摘要：本文针对复杂地形条件下的进洞位置作出了比选，提出了设计原则和施工要点，在实践中得到了较好的验证和应用。可为类似工程提供借鉴
关键词：横洞；设计，施工
1 工程概况
福隆隧道进口端位于平武县柴呷哩沟隧道上游约1000m对面，出口端位于平武县柴呷哩沟下游约600m对面，进口无公路相通，出口有公路相通，交通较为不便。
经现场实测，福隆隧道进口位于陡崖上，右线进口K89+276设计路面高程为1903.822，实测陡崖底原地面高程为1861.77；高差42.05m，左线进口ZK89+260设计路面高程为1904.111，实测陡崖原地面高程为1870.02，高差34.09m。原设计在洞口填筑施工平台，因工程量巨大，费用较高，环境破坏严重，本项目处于Ⅷ级地震带，高填高挖工程质量不易控制，且洞口附近有岩堆，地质条件差，有塌方隐患安全质量风险较大，且影响打雷沟特大桥高墩施工，制约整个工程进度，故舍弃该方案，考虑变更设计增加横洞。
2.横洞方案比选
方案1：横洞长度436m，便道长度190m。起点处岩体完整，可零开挖进洞，洞口处场地开阔，可用来布置空压机、射流风机等设备。横洞方向与S205方向基本平行，间距约为150m，爆破开挖作业对S205省道运营无影响，且该处植被稀少，环境破坏程度较轻。
主要工程量：2排直径2m预应力钢筋混凝土管2*190=380m，便道硬化：190*9=1710m2，防护支挡混凝土：2000m3，横洞：436m
估算经济费用：950万元。
方案2：
横洞长度320m，便道长度170m，平均纵坡7.3%。洞口位置位于土夹石堆积体中。进洞困难，安全风险高，且紧邻S205省道，安全风险大，洞口无作业场地，不能达到零开挖作业要求，且开挖对S205省道周边植被破坏严重。
华能220KV线路铁塔位于横洞平面位置附近，该处埋深约30m，塔基处为土夹石堆积体，如横洞出现塌方，会对塔基造成影响，严重时甚至导致塔基下沉塌落，造成重大安全隐患。
主要工程量：横洞320m，道170m，防护支挡混凝土700m3
预估费用：916万元
方案3：
修建便道293m，便道平均纵坡5.6%，施工横洞190m，横洞平均纵坡1.7%。
按照该方案施工，山体植被破坏严重，且便道紧邻S205省道，便道修筑及后期出渣运输会对S205省道造成较大安全隐患，填挖量较大，便道修筑工期较长，便道内外侧需大量增建较高挡土墙。后期生态恢复困难。
拟建横洞洞口处有一滑坡体，下部计划修建桩板墙，洞口无施工机械设备作业空间。
便道修筑后，离华能铁塔水平距离不足10m，高差20m，对华能铁塔的安全会带来巨大的安全隐患。
主要工程量：
施工便道：293m，防护支挡混凝土：6000m3，横洞：190m
预估费用：820万元。
综合安全、进度、工期、对S205省道运营影响、对华能220KV/35KV铁塔、线路及施工方便性考量，选择方案1。
3. 隧道建设条件
3.1地形地貌
福隆隧道隧址区为构造剥蚀高中山地貌，山体浑厚，地表植被茂密，洞身地形中部高，进出口地段地形低，地形起伏大，局部成陡崖状，隧道最大埋深733m。
3.2地层岩性
据地表调查显示，福隆隧道隧址区沿线出露地层为印支期花岗岩（r5 1）、第四系全新统泥石流堆积，崩坡积，现将其地层岩性由新至老简述如下：
（1）第四系全新统泥石流堆积：分布于隧道出口附近的泥石流冲沟内，主要为碎石土。总体厚度一般约为8～20m。
碎石土：灰黄、灰色，碎石主要成分为灰岩、千枚岩、花岗岩，强～中风化，呈次棱状，碎石粒径为2～20cm，含量约70～80%，其余为角砾、粉质黏土，结构松散～稍密。
（2）第四系全新统崩坡积：分布于隧道出口地段，主要为块石土。厚度约0～21m。块石土：灰白色，成分为花岗岩，中风化，块石粒径为20～50cm，含量为50～60%，块径为10～20cm，含量为30～40%，其余为角砾和粉土，结构松散～稍密。
（3）印支期花岗岩：该层分布于整个隧道，由花岗岩组成。
花岗岩：岩质坚硬，裂隙发育，锤击声脆，不易击碎，RQD=90%，部分陡坡处可见强卸荷带。
3.3 地震
地震基本烈度为VIII度。
3.4水文地质条件
（1）地表水
工程区地表水系为隧道洞身的支沟，为常年流水沟，对隧道影响较小。
（2）地下水
根据地下水的赋存条件和水动力条件等，隧址区地下水可分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。
第四系松散岩类孔隙水：主要分布于出口泥石流堆积层中，赋水性相对较好，补给来源为大气降水和地表水体入渗，但隧址区泥石流厚度小，分布面积小，加上该区地形较陡，冲沟发育，大气降水迅速形成地表径流向低洼处排泄，因此此类地下水不宜大量富集，水量贫乏，对隧道施工影响较小。
基岩裂隙水：强～中风化岩体裂隙节理发育，赋水性均较好，微风化基岩岩体较完整，裂隙较发育，赋水性较差。基岩裂隙水受大气降水补给和层间径流补给，顺风化裂隙、构造裂隙等界面处汇集运动，在斜坡坡脚及冲沟沟口等局部地势相对较低出以下以渗流的形式排泄出露，具近源补给，就近点排泄特点，对隧道施工影响较大。
水腐蚀性评价：根据附近工点（自一里1号大桥）水质试验分析结果，水为低矿化度重碳酸钙镁型水，PH=7.0，属于中性水。
涌水量计算和评价：综合隧道在开挖阶段的平水期正常涌水量可按铁路规程中取4349.7m³/d，丰水期最大涌水量为12502.9m³/d。
隧道进出口段山体坡度大于30°，地形坡度均较陡，丰水期地表水少量入渗后迅速沿山体汇入低处水系，有利于地下水的排泄。
3.5不良地质与特殊性岩土及花岗岩放射性评价
区内不良地质现象主要为泥石流和崩塌，其对福隆隧道进口影响较大。
根据柴呷哩隧道地应力测试结果，推断福隆隧道在埋深大于300m开挖过程中存在发生中等岩爆的可能性，洞壁岩体有剥离掉块及少量弹射现象。
根据柴呷哩隧道花岗岩放射性测试，拟建福隆隧道花岗岩类围岩放射性评价标准，参照《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2010），在规范限定的标准值内，拟建隧道花岗岩类围岩放射性对施工人员的影响不大。
3.6隧道进口边仰坡稳定性评价
左右线隧道进口段位于山腰陡坎处，陡坎自然坡度50～65°，坡体植被不发育，基岩出露，为印支期花岗岩；无冲沟发育，基本无汇水条件，岩体基本稳定，围岩级别为V级，斜坡现状稳定。隧道开挖部分强风化花岗岩，根据隧道进口段出露基岩赤平投影图分析，节理J1、J2投影弧位于边坡2投影弧对侧，对边坡稳定有利，属稳定性结构面；节理J4倾角陡立，具自稳性，属稳定型结构面；节理J3投影弧位于边坡2投影弧同侧，倾角小于坡脚，对边坡稳定不利。线路走向与斜坡坡向斜交，交角大于45°，隧道开挖对边坡稳定影响较小；线路走向与节理J1、J2、J4同向小角度相交，对隧道开挖易造成不稳；线路走向与J3近于直交，对隧道开挖影响小。
4 福隆隧道横洞设计
4.1平、纵面设计
隧道平纵面设计综合考虑隧址区地形、地貌因素，结合通风、排水、施工及两端接线等因素确定。福隆隧道导洞洞口位于直线上，洞身通过半径R=150m圆曲线后直线与主线相接，纵坡为2.0%、5.167%、-2.0%。避免冲沟水倒灌，造成对隧道影响
4.2建筑限界及内轮廓
施工导洞建筑限界及内轮廓应满足隧道通风、行车的要求，同时还应对衬砌结构受力特性、工程造价等因素进行分析、比较，确保内轮廓设计满足功能要求，且受力均匀、经济合理，方便后期施工改造及封堵。
4.3洞口段设计
遵循“早进洞、晚出洞”的原则，控制边、仰坡高程，减少对地表植被的破坏，尽量避开滑坡、泥石流等不良地质路段，有条件时尽可能采用零开挖进洞。
导洞洞口段地形陡峭，自然坡面较陡，危岩隐患突出，同时考虑到项目区属高烈度地震区，洞口临时边、仰坡一般采用1：0.3或1：0.5坡率，开挖后及时施作喷锚防护；洞口段设置一定长度的明洞，确保洞口段施工期的稳定与安全；对于洞口边仰坡坡面存在崩塌、危岩、落石、溜滑或塌落类地质灾害处采用主动防护网加固措施，以限制坡面岩土体的风化剥落或破坏，将落石控制于一定范围内运动，确保隧道施工期的安全。
4.4衬砌结构设计
4.4.1明洞设计
为了减少洞外边、仰坡高度，保证洞口段施工期间的安全，隧道洞口段根据具体地形、地质条件设置了明洞。明洞采用55cm厚C30模筑钢筋混凝土整体式衬砌结构，同时明洞地基承载力应不小于250KPa。
4.4.2暗洞设计
隧道洞口段采用复合式衬砌结构，洞身段采用喷锚衬砌结构，二次衬砌结构为预留设计。施工期应加强辅助施工通道的变形监测及裂缝的观察，当出现以下情况时：累计变形量达到设计预留量，初期支护发生明显连续贯通裂缝，及时施工二次衬砌结构。
4.5辅助施工设计
双层超前小导管：通过注浆加固洞身周围围岩，主要防止隧道开挖发生塌方。小导管采用φ42×4mm热轧无缝钢管加工制成，单根长度为4.5m，纵向搭接长度不小于1m，环向间距40cm，拱部120°范围上下两层交错布置，其中第一层缓倾角10°～14°，第二层陡倾角30°～40°。注浆材料采用纯水泥浆，地下水大时采用水泥-水玻璃浆；
4.6防排水设计
4.6.1防水措施
施工导洞不设计防水措施
4.6.2排水措施
（1）洞内排水
隧道内路面积水及污水汇入隧道两侧设置开口式路侧排水浅槽排出，施工结束后，洞口采取封堵措施。福隆隧道施工导洞为反坡施工，需配备排水机械和管路，进行反坡排水，避免施工用水浸泡围岩，引起围岩失稳。
（2）洞外排水
根据地形情况，在洞口地段通过改沟和洞外截水沟将洞口地表汇水排入洞口附近的沟谷，保持洞口段排水通畅，防止地表水冲刷洞口边仰坡及明洞基地。
4.7路面设计
福隆隧道导洞采用水泥混凝土路面，水泥混凝土面层厚20cm，强度等级不低于C25，其下为10cm厚C20水泥混凝土基层，洞口仰拱段回填材料采用C15混凝土。
5.施工
5.1施工方法
5.1.1洞口及明洞段
隧道洞口段采用明挖法施工，边开挖边防护，土质地层采用机械开挖石质地层采用钻爆法开挖。
5.1.2洞身段
对于洞口浅埋软弱围岩段，采用机械配合人工进行无爆破施工。洞身段采用光面爆破；主洞Ⅴ级围岩段采用预留核心土法施工，Ⅳ级围岩采用上下台阶法施工。
5.2施工注意事项
（1）隧道洞口施工应避开雨季，必须先施作好洞口防排水措施后进行，施工前必须对洞口滑坡、崩塌、危石等隐患进行处理，设置主动防护网，及时喷锚防护。
（2）隧道开挖必须采用光面爆破技术，控制好爆破用药量，减少对围岩的扰动，保证开挖面规整，减少超挖，不允许欠挖。
（3）累计变形量达到设计预留量，初期支护发生明显连续贯通裂缝，及时施工二次衬砌结构。
（4）隧道超前支护管体与孔壁之间、管体内部必须注浆密实，还应考虑超前支护对拱顶围岩的加同作压，施工时在工字钢腹板上开孔，钢管穿过孔口以尽可能小的外扰角打入围岩，小导管（锚杆）端部焊于型钢拱上。超前支护预注浆在水量较大地段采用水泥-水玻璃双液浆，在水量较小地段采用水泥浆。
（6）进行钢架施工时，应确保钢架接头处螺栓紧固；钢架接头处应与索脚锚杆焊接牢固；钢架制作钢板应位于稳定地基上，严禁出现钢架支座悬空现象。
（7）施工前，必须根据本隧道的工程地质及水文地质条件，结合承包商工、料、机配置情况，制定洞内坍塌、涌（突）水、瓦斯突出（爆燃）等突发事件的应急预案，并加强演练。
（8）斜井洞口须设置挡车器，并设专人管理，挡车器必须经常处于卡位关闭状态，放车时根据信号指挥方可打开放行。
（9）未详尽之处，应严格按照现行国家相关行业的规范、规定执行。
参考文献：
《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）
《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）
《公路隧道设计细则》 （JTG/T D70-2010）
《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）
论文作者:闫哲理,王中伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/6
标签：隧道论文; 洞口论文; 围岩论文; 便道论文; 花岗岩论文; 裂隙论文; 地形论文; 《基层建设》2018年第11期论文;