公路环保隧道型洞口工法设计与施工

2014-07-06仝刚

交通运输研究 2014年7期

仝刚

（汇通路桥建设集团有限公司，河北高碑店 074099）

随着生活质量的日益提高，人们的环境保护意识也越来越高，很多大型建设项目都将环境保护列入了其中并进行研究。随着近几年公路建设的大力发展，许多在地势高差大、地质结构复杂等情况下修建的公路隧道也越来越多，这往往遇到环境和建设之间的矛盾。其中主要表现在以下几个方面：隧道对环境的破坏；隧道内废气、废水对环境的影响；施工过程对环境的影响以及洞口构造物与环境不和谐等问题。综合分析以上几个问题，发现公路的隧道建设对环境的影响均发生在隧道洞口以及对洞口的处理方面，所以洞口的设计已成为了公路隧道环保建设的重点。

1 公路隧道设计及施工现状

隧道门是隧道的两端的出口部分，它是联系隧道内衬砌与隧道外路堑的结构。目前，很多公路隧道洞门都采用喇叭口式、台阶式、翼墙式、削竹式、柱式和端墙式设计，这虽然在总体上遵循了自然、简洁、与自然和谐的原则，但是由于受到地质、地形以及环境、运营要求、施工技术等条件的限制性，往往导致洞口太大与环境不相适应。纵观公路隧道设计历史，采用铁路隧道洞口设计是公路隧道洞门形式的初期表现。后来多用端墙式或者柱式，二者构造相对简单，施工比较方便快捷，受力情况明确，造型大气宏伟，并且在施工过程中还有稳定的边仰坡作为依据，保证了隧道洞口的稳定性，节省了工程投资。随着经济的迅速发展，隧道洞口建设也有了景观方面的设计要求，从开始的柱式设计逐步出现了喇叭式、削竹式、翼墙式等多种形式的设计，并且还对原端墙式洞门进行了造型的扩展，出现了各式各样的造型设计。洞口施工完工后还进行景观绿化方面的设计，使洞口与周围的自然环境协调一致[1]。

2 假拟洞口工法设计原理

假拟洞口工法又叫前置式洞口工法，它是通过零开挖两侧开槽并搭建钢拱架的方式进行，即随着钢拱架的推进，逐步和山体吻合，拱架之间用纵向交错的钢筋相连接形成一个整体，再用混凝土进行浇筑形成一个临时隧内衬砌墙，在对隧道进行开挖之前将内衬砌成洞，然后再在洞里进行挖掘施工，如图1、图2所示。而传统的隧道挖掘方法多采用明洞模式进行，首先把洞口挖得很大，然后再对暗洞进行施工，等施工到一定的距离后再开挖，不仅大大耗费物力、财力，同时也极大地破坏了洞口环境。

图1 假拟洞口工法立面

图2 假拟洞口工法施工工序

在一般情况下，山体机构是稳定的，但在传统方式挖掘下，往往导致大面积山体遭到破坏，进而影响其结构稳定。而假拟洞口工法则通过减少洞口动工面积，采用创造假洞式进行暗洞推进模式开挖，既保证了山体的稳定性，又达到边开洞边施工的功效，使得保护洞口的植被借助混凝土假洞加固和维持了山体的稳定性，一举两得。

假拟洞口工法的施工程序为：首先进行排水系统的修建，用混凝土将洞顶砌住并在周边砌出排水沟渠；然后，在临时衬砌与山体接触处用混凝土防护，以保证洞口临时衬砌施工槽的安全开挖；最后，在临时衬砌下实施内暗开挖。

3 傍山公路隧道棚洞设计与施工工序

在很多公路建设过程中往往会碰到一些靠着山体开挖的隧道，为了环境保护和生态和谐，我国常采用明洞设计和棚洞式设计方案修建公路，它们可以有效地保护隧道口的自然环境[2]。

棚洞是指明挖路堑后，构筑简支的顶棚架并回填而成的洞身，属于明洞范畴的隧道（见图3）。棚洞的适用条件与明洞大致相似，其结构整体性比明洞差，但由于顶棚与内外墙简支，因此对地基的要求相对较低。

图3 棚洞设计方案（单位：cm）

棚洞设计的施工工序为：首先，对棚洞山体内侧及边坡进行开挖并施以防护，挖掘过程中必须按自上而下的顺序进行，并且在开挖过程中还要不断进行施工，做到开挖防护两不误，在对护面墙进行保护的过程中可以采用逆作法加肋锚杆喷射混凝土；在对棚洞基础部分开挖施工时，应该把握桩与基础部分之间的系数关系，再对其进行混凝土浇筑，在浇筑时还应该确保底部承压在一定范围之内。对于地质疏松条件不好的地段，要采用边墙浆砌片石回填法进行施工。施工结束后可以对顶部采用土石回填以及植被绿化等方法进行棚洞的最后修整与完善。