隧道工程（洞口、明洞50）

隧道工程精品第2章隧道施工2.3洞口与明洞施工一、洞门洞门（隧道门的简称，通常也泛指隧道门及明洞门）是隧道洞口用圬工砌筑用以保护洞口、排放流水并加以建筑装饰的支挡结构物。对于铁路隧道，隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间的距离；对于公路隧道，隧道的长度就是其进出口洞门墙外表面与路面的交线同路线中线交点间的距离。1、洞门的作用：1）减少洞口土石方开挖量；2）稳定边、仰坡；3）引离地表水流；4）装饰洞口。2、洞门的形式：环框式洞门端墙式（一字式）洞门翼墙式（八字式）洞门柱式洞门台阶式洞门斜交式洞门喇叭口式洞门环框式洞门环框式洞门，即只镶饰隧道衬砌两端部分。适用于隧道洞口仰坡极为稳固，岩层坚硬，节理不发育，不易风化，地形陡峻而又无排水要求的地段端墙式洞门适用于自然山坡陡峻，洞门地形开阔，岩层较为坚硬完整，山体压力很小，开挖坡度1：～1：的洞口地段起御土墙的作用，而且能支持洞口正面上的仰坡，并将从仰坡溜下来的地面水，汇集到排水沟中去端墙的构造要求：端墙的高度约在上下端墙厚度应按挡土墙的方法计算，但不应小于：浆砌片石；片石混凝土；混凝土、块石；钢筋混凝土。端墙宽度与路堑横断面相适应

柱式洞门适用于洞口地形较陡，地质条件较差，岩层有较大侧压力，仰坡有下滑的可能性的地段柱式洞门工程量较翼墙式洞门大，造价较高，施工也较为复杂翼墙式洞门当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门以外，增加单侧或双侧的翼墙（挡墙），成为翼墙式洞门翼墙式洞门的正面端墙一般采用等厚的直墙，微向后方倾斜，斜度为1：10台阶式洞门当洞门处于傍山侧坡地区，地面横坡较陡，洞门一侧边坡较高时，为了减小仰坡高度及外露坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式，以适应地形的特点，减少仰坡土石开挖量。这种洞门也有一定的美化作用。明洞是用明挖法修建的隧道，是在露天的路堑地面上，或是在敞口的基坑内，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。如图所示。二、明洞明洞位置示意图1、明洞的结构形式

1）拱式明洞路堑式拱形明洞偏压直墙式拱形明洞偏压斜墙式拱形明洞半路堑单压式拱形明洞2）棚洞棚式明洞常见的结构形式有盖板式、刚架式和悬臂式三种。

路堑式拱形明洞路堑式拱形明洞位于两侧都有高边坡的路堑中路堑式拱形明洞适用于路堑边坡处于对称或接近对称，边坡岩层基本稳定，仅防边坡有少量坍塌、落石，或用于隧道洞口岩层破碎，覆盖层较薄而难以用暗挖法修建隧道时承受对称荷载，拱、墙均为等截面，边墙为直墙式。偏压直墙式拱形明洞适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。承受不对称荷载，拱圈为等截面，边墙为直墙式，外侧边墙厚度大于内侧边墙的厚度。偏压斜墙式拱形明洞适用于地形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增加明洞抵抗侧向压力的能力。承受偏压荷载，拱圈为等截面，内侧边墙为等厚直墙式，外侧边墙不等厚斜墙式。半路堑单压式拱形明洞受单侧的压力，结构内轮廓与隧道一致，左右对称，结构截面左右不同，内侧边墙为等厚直墙，外墙需要相对地加大，而且必须把基础放在稳固的基岩上拱圈也可能采用变截面，以抵抗单侧的压力。当外侧地形低下，不能保持回填土的天然稳定坡度，或是按天然稳定坡度则边坡将延伸很远时，可以在结构的外墙顶上，接高一段挡墙，用以拦截土石的流走，称之为耳墙式拱形明洞当外侧边墙基底地质不好，不足以承受外墙传来的压力而必须把基础放到下方较深的基岩上时，外墙可以延伸直达基岩，成为内、外墙不同，内短外长的形式，称为长腿式拱形明洞

如果明洞外侧覆盖土不厚，还可以掏成侧洞，使露天的光线可以射进来，外界的新鲜空气可以流进来，改善了明洞内的环境条件连拱形外墙明洞盖板式棚洞盖板式棚洞是由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成的简支结构外墙不受侧向压力，仅承受梁和盖板的竖向荷载时，它要求的地基承载力较小当外侧基岩较浅，地基基础承载力较大时，可采用立柱式刚架式棚洞当地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋置较深而上部地基稳定性差时，可采用刚架式外墙，此时称明洞为刚架式明洞（有时也可采用长腿式明洞）侧刚架、内侧重力式墩台结构、横顶梁、底横撑及钢筋混凝土盖板组成。并做防水层及回填土石处理。

悬臂式棚洞适用于稳固而陡峻的山坡，外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求，落石不太严重的情况内墙为重力式，上端接筑悬臂式横梁，其上铺以盖板，在盖板的内端设平衡重来维持结构受外荷载作用下的稳定性

明洞大多设置在塌方、落石、泥石流等地质不良地段，其施工方法应根据地形、地址条件、结构形式等因素确定。明洞按照开挖与衬砌的施工顺序，分为全部明挖先墙后拱法、上部明挖先拱后墙法及拱墙交错法三种。三、明洞施工方法1）全部明挖先墙后拱法：2）上部明挖先拱后墙法：3）拱墙交错法：（1）先做外侧边墙法（2）挖开灌注边墙法一、洞口地段的一般概念隧道施工的洞口地段，是指隧道进口(或出口)附近对隧道施工有影响的地段，该地段通常因地质地形复杂需要做特殊处理。隧道洞口工程主要包括边、仰坡土石方；边、仰坡防护；端墙、翼墙等洞门圬工；洞口排水系统；洞口检查设备安装；洞口段洞身衬砌。四、洞口施工隧道洞口地段，一般地质条件差，且地表水汇集，施工难度较大。施工时要结合洞外场地和相邻工程的情况，全面考虑、妥善安排及早施工，为隧道洞身施工创造条件。其特点为：洞口地段地层一般较破碎，多属堆积、坡积、严重风化或节理裂隙发育的松软岩层，稳定性较差；当岩层层面坡度与洞门主墙开挖坡度一致时，容易产生纵向推滑力；洞口附近山体覆盖层较薄，一旦塌方可能塌穿到地表面；若隧道处于沟谷一侧或傍山时，通常会产生侧向压力。二、洞口地段施工注意事项

洞口段施工时应注意以下事项：l.在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。2.洞口施工宜避开雨季和融雪期。3.洞口部分圬工基础必须置于稳固的地基上。4.洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙5.洞口段洞身施工时，应根据地质条件、地表沉陷控制以及保障施工安全等因素选择开挖方法和支护方式。6.洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破坏处，应及时处理。三、洞口的施工方法(1)洞口段围岩为Ⅲ级以下，地层条件良好时，一般可采用全断面直接开挖进洞，(2)洞口段围岩为Ⅲ～IV级，地层条件较好时，宜采用正台阶法进洞(不短于20m区段)爆破进尺控制在～。(3)洞口段围岩为Ⅱ-Ⅲ级，地层条件较差时，宜采用上半断面长台阶法进洞施工。(4)洞口段围岩为Ⅴ级以上，地层条件差时，可采用分部开挖法和其它特殊方法进洞施工。具体方法有：①预留核心土环形开挖法；②插板法或管棚法；③侧壁导坑法；④下导坑先进再上挑扩大，由里向外施工法；⑤预切槽法等。2、围岩基本分级围岩级别岩体特征土体特征围岩弹性纵波速度(km/s)Ⅰ极硬岩，岩体完整-＞4.5Ⅱ极硬岩，岩体较完整；硬岩，岩体完整-3.5～4.5Ⅲ极硬岩，岩体较破碎；硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；较软岩，岩体完整-2.5～4.0Ⅳ极硬岩，岩体破碎；硬岩，岩体较破碎或破碎；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整或较破碎；软岩，岩体完整或较完整具压密或成岩作用的粘性土、粉土及砂类土，一般钙质、铁质胶结的碎(卵)石土、大块石土，黄土(Q1、Q2)1.5～3.0Ⅴ软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩(包括受构造影响严重的破碎带)一般第四系坚硬、硬塑粘性土，稍密及以上、稍湿、潮湿的碎(卵)石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土(Q3、Q4)1.0～2.0Ⅵ受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带软塑状粘性土、饱和的粉土、砂类土等＜1.0(饱和状态的土＜1.5)

根据岩石坚硬程度和岩体完整程度将围岩分为6级(见下表)。2.5装渣运输一、装渣(一)渣量计算出渣量应为开挖后的虚渣体积，可按下式计算：式中，Z——单循环爆破后石渣量；R——岩体松胀系数；△——超挖系数，视爆破质量而定，一般可取；L——设计循环进尺；S——开挖断面面积。(二)装渣方式装渣的方式可采用人力装渣或机械装渣。(三)装渣机械铲斗式、蟹爪式、立爪式、挖斗式。装渣机的走行方式有轨道走行和轮胎走行两种。二、运输隧道施工的洞内运输(出渣和进料)分为有轨运输和无轨运输。有轨运输铺设轻轨线路，用轨道式运输车出渣，小型机车牵引，适用于各种隧道开挖方法，尤其适用于较长的隧道运输(3km以上)，是一种适应性较强的和较为经济的运输方式。

无轨运输是采用各种无轨运输车出渣。其特点是机动灵活，不需要铺设轨道，能适用于弃渣场离洞口较远和道路坡度较大的场合。缺点是由于多采用内燃驱动，在整个洞中排除废气，污染洞内空气，故一般适用于大断面开挖和中等长度的隧道中，并应注意加强通风。

(一)有轨运输

有轨运输基本上不排除有害气体，对空气污染较轻，设备构造简单，容易制作；占用空间小而且固定等。不足之处在于轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装渣作业等。

1.出渣车辆有轨运输较普遍采用的出渣车辆有斗车、梭式矿车和槽式车等。2.牵引机车与道路常用的牵引机车分电动和内燃两类。3.调车设备和轨道延伸常用的调车设备有简易道岔、平移调车器、水平移车器和浮放道岔等。轨道延伸，是指轨道开挖面附近不足一节钢轨长度部分和掘进进尺部分实施的临时性轨道延伸。常用的方法有扣轨、爬道、短轨节等。4.轨道布置与调车方法常用的轨道布置形式有单车道和双车道如下图所示：(二)无轨运输无轨运输主要是指汽车运输。常用的调车方式有：(1)有条件构成循环通路时，最好制定单向行驶的循环方案，以减少回车、错车需用场地及待避时间；(2)当开