郭 福

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

隨著公路事業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多的公路逐漸進(jìn)入大山。特別是高速公路對(duì)路線線形要求較為嚴(yán)格，大量的傍山隧道誕生了。一些隧道軸線與等高線小角度斜交，如按常規(guī)明洞設(shè)計(jì)需要大開挖山體，工程量巨大，對(duì)自然環(huán)境破壞嚴(yán)重。按照隧道的設(shè)計(jì)理念：隧道洞口設(shè)計(jì)宜避免過多的人工裝飾，減少人工痕跡，保護(hù)和最大限度地恢復(fù)原有容貌[1]。遵循著“不破壞就是最大的保護(hù)”這一先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，新的設(shè)計(jì)方法和施工理念正在不斷地引入工程實(shí)踐。

1 概述

1.1 工程概述

汕湛高速公路云浮至湛江段及支線工程是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“九縱五橫兩環(huán)”之“第二橫”的重要組成部分，是珠三角通往粵西地區(qū)、西南地區(qū)的干線通道。

根據(jù)路線布設(shè)A1合同段設(shè)計(jì)，有5條隧道，其中中間村隧道長340 m，屬于短隧道。中間村隧道出口與等高線小角度斜交。隧址處地形起伏相對(duì)平緩，地面高程68.0～170.0 m，最大相對(duì)高差約102.0 m。山體植被茂密，兩端洞口坡形較陡，最大坡角約45°～70°，其隧道右線出口根據(jù)地形情況采用蓋挖法設(shè)計(jì)。

1.2 地質(zhì)情況概述

項(xiàng)目位于華南加里東褶皺系粵西隆起帶內(nèi)，大地構(gòu)造位置上處于四會(huì)-吳川斷褶帶中西段。在漫長的地質(zhì)時(shí)期經(jīng)歷了多次和多種性質(zhì)的地殼運(yùn)動(dòng)，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造多呈北東或近北東走向。

圖1 隧道洞口平面示意圖

隧道出口為第四系殘坡積粉質(zhì)黏土、碎石土和寒武系中統(tǒng)高灘組全-強(qiáng)風(fēng)化砂巖組成，強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，結(jié)合差，碎裂狀結(jié)構(gòu)，若受地表水沖刷或坡腳開挖影響，易產(chǎn)生滑塌，穩(wěn)定性較差。

巖層走向同邊坡走向大角度相交，巖層對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較??；節(jié)理裂隙對(duì)巖體進(jìn)行切割，未發(fā)現(xiàn)對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大的組合；X2節(jié)理陡立，邊坡易產(chǎn)生局部崩塌，需采取必要的加固措施。

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪成果，隧道出口巖層產(chǎn)狀及節(jié)理裂隙見表1，赤平投影圖見圖2。

表1 結(jié)構(gòu)面調(diào)查表

圖2 赤平投影圖

2 隧道蓋挖法設(shè)計(jì)與比較

2.1 隧道蓋挖法設(shè)計(jì)

中間村隧道按雙向四車道高速公路、設(shè)計(jì)速度100 km/h技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，單洞建筑限界凈寬11.0 m，限高5.0 m。中間村隧道右線出口采用蓋挖法設(shè)計(jì)，洞門樁號(hào)為K8+603；蓋挖段起終點(diǎn)為：K8+600—K8+588。

普通偏壓明洞：臨時(shí)邊、仰坡采用噴錨支護(hù)，10 cm厚 C25噴射混凝土 +φ8鋼筋網(wǎng) @20×20 cm。臺(tái)階數(shù)小于4級(jí)時(shí)采用1∶0.5的坡率；大于4級(jí)時(shí)采用1∶0.75的坡率。

蓋挖段明洞：臨時(shí)邊、仰坡的第一臺(tái)階采用噴錨支護(hù)，10 cm厚C25噴射混凝土+φ8鋼筋網(wǎng)@20×20 cm，采用1∶0.5的坡率。蓋挖處的第二臺(tái)階采用長8 m22水泥砂漿錨桿，10 cm厚C25噴射混凝土+φ8鋼筋網(wǎng)@20×20 cm。

套拱采用I20a工字鋼作為支撐骨架，在其上φ127布設(shè)孔口管；用14固定鋼筋與孔口管、20a工字鋼采用雙面焊接，焊縫長度不小于15 cm。用108大管棚，套拱混凝土為C30。

洞門墻采用1.5 m寬C30素混凝土，與明洞洞身之間插入22連接鋼筋；明洞采用偏壓明洞，洞身采用C30防水混凝土，內(nèi)設(shè)置22主筋，間距20 cm。

其具體設(shè)計(jì)詳見圖3～圖6。

圖3 普通偏壓明洞處（比例：1∶100）

圖4 蓋挖終點(diǎn)處（比例：1∶100）

圖5 蓋挖襯砌結(jié)構(gòu)斷面圖(比例:1∶100)

圖6 洞口側(cè)面示意

2.2 蓋挖法與明挖法對(duì)比

2.2.1 工程設(shè)計(jì)方面

通常設(shè)計(jì)工作者采用明洞開挖回填的常規(guī)設(shè)計(jì)方案，我們假定其參數(shù)與蓋挖法設(shè)計(jì)參數(shù)相同。對(duì)比不同部分：

a）邊、仰坡開挖及支護(hù)范圍不同，回填范圍也不同。

b）套拱部分 蓋挖方案兩次套拱，明洞方案一次套拱，套拱方式和大管棚角度范圍不同。

c）蓋挖段按暗洞開挖段有初期支護(hù)、蓋拱和鎖腳錨管。

d）蓋挖處開挖線的第二臺(tái)階處采用Φ22水泥砂漿錨桿長度不同。

圖7 立面對(duì)比圖

圖8 縱斷面對(duì)比圖

統(tǒng)計(jì)主要工程量并按初步設(shè)計(jì)的概算綜合單價(jià)法進(jìn)行了造價(jià)的比較，其主要工程量統(tǒng)計(jì)和造價(jià)比較見表2。

表2 主要工程量及造價(jià)對(duì)比表

綜合工程量，經(jīng)濟(jì)比較：選擇蓋挖法設(shè)計(jì)造價(jià)減少9.05萬元，更為經(jīng)濟(jì)。

2.2.2 其他對(duì)比

a）環(huán)境方面 明挖法與蓋挖法比較，明挖法將大面積破壞原有植被和森林，不符合環(huán)境保護(hù)理念；明挖法后期裸露大面積噴射混凝土嚴(yán)重影響洞門景觀。蓋挖法有效地減少了對(duì)自然環(huán)境的破壞，存在少量的噴射混凝土面積，有利于保護(hù)環(huán)境。

b）安全方面 明挖法開挖邊、仰坡遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出蓋挖法，邊仰坡防護(hù)工程量大，高邊坡的工程風(fēng)險(xiǎn)大，存在不安全隱患。

c）工期方面 蓋挖法具有工程規(guī)模小、開挖和恢復(fù)地表周期時(shí)間短的特點(diǎn)。

d）施工工序方面 蓋挖法的施工工序復(fù)雜，對(duì)技術(shù)人員素質(zhì)有較高的要求。

e）征地拆遷方面 蓋挖法的工程永久性征地面積明顯小于明挖法的工程永久性征地面積。

3 隧道蓋挖法施工步序

a）明洞開挖與邊仰坡支護(hù)。

b）明洞段基底承載力檢測(cè)，明暗分界K8+600處施作超前大管棚（套拱1 m）。

c）蓋挖段明挖與邊仰坡支護(hù)，蓋挖段基底承載力檢測(cè)，K8+590—K8+588施作超前大管棚（套拱2 m）。

d）立模整體澆筑左側(cè)偏壓耳墻和C30蓋挖護(hù)拱。

e）蓋挖段暗挖進(jìn)洞，初期支護(hù)和二次襯砌緊跟。

f）施工明洞襯砌、端墻洞門，再回填蓋挖段和明洞段。

4 結(jié)語

隧道蓋挖法設(shè)計(jì)在隧道洞口設(shè)計(jì)中并不常用，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，希望有更適合于小角度斜交隧道的一種造價(jià)不高，更能為人們所接受的設(shè)計(jì)理念和施工方法。蓋挖法在景觀隧道和生態(tài)隧道的建設(shè)中具有很好的前景，市場(chǎng)競爭力和經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型交通具有十分重要的社會(huì)意義。