高速公路隧道环保进洞新理念的设计应用

王辉

【摘 要】在山区复杂地形和地质条件下，合理选择隧道洞口位置与进洞方式是保护环境、保证施工顺利、安全运行、节约工程造价的重要条件。隧道进口洞口应注意各种安全措施，并注意隧道内的环境保护。基于此，文章简要说明了隧道环保进洞设计理念含义，列举了高速公路隧道环保进洞施工要点，最后说明了环保进洞方案的设计应用。

【关键词】公路隧道；进洞方案；环境保护；新理念

在设置人工构造物时，应考虑减少隧道环境因素，隧道洞口开挖必须减少土石方的开挖，在隧道洞口施工中，应避免大型人工槽，隧道洞口应尽早进入洞口，有效解决隧道洞口病害，保护隧道自然环境，施工结束后隧道洞口要看不到较大的边坡，才能够认为达到了环防护爆破的预期目的。作为土木工程设计者，应从多个方面考虑隧道环境入口的设计理念。

一、隧道环保进洞设计理念含义

我国是一个有着独特国情的发展中国家，施工项目准备时间短，进度紧凑，环保理念主要体现在施工过程和施工方案上采取环保措施上，这对于隧道环保隧道的设计和施工技术来说也是同样的。如何确定隧道环保隧道的设计理念，通过以往高速公路设计与施工中许多单位的探索和实践，认为环保隧道的设计理念是寻找合适的工程措施和交流，通过连贯的设计和施工理念来保护环境，主要体现在对建筑污水的有效控制、噪声等方面，隧道洞口边仰坡高度在可接受的区域内，在隧道开挖轮廓以外无多余的开挖甚至于零开挖，自然环境的破坏被减少到最低程度隧道开挖外没有开挖过多，甚至没有开挖，减少自然环境的破坏。

二、高速公路隧道环保进洞施工要点

（一）隧道平纵线形与地形的协调性

隧道主要位于山区，地形复杂多变。隧道的位置与多个因素有关：相邻端的土石方平衡，避免了恶劣的地质条件，隧道洞内外的线型一致，自然排水方向，洞内最大纵坡限制及弯道半径限制等。隧道平纵线形与地形的协调性主要是指隧道洞口位置最好与地形等高线正交或基本正交，在可能条件下从山坡的坡面进洞，避开从山谷进洞。隧道与地形等高线正交，则左右侧进洞前路基边坡开挖高度基本相近，进洞后隧道结构受力均衡，开挖方便；隧道在山坡，高出山脚可以避免水的危害，同時可以保持自然水系的完整。这种前提下，实施环保进洞施工比较容易达到目标。

（二）隧道洞口区域的地形坡度

隧道洞口区的地形坡度是隧道施工的一个重要考虑因素。隧道地形坡度大，则确定隧道暗洞进洞位置明确，在进洞前路基边坡少开挖，甚至零开挖的情况下就有可能考虑隧道进洞，这种地形一般地质条件较好，边坡稳定性强，但需要防止突然性崩塌等自然灾害。如果地形的坡度小，隧道需要穿过一个长的切割区域以具有一定厚度的覆盖物，一般来说，其地质条件不是很好，隧道暗挖成洞困难，需要进行地表加固。对于环境保护设计，可以在路堑段修建较长的开路堑，然后填筑洞顶，恢复自然景观，但工程造价高。

（三）隧道洞口区域的地质条件

隧道洞口区地质条件是隧道施工中需要考虑的关键因素。如果地质条件好，无论建设单位如何建设，都不会有大问题。在不增加工程造价的情况下，实现环境保护的设计理念是可能的。然而，如果地质条件较差，环境保护建设和开挖困难。在这种情况下，隧道的结构安全是建设单位需要首要考虑的，在设计中需要采取许多措施，如边坡卸荷、注浆加固、回填，以确保隧道结构的安全。

三、环保进洞方案的设计应用

（一）明半暗进洞方式

结合地形、地质条件，在多个洞口采用半明半暗的进洞方式，图1所示为半明半暗衬砌结构，施工工序为：第一，钢拱架与路线方向垂直，即半明半暗进洞；第二，先开挖一半明洞，对边、仰坡进行防护；第三，立钢拱架（拱架与路线方向垂直），拱架一端抵住基岩，并在基岩面打设3根锁脚锚杆（或小导管）与钢拱架焊接牢固，拱架另一端（拱脚）落于完整基岩上；拱架之间用纵向连接筋连接；第四，浇筑护拱，在拱架内侧搭设小模板，拱架外侧浇注钢筋混凝土耳墙，与钢拱架整体浇注，形成钢筋混凝土护拱；第五，反压回填，当混凝土护拱达到一定强度后，在耳墙内回填碎石土，在表面做好放排水，同时加强护拱底部的临时支撑；第六，最后进行隧道暗洞部分的开挖，开挖注意分上下台阶开挖，短进尺，弱爆破，管超前，钢拱架及时封闭成环。

（二）接斜交进洞方式

接斜交进洞方式不修筑露空侧混凝土套拱，钢拱架采取异型断面，适用于仰坡较陡隧道，且山体与路线交角。施工中要先对坡面进行超前预加固，开挖后第一榀钢拱架紧贴岩面，通过10到20米过渡段，将斜向布置的异型钢拱架逐渐调整为与路线正交的标准断面。

（三）“零开挖”进洞方式

传统的隧道进洞一般是采用拉槽的方式，在洞口范围内，自上而下刷边仰坡，并进行喷锚等措施防护，在保证洞口稳定和有一定覆盖层厚度的情况下，采取开挖上弧导方式进洞，开挖形成的边、仰坡均较高。“零仰坡”开挖进洞方法是指根据洞口处山体的自然坡度，确定最小刷坡线或尽量不刷坡，统称零开挖，利用护拱（在不开挖山坡脚土体的情况下，洞口范围两侧开槽，在槽内施作工字钢拱架并浇筑混凝土，作为临时衬砌支护）创造进洞条件来保证安全快速进洞施工的一种方法。采用这种方法，与传统方法相比，也并不是完全不刷坡，但其边仰坡均较低，这样纵向土压力大大减小；同时洞口浅埋段增加了，对浅埋段的处理是此法成败的关键因素之一。

在某些围岩比较差的情况下，洞口暗挖施工费用很高，经过技术经济比较后可采取明挖回填修筑明洞、最后恢复植被的方案，特别适于南方气候适宜、植被恢复很快的地区。“零开挖”进洞方式在欧洲比较通用，认为挖深大一些（一般为10到15米），有利于部分垂直荷载的传递，地质情况也会变好一些。他们多把精力和工程措施花在洞口前边仰坡开挖所需的支挡结构上，一般是采用带锚索的钢管桩挡墙或长锚杆、锚索加固边仰坡，明洞较长，最终恢复起来同侣导的零边坡是一致的，相当于降低了浅埋段开挖风险。

（四）内反向扩挖法

由于地形较陡或临近公路，为降低边仰坡开挖高度，避免对既有道路的影响，有些短隧道还采取了单端掘进，由洞内向外扩挖形成洞口；也有由于洞口场地狭小，采用小断面进洞再反向扩挖形成洞口的进洞方式。不管是由单端掘进由洞内向外扩挖，还是先小断面进洞，在临近洞及出洞后均需采取相应的加固支护措施。

四、结束语

综上所述，隧道设计人员必须具有环保进洞的设计理念，应用多种多样的隧道环保进洞的方式，尽量较小因施工而给环境带来的危害，为我国的可持续发展目标而不断奋斗。

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