隧道洞口工程施工原则与方法

1、邓尤东,隧道洞口工程施工原则与方法,随着基础设施建设步伐的逐步加快，隧道建设规模正日益扩大，人们不但重视隧道施工技术水平的提高，还不断追求艺术性，尤其注重隧道洞门的美学效应，使隧道不单成为交通通道，同时又起着点缀周围环境的作用。隧道洞门的外墙设计与周围的景观环境相协调，洞门的形式在研究建筑的现象学基础上，结合地方民族特色，既美观又经济。,前 言,福建机场二期魁歧隧道,厦门翔安隧道,厦门云顶隧道,宜昌季家坡隧道,昆明百花山隧道,法国Mont-Blanc隧道,在实际施工中，洞口工程又是隧道施工中最为困难的地段。在以往的施工过程中，常常采用拉槽刷坡的方式寻求能正面沿隧道轴线进洞的地点，为此需要削剥大

2、量的坡面岩体，这将使得洞口处的围岩稳定性进一步恶化，加剧了进口施工的困难，甚至导致进洞失败。为摆脱正面进洞观念，在施工中我们须寻找一种合理的隧道洞口结构形式和进洞里程，不仅能克服进洞开挖时的困难，而且还能减少对环境破坏，使整个洞口工程受力合理。,延吴高速项目大梁峁隧道,主要内容,一、隧道洞口工程结构形式,无墙洞门,端墙式洞门、洞口环框式 翼墙式洞门、台阶式洞门 柱 式 洞 门、城堡式洞门 拱翼式洞门,3、洞门分类,当洞口石质坚硬稳定，可设无墙洞门。,无墙洞门,端墙式洞门适用于地形开阔、石质较稳定（级围岩）的地区，隧道轴线与坡面基本正交，由端墙和洞门顶和排水沟组成。端墙的作用是抵抗山体纵向推力及

3、支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定，对地基的承载力要求较高。洞门顶排水沟用来将仰坡流下来的地表水汇集后排走。,端墙式洞门,直墙端墙式洞门,曲面端墙式洞门,环框式洞门,当洞口石质坚硬稳定（级围墙），节理不发育，不易风化，且地势陡峭无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口、防止落石和减少洞口雨后滴水的作用。,环框式洞门,环框式洞门,当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边仰坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐渐升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到美化洞门的作用。,台阶式洞门,当地势陡峭（级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地质或地形条件的

4、限制，不能设置翼墙时，可在端墙中设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。柱式洞门比较美观，适用于城市要道、风景区或长大隧道的洞口。,柱式洞门,柱式洞门,拱翼式洞门,削竹式洞门,削竹式洞门,喇叭口式洞门,通常用于城市隧道中，起到调节洞口段光线的作用，同时也起到一定装饰作用。当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之分，前者遮光板之间是透空的，后者则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，所以很少使用后者。,棚洞式洞门,棚洞式洞门,棚洞式洞门,南宁市平乐大道隧道,二、洞口工程施工理念及原则,隧道洞口段是从洞口到上覆土层

5、为隧道开挖跨度的两倍的地方。隧道洞口段与隧道内的一般地段的形态不同，洞口段的衬砌与一般的洞身段衬砌不同，由于处于隧道明暗交接位置，围岩自稳能力较差，隧道的开挖可能加速围岩失稳，必须在充分分析洞口边仰坡稳定、围岩稳定、施工方法等因素的基础上，进行正确的设计或变更。,洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处，一般宜将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧且有足够宽度的山嘴处。 位于悬崖陡壁下的洞口，根据地质情况采用贴壁或采用接长明洞的办法，将洞口堆到坍方范围以外35m处，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。 跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。洞口路肩应高出设计洪水位（包

6、括浪高）以上0.5m，以免洪水浸入隧道。 漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。长大隧道在洞门附近应考虑施工场地、弃渣场等的位置。洞口设计或变更应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取防范措施。 考虑通风设备排出的废气和噪声对周围环境的影响程度和解决办法。 考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的要求。 洞口以外必须留有生产活动的场所。,明挖法,护（套）拱+短管棚法,护（套）拱+长管棚法,1.洞口工程施工总原则,2、洞口工程施工理念,安全、质量体系及制度建设是洞口工程施工安全管理的前提。,严格执行“早进晚出”原则。,固牢树立环保进洞理念

7、。,始终践行“零开挖”进洞。,边仰坡稳定是洞口工程的安全保障。,初支及防护及时、密贴、柔性、封闭的原则。,衬砌紧跟是保证洞口山体稳定的重要措施。,洞口工程控制爆破原则。,监控量测是新奥法核心的理念。,三、洞口工程施工技术准备,在熟悉掌握设计地形及地质参数后，要进行实际地质与水文情况调查，要进行纵横断面实际测量（每5米一个断面及地形突变点断面），要进行坡积物和堆积体测量等。,洞口工程施工前，应对设计文件中的技术标准、主要技术条件、设计原则、勘测资料、隧道平面、纵断面、 洞门位置和式样、衬砌类型、洞口周围环境及衔接工程、确定的施工方法、通风方案、技术措施、洞外排水系统和设施的布置与施工实际条件是否

8、相符合，与实际的地形、地貌、水文、气象等条件相适应。 重点现场核对隧道洞口段的平面、纵断面，工程地质情况，洞门位置和式样，衬砌类型，洞口周围环境。,四、进洞施工方案比选,进洞施工方案从方案比较、计算分析、方案效果评价（施工安全、快速成环、施工变形可控范围）三个方面进行。,洞顶截水沟,洞口边仰坡控制,隧道洞门与周围结构相结合 将建筑与结构设计有机地结合起来，使之既美观又符合功能要求。,环境与意境相结合 通过对洞门所处地理特点进行构思，将环境与意境相结合。,洞门形式与洞口地形相协调 洞口应结合隧道所处的地理位置、地形地貌情况，洞口场地的宽阔程度来确定，使协调统一。,外墙装饰与相邻建筑物相协调 洞门

9、外墙装饰通过材料的色调、质感和线条三个方面体现，与相领建筑相协调。,隧道支护,隧道支护,隧道支护,3、格栅钢架,超前锚杆,超前锚杆是沿隧道开挖面外轮廓钻孔，插入钢筋杆体并用水泥砂浆使杆体与围岩固结成整体。,超前锚杆,4、超前锚杆,5、超前小导管注浆加固,长管棚 a)管棚的环向布置；b)管棚钢管纵向错接；c)钢管端部横向连接,6、长管棚,全断面注浆,7、全断面注浆,1.辅助导坑（平导、横洞）进洞,横洞,导管施工,长管棚超前支护进洞,10.明挖进洞,(5)中隔墙法 适用于软弱地层的施工方法，特别是对于控制地表沉陷有很好的效果，一般主要用于城市地下铁道施工中，但其造价高。,围岩监控量测示意图,五、洞

10、口工程施工案例,（一）隧道洞口工程失败的案例,线隧道进口位置,线隧道进口位置,坍塌体位置,318国道,原始地貌图，、线洞口、318国道及坍塌体的位置关系,1、宜万铁路高阳寨隧道进口边坡崩塌事故,事故现场图一,事故现场图二,事故前318国道上的防护排架,事故发生的直接原因是隧道洞口边坡岩体在长期表生地质作用下，受施工爆破动力作用，致使边坡岩石沿原生节理面与母岩分离，在其自身重力作用下失稳向坡外滑出，岩体瞬间向下崩塌解体，造成事故发生。虽然这起事故原因复杂，但也暴露出施工企业安全生产责任不落实，勘察设计单位的勘察设计工作不到位，监理单位对施工现场疏于监管，建设单位对工程项目安全监控不利等问题。,2

11、、武黄城际铁路项目魏王村隧道进口施工,魏王村隧道位于湖北省武汉市洪山区花山镇，设计为双线隧道,起讫里程分别为DK10+245和DK11+110，隧道全长为865米，其进口标高36.341，出口标高42.196。 本隧道断面尺寸为：宽高=13.309.08m（衬砌内轮廓线）。隧道进口DK10+390.583段左、右线分别位于R左=10000m 、R右=9995.2m的右偏曲线上。隧道内设置单面上坡，坡度为6.63。洞口段为、围岩。表层粉质粘土，遇水易软化，强风化砂岩，右侧顺层。洞身位于粉质粘土与强风化砂岩，右侧顺层，浅埋偏压。洞口段设计采用明挖法施工，超前大管棚进洞。,变更后施工的魏王村隧道,最

12、终施工的魏王村隧道,最终施工的魏王村隧道,3、延吴高速项目大梁峁隧道,4、五盂高速项目藏山隧道进口,（二）隧道洞口工程成功的案例,工程概况,隧道出口从黄土冲沟下出洞，地形条件偏压，纵坡较陡。DK227+060DK227+096段先在沟槽中夯填水泥土后再行暗进；线路右侧洞口基础悬空，采用M7.5浆砌片石回填。原洞口里程桩号为DK227+090。考虑到黏质黄土的特性、地形条件偏压和黄土冲沟等因素，为确保进洞的安全，达到“早进晚出”，尽量少破坏原有土体结构的原则，改DK227+090DK227+096段明挖为暗挖，优化洞口里程为DK227+096。,1、张茅隧道出口进洞施工方案,说明： 1、改DK2

13、27+090DK227+096段明挖为暗挖，减少挖方，少扰动。 2、回填水泥土后，缓解洞口偏压，确保进洞安全。,DK227+060DK227+096段先在沟槽中夯填水泥土。,洞顶回填后效果,进洞方案,为保证进洞的安全，上台阶开挖矢跨比应大于0.3。,进洞方案,依据设计图纸，结合现场实际地形地貌，针对进口的围岩特点，结合新奥法理论基础，遵循隧道施工“早进晚出”的理念，进洞采用超前大管棚法，套拱设置里程DK227+096DK227+097。后按三台阶七步开挖法进洞施工。,工程概况,麦子山隧道设计为双线铁路隧道，隧道起讫里程为K164+032DK166+365，长度为2333m。全隧道自进口至出口为

14、连续下坡，纵坡分别为-16、-16.2、-15.9。地质条件：隧道穿越T2b1紫红色粉砂岩，构造上处在一宽缓向斜下部，节理裂隙不发育，岩体完整，上覆T2b1泥质灰岩夹钙质页岩。隧道进出口岩体均有节理发育，但对隧道的稳定性影响不大。,2、麦子山隧道斜井进洞施工方案,麦子山隧道进口原地貌,斜井横断面图,斜井洞门正面图,挡墙及洞口场地硬化,斜井洞口预留核心土环形开挖,套拱安装,套拱砼浇注,洞顶截水沟设置,削竹式洞门,铺底紧跟,成型后的斜井洞口,3、落水洞隧道进口进洞施工方案,工程概况,落水洞隧道设计为单线隧道, 隧道进口里程DK160+342，隧道全长3467米。隧道位于低山及谷地区，海拔80011

15、00米，相对高差70400米，山坡自然坡度为3050，局部为约80陡崖，植被发育，风化层薄，辟为旱地、林场，基岩多有出露，谷地低洼狭长，辟为菜地与水田。进口距318国道近，交通较为便利。 隧道洞身穿越粉砂质泥岩组成的宽缓向斜的一翼，全弱风化，层理发育，隧道岩体属高应力区，软岩易产生软化、大位移，成洞性差，隧道预测正常涌水量为5343m3/d，最大涌水量为31055m3/d。,原设计,边仰坡及超前预支护,短进尺开挖上导坑,交错施工进中导,中导坑成型图,全断面成型图,洞口衬砌成型图,成型后隧道洞口,4、向家湾二号隧道出口进洞施工方案,工程概况,向家湾二号隧道全长210m，洞口为三叠系中统巴东组粉砂质泥岩，紫红色，厚层中厚层状，强弱风化，节理、裂隙较发育，岩体较破碎。本区位于红岩寺向斜东南翼属单斜地层，岩层产状为320335 3045。裂隙水较发育。隧道出口为台阶式洞门，洞口段13m设计为明洞结构，地形较陡，两侧边坡开挖工程量