隧道进洞零开挖的探讨.doc

1、隧道进洞零开挖的探讨摘 要：阿尔及利亚东西高速公路是按照法国的规范进行设计的，法国的隧道专家提出的进洞方案是大开挖进洞，这种方案与近年来我国国内公认的以环境保护为基础的“零开挖”进洞方案在解决问题的思路上是有很大的区别的。 关键词：进洞；隧道；再认识；零开挖 中图分类号：U45 文献标识码：A 引言:在我国早期的隧道建设当中，因为基于隧道造价较路基高的基本认识，导致在选择和最终确定洞口的位置时，经常是晚进早出，大大的把隧道的长度(包括明洞)缩短了，以达到节约工程造价的目的，然而，这样的做法往往会导致在某些工程当中，洞口的边仰坡太高，这样不仅仅破坏了原生态，导致原生态没有能够恢复到原来地貌，而且

2、还会产生许多的工程隐患，给后期运营带来极大的影响，比如洞口边仰坡垮塌、失稳等情况。通过总结我国早些年来工程建设的经验教训，而且随着近年来我国对环境保护的重视，人们也渐渐增强的环境保护意识，慢慢的就舍弃了晚进早出的进洞方案来达到节约工程造价的思维，在选择和确定进洞的位置时基本达到以“零开挖、零埋深” ， “早进晚出” ， “不破坏就是最大的保护”作为基本原则。在具体的实践工程当中，我们要把这些原则作为基础，依据实际的现场地质地形情况讨论出几种适应具体的现场情况的进洞方案，比如“假拟洞门” 、 “半明半暗进洞”等方案，在这些实践工程当中，已经取得了明显的巨大的社会效益、经济效益和生态效益。 1.东

3、西高速公路隧道工程概况 东西高速公路中段全长为 165 km，在这一段路程中共设置了 2 座隧道，其中 T1 隧道总长为 730 m，T2 隧道总长为 1800m。 1.1 地质概述 隧道所处位置为低山丘陵地脉，地形起伏大，沟谷纵横，低矮灌木为地表主要植被。隧道所处位置的地质构造属于阿特拉斯阿尔卑斯褶皱带的一个背斜构造带，T1、T2 隧道穿过该背斜的核部，在 T1 和 T2 隧道的南侧发育一条 F3 逆断层，隧道与断层接近平行展布，断层破碎带的宽度约为 3050 m。因为受到 F3 断层的影响，隧到所处位置的内地质条件不算好，M3 标中段 26 km 内就有大小滑坡发生 10 余处。隧道穿越的

4、地层主要为强弱风化页岩，其中最主要的工程地质特点有： 易扰动性，对外界环境干扰极为敏感，比如施工开挖、(爆破卸荷松动)等； 岩石强度偏低，有弱膨胀性，承载能力也偏低，导致初期支护封闭前沉降太大； 开挖一到两个小时后暴露面风化迅速，导致其强度快速下降，最终导致稳定性变差； 遇水崩解和软化非常之快，拱部和边墙有掉块严重的现象； 受区域地质构造的影响，导致结构面发育，物理力学性质比较差；1.2 气象 隧道所处位置的气象属于典型的地中海型气候，年降雨量为690760mm 期间，降雨主要集中在 11 月份至第二年的 3 月份，平均最高气温达到 15。 1.3 技术标准 隧道按照单洞三个车道为设计标准，设

5、计的最高速度为 100 kmh，内轮廓按照单心圆设计，最大开挖高度为 125 m，最大开挖宽度为156 米，最大开挖面积为 160.3。 1.4“零开挖”进洞方案 T1 隧道进口端为强弱风化页岩，地下水发育，地质条件较差，且而且还受到很多制约条件，导致最终被迫选择在雨季时才进行施工，这样对边仰坡的稳定性产生了严重影响，此外，在进行暗洞掘进时，因为岩石遇水后风化、软化速度极快，承载力快速下降，导致洞内沉降过大，导致地表面严重开裂，对仰坡的稳定性造成了进一步的影响，加重了仰坡滑塌现象的产生，尽管已经运用了一些必要的辅助工程手段，如加强边仰坡防护，向地表注浆等措施，但还是因为雨季施工有很多不利的因素

6、，最终导致仰坡坍塌没有能够得到有效的控制，最后只有通过采用清方减载的方案才解决这一问题，最终造成稳定后的仰坡过高。 T2 隧道进口端为砂岩夹页岩，地下水不发育，地质条件较好，开挖后边坡自我稳定能力强，在暗洞掘进过程中，沉降小， “零开挖”进洞方案在设计施工过程中得到了好的体现。进洞相对来说比较顺利，对对原地貌造成的破坏不算大。 2.大开挖进洞方案 T1 隧道出口的方案采用了法国专家的意见，采取大开挖进暗洞的方案： 仰坡坡率为 1：1，采用锚喷网防护坡面，在洞顶设置平台，其高度在拱顶 25 m 以上，台阶宽度为 5 m。 在明洞主拱圈起拱线附近设置套拱拱脚基础标高，宽度上向两侧延伸至边坡坡脚，套

7、拱拱脚以下岩土体不可以开挖，而且还要并采用管桩加固。 等套拱施工完成后，尽可能的做到反压回填，为了能够增强坡体的稳定性。 边仰坡面采取边开挖边防护的措施，尽可能不要开挖两个隧道中间的土体，为了能够增强仰坡坡脚的稳定性。 提高管枷的长度和刚度。国内习惯采用 108 钢管，壁厚为 58 mm，欧洲管棚钢管壁厚通常都为 10mm。虽然雨季施工、排水不畅、明洞没有及时施作等原因会造成 T1 出口边坡局部的垮塌，但边仰坡总体上保持了稳定性，所以认为大开挖进洞的方案也还是一种值得选择和参考的方案。 3.分析对比两种进洞方案 3.1 中法专家对隧道洞口浅埋段的认识及各自的对策 法国隧道专家认为，地质条件差的

8、洞口浅埋段，很难产生拱效应，很难成洞。这一点和我国内专家的认识大致一致，不同的是在解决这一问题的思路上有所不用。 3.2 国内进洞方法的选择及对洞口浅埋段的处理措施 国内进洞方法遵循“零开挖”的进洞原则，为了减少破坏原地貌和原生态。对浅埋暗挖地段，解决方式一般是通过增加辅助工程，如临时仰拱、洞内加强支、护地表注浆加固或主洞开挖增加侧导洞等。 3.3 法国进洞方法的选择及洞口处理措施 3.3.1 法国专家认为浅埋段很难成洞，会造成施工风险加大，而且辅助工程的方法会造成增加工程的造价和延长工期，他们更加喜欢把问题放在明处。具体的措施为： 3.3.2 增加成洞面开挖深度，因为增大了埋深，通常情况下，

9、能较大的提高岩土的物理力学参数，对形成拱效应比较有利； 3.3.3 放缓仰坡，有利于仰坡的稳定； 3.3.4 设置较陡的边坡，并边坡防护要增强，同时，既要能够起到稳定仰坡坡脚的作用，又要做到减少开挖量。 3.4 两种进洞方式的异同 3.4.1 洞口大开挖方案的主要目的是为了能够在暗进洞时能产生拱效应，因此，在地质条件好的洞口，因为成洞条件好，避免出现高边仰坡。高边仰坡在防护方法到位的情况下虽然通常不会有大的安全隐患，但从环保和经济角度来考虑，大多数情况下是不符合的，应该采用“零开挖”进洞方案；对于地质条件差的洞口，应综合比较分析后慎重选择进洞的方案。 3.4.2 当开挖洞口仅仅是临时性的破坏原

10、生态、原地貌，最后原生态、原地貌还可以得到良好的恢复时，不要太过于追求生态保护，应考虑环保、经济、工期、安全、社会影响等多因素的综合评价后最终确定合理的进洞方案。 3.4.3 无论采用哪种进洞方案，都要高度重视边仰坡防护的及时性和及时施作明洞，防护不及时和边仰坡暴露时间过长，这个一般都是边坡垮塌的主要原因。 3.4.4 洞口施工尽量防止在雨季进行，如果一定要在雨季施工时，必须先把截排水措施完善，再进行边仰坡开挖的防护。 3.4.5 国内通常采用的“零开挖”进洞方案与大开挖进洞方案相比，本质上仅仅是因为进暗洞位置的边仰坡高度不一样，因此才分别采用了不同的处理方法，采用大开挖进暗洞的方案，最后明洞

11、能够回填恢复到原地貌，可以得到与“零开挖”进洞方案基本相同的效果，而且对环境也起到了保护作用。 4.结束语 “零开挖”的进洞理念已得到了国内专家、广大工程技术人员和学者认同，在国内，设计阶段洞口出现大开挖的方案基本是不会得到认可的，而设计的“零开挖”进洞方案，在施工时，因为仰坡坍塌等原因被动出现的高边仰坡问题通常没有引起人们的重视，对深层次的原因没有很好的总结，使得“零开挖”进洞方案享有绝对的地位。大开挖进暗洞方案在阿尔及利亚东西高速公路隧道中也得到了成功的实践，为项目节约了费用和工期，因此，大开挖进洞方案也还是一种值得选择和参考的方案。 参考文献： 1韩常领，赵永国页岩大断面隧道设计与施工难点及对策J公路，2008(9) 2韩常领，史彦文，徐智，等阿尔及利亚东西高速公路隧道结构设计方案研究J公路，2008(9)