洞目的的一种方法。鉴于超前支护形式的多样性，超前支护进洞也可分为很多形式，如管棚法超前进洞、小导管超前进洞、“前置洞口法”等。 原始坡面线回填土护拱纵向连接筋隧道洞口施工原则 （1）洞内施工原则 坚持18字方针“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测” ，这也是浅埋暗挖法的施工原则。另外开挖时还要注意尽量采用弱爆破或人工、机械等开挖的方式，减少对围岩的扰动。 （2）洞外施工原则 做好洞口修建前的地形、地质条件调查，提前采取措施应对不良地质灾害； 提前做好防排水系统，尤其是含水量大的地区以及雨季施工的时候； 尽量少开挖既

4、有的生态环境和植被； 在编制施工方案时，必须综合考虑周边环境、季节变化以及相关工程的协调等。长安大学 洞口施工中，为了确保结构的稳定，实现快速安全进洞，主要和三个方面息息相关：洞口超前支护和超前预加固，洞内开挖以及洞内支护。这三者相互作用，相互影响，共同保证洞口结构安全。若超前支护设置弱了，可以通过缩短开挖进尺，加强洞内支护来弥补。同样，要加快开挖进度，就必须借助强有力的超前支护和及时的洞内支护。隧道洞口施工技术长安大学 超前支护是在隧道开挖之前进行的支护，其支护方式很多，主要分为超前预支护和超前预加固。超前支护主要包括管棚加固法、超前小导管加固法、超前锚杆法、掌子面喷射混凝土封闭法、抗滑桩等

5、；超前预加固中主要指的是超前预注浆，包括地表注浆和洞内超前钻孔注浆。 超前管棚施工超前小导管超前小导管注浆地表注浆地表注浆开挖方法开挖方法全断面开挖法台阶开挖法两台阶开挖法三台阶开挖法分部开挖法台阶分部开挖法侧壁导坑法两台阶开挖法三台阶开挖法双侧壁导坑法单侧壁导坑法CD法CRD法长安大学两台阶开挖12三台阶法开挖3213）分部开挖法分部开挖法分为台阶分部开挖法和侧壁导坑法。环形开挖留核心土法（两台阶）三台阶七步开挖法CD法CD法CRD法CRD法转双侧壁导坑法双侧壁导坑法地质进洞地形进洞技术长安大学不良地质条件下进洞技术 对于不良地质条件，洞外要坚持“早发现、早治理”的原则，采取的措施主要有清除

6、坡面危石、抗滑桩等；洞内则往往是通过采取超前支护与超前预加固措施，洞内缩短开挖进尺、减少对围岩的扰动，洞内加强支护、及时封闭等综合措施来实现进洞安全。不同地形条件下进洞技术 按照洞口地形条件的不同，可将隧道进洞方法分为以下四类:正交进洞法、斜交进洞法、侧向进洞法和单向进洞法。其中正交进洞法和斜交进洞法属于正向进洞法，侧向进洞法和单向进洞法则是因为洞口缺乏进洞条件，采用“旁敲侧击”的策略，避开不良条件，选择进洞条件较好的地段进洞，然后反向开挖，变进洞为出洞。 正交进洞法斜交进洞法侧向进洞法单向进洞法正交进洞法地面等高线隧道轴线斜交进洞法地面等高线隧道轴线斜交进洞法的发展回填土石挡墙原始坡面线开挖

7、线开挖线坡面线覆盖厚度隧道轮廓锚杆体山原始坡面线挡墙回填土石护拱管棚回填土石挡墙原始坡面线开挖线开挖线管棚护拱棚洞地面等高线隧道轴线隧道洞口侧向进洞地面等高线施工便道横洞隧道轴线掘进方向侧向横洞（建成后回填）隧道进洞方向侧向横洞进洞单向进洞地面等高线隧道轴线掘进方向洞口位置洞口位置地形与地质条件 小康高速公路布设于秦岭山区，横穿秦岭山脉，南达安康盆地。境内以少土多石的中山区为主，海拔一般在4002500米之间。该区隧道洞口广布千枚岩、板岩、片岩等，有不同程度风化，普遍风化破碎，稳定性较差。苟家山隧道土石分界线102省道苟家山南口半护拱102省道挡墙潭坝四号隧道潭坝四号隧道左线出口地形半护拱施工

8、立石沟隧道洞口位置左线出口南口施工危石包家山隧道滑坡体地表裂缝岩体松散破碎潭坝三号隧道抗偏压挡墙明洞加厚至90cm厚度60cm黄龙隧道设计开挖线左线出口洞口边坡施工中的潭坝一号隧道建成中的潭坝一号隧道进洞施工总结地质进洞地形长安大学不良地质条件下进洞总结 地质方面，洞口围岩大多为风化的片岩、板岩，全线62个洞口中有46个洞口围岩属于风化的片岩、板岩，所占比例为74.2%；小康全线隧道62个洞口中有55个洞口围岩属于级，所占比例是88.7%，只有立石沟隧道、桐木隧道北口以及安沟隧道右线进口等7个洞口围岩属于级，所占比例是11.3%。长安大学不良地质条件下进洞总结 全线滑坡发育影响洞口的并不多，只

9、有包家山隧道北洞口发育有一小型滑坡，采用的措施是地表注浆法；洞口存在偏压的有苟家山隧道南口、立石沟隧道右线进口和潭坝三号隧道右线进口，采取的措施分别为修筑偏压挡墙和修筑渐变明洞。洞口存有崩塌落石隐患的有立石沟隧道左线出口，采取的措施是锚固上方岩体，同时修建反斜切式洞门。 长安大学 在洞口不良地质处理过程中，王庄隧道左线进口由于没有做到不良地质“早治理，早排除”，后来在施工中出现了塌方，从图中可以看到原山坡岩体是非常破碎的，但是施工前没有得到足够的重视，没有及时的采取措施排除隐患，造成了塌方，最后不得不用锚索加固，费时、费力，还险些酿成事故。 洞口塌方锚索加固不良地形条件下进洞总结长安大学不良地

10、形条件下进洞总结 从上表可以看出，由于小康高速公路路线处于南秦岭山脉中，此处山峦纵横，高山深谷，地形、地质条件十分复杂，为了实现“零开挖”的进洞理念，同时保证安全、快速，在施工中，除侧向进洞外，其他各种进洞方法均有使用，其中正交进洞法最多，在全线62个洞口中，有48个采用了正交进洞法，占到77.4%。这是由于多数隧道轴线与地面等高线相交角度较大的缘故，同时反映隧道选线比较成功。斜交进洞法有4个洞口，占到6.5%；单向进洞法有10个洞口，占到16.1%，这说明在一些短隧道中，当进洞存在困难时，单向进洞法不失为一种“零开挖”进洞的好方法。 长安大学不良地形条件下进洞正交进洞法斜交进洞法单向进洞法1

11、32长安大学 在正交进洞法中，隧道洞口轴线与地面等高线相交角度角度最小者40，平均角度达到了69.1，将近70。正交进洞法一般采用的是“护拱法”。 “护拱法”是在隧道洞口修筑之前，开挖施工槽，然后提前修筑护拱，如果有必要，则施作超前管棚、小导管等，然后开挖进洞的方法。护拱法施工顺序管棚施工顺序支立钢拱架导向管安装架设模板模板施工完的护拱施工完的护拱管棚施工管棚施工洞口开挖明洞回填斜交进洞法 表3.6是小康隧道洞口斜交进洞的统计表，从表3.6中可以看出，斜交进洞的最大角度是40，最小角度30，平均角度33.8，采取的措施是顺应地形，修筑挡墙“半护拱”或无挡墙“半护拱”进洞。长安大学“半护拱”法施

12、工顺序：锚杆体山原始坡面线挡墙回填土石护拱管棚隧道轴线初始护拱半护拱挡墙半护拱法施工图半护拱法施工图无挡墙半护拱开挖线锚杆体山原始坡面线回填土石护拱管棚 在小康高速公路隧道洞口的修建过程中，也出现过失败的例子，如滚子沟右线出口，在与地形斜交的情况下，洞口位置没有前伸，造成左侧边坡刷坡很高，加之岩体破碎，防护非常困难，也给以后的运营留下了安全隐患。 洞口位置过于靠里边坡防护施工单向进洞 从表3.7可以看出，单向进洞隧道原始地表坡度均较大，只有档亚子隧道右线进口是30，其余均在40以上，平均坡度达到了46.5，表明洞口地形是处于坡高谷深、地形险峻的地段。而且隧道平均长度不大，为150.8m，这样就

13、保证了即使单向开挖也能满足工期要求。所以单向进洞一般适用于一侧进洞困难，隧道长度不大、工期要求不紧的情况。 长安大学 单向进洞法尽量采用小导洞出洞，而后扩挖的方案，这样可以最大限度的保证出洞施工安全。小导洞出洞侧向进洞结论（1） “护拱法”是隧道洞口修筑之前，适当开挖施工槽，提前修筑护拱，如果有必要可施作超前管棚、小导管等，然后开挖进洞的方法。经小康高速公路隧道实践表明，“护拱法”是解决山岭隧道“零开挖”的有效方法。（2） “半护拱法”是在隧道洞口轴线与地面等高线斜交时，受地形限制，也为了减少开挖，护拱只做拱部一部分，将护拱基础修筑在稳定基岩上，然后开挖进洞的施工方法，可以最大限度的适应地形变

14、化，减少洞口开挖量。（3）对于不良地质条件，洞外要做到“早发现、早排除”，采取的措施主要有清除坡面危石、抗滑桩等；洞内则往往是通过采取超前支护与超前预加固措施，洞内缩短开挖进尺、减少对围岩的扰动，洞内加强支护、及时封闭等综合措施来实现进洞安全。长安大学结论（4）按照洞口地形条件的不同，可将隧道进洞方法分为以下四类，正交进洞法、斜交进洞法、侧向进洞法及单向进洞法。正交进洞在小康高速公路隧道中采用的主要方法是“护拱法”，斜交进洞采用的方法是“半护拱法”。从小康高速公路的实际统计数据来看，建议正交进洞隧道洞口轴线与地面等高线相交的角度是40以上，斜交进洞宜为40以下，当斜交角度在2040之间时，可采用“半护拱法”，角度在20以下时，宜采用棚洞法。（5）侧向进洞和单向进洞分别是洞口不具备施工