偏压连拱隧道进洞方案设计
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作者: 崔玉武 王以坤
【摘 要】近年来随着高速公路建设的不断发展，其建设重心也逐渐向西部山区转移，因而隧道工程在公路工程中的比重也越来越大，许多以往极少见的复杂地形和地质条件也开始频繁出现在设计施工中，尤其以连拱隧道的各种不利因素最多，其跨度大，结构复杂，而可供类比的工程又很少。本篇文章结合比较典型的工程实例，对偏压连拱隧道的进洞设计方案进行了比较详细的探讨。
【关键词】连拱隧道；偏压；方案比选；方案优化；半明半暗
1．工程概况
榆商高速前岩隧道为双向四车道连拱隧道，设计时速80km/h，右洞290m，左洞265m。出口端地质情况为强风化云母石英片岩，片状构造，岩体呈薄层结构，节理裂隙发育，岩体较破碎，稳定性较差。隧道轴线与等高线斜交，交角45°～60°。 隧址明洞处偏压极为严重，如何确保施工安全进洞，减少大开大挖，不对环境产生破坏，设计方案的优劣将是其中的关键。
2．进洞方案的比选
在进行了充分的外业调查基础上，制定了以下三个比选方案：
方案一、选择出口桩号为K20+610。优点：缩短了隧道长度，降低了工程造价，同时隧道基础座在了坚硬岩层上。缺点：右洞边坡开挖最大高度达到了52.5m，影响美观且存在落石等潜在威胁，同时隧道右洞偏压也十分严重。
方案二、选择出口桩号为K20+635。优点：遵循了隧道设计“早进晚出”的原则，最大程度避免了高边坡。缺点：左洞明洞部分基础悬空很大，最大高度达10m，若采用浆砌片石等回填，圬工量相当巨大，且施工质量也难以保证。
方案三、左洞出口桩号定在K20+610，右洞出口桩号定在K20+635。优点：避免了左洞的基础悬空，也显著降低了右洞明洞开挖的高边坡。缺点：查找资料没有找到连拱隧道进洞桩号相差25m的同类工程。
通过简单比选，可以很明显的看出方案三的优越性，虽然没有找到可以参考的同类工程，并且项目要求时间紧，任务重，但我们还是选择了方案三作为施工图纸的推荐方案，我们相信通过优化后的方案三定能完美的解决隧道基础悬空与高边坡之间的矛盾。
3．推荐方案的优化
基本的出洞方案已经确定，但仍然有几大需要解决问题，下面我们将对方案做进一步的完善和优化。
（1）洞门型式的选择。隧道出口围岩破碎，地质条件复杂，存在落石、崩塌等潜在威胁，所以选择端墙式洞门是一个明智的选择。
（2）基础悬空的解决办法。为了避免路基高边坡及确保隧道尽早安全进洞，右洞出口桩号位置明洞基础存在较大的悬空，处理办法采用C15片石混凝土基础，这种处理措施安全上有保障，经济上也较合理。
（3）明洞偏压问题。隧道存在偏压，明洞地面线较低一侧需设置偏压挡墙。由于连拱隧道右洞较左洞晚25m出洞，如只在左洞明洞低地面线一侧设置挡墙，右洞K20+610~K20+635仍有可能在松散围岩的推力作用下使隧道衬砌出现多种病害，所以右洞低地面线一侧也需设置偏压挡墙，但注意挡墙尺寸，不容许侵入左线的路面范围。
（4）边坡开挖的安全问题。虽然右洞已经尽可能遵循“早进晚出”避免“大开大挖”等原则，但如果采用明挖方式开挖明洞，K20+610~K20+620段仍然会出现较高的边坡，对围岩扰动较大，且影响施工安全。对此段落采用明洞暗做（半明半暗）的开挖方法可以有效避免上述问题。半明半暗施工工序图见图1。
图1 右洞半明半暗施工工序图
（5）进暗洞的桩号。通过综合考虑隧道的型式、地面线高度以及施工方法等因素，左洞进暗洞桩号选择在K20+600（明洞10m），右洞进暗洞桩号选择在K20+610（半明半暗结束位置）。即右洞挡墙结束位置正好为右洞进暗洞位置，也是左洞明洞的开始位置。这样做的好处在于右洞挡墙与连拱隧道的中隔墙做到了“无缝连接”。如果挡墙做短则显得非常突兀，不协调。如果挡墙做长则占用了中墙位置，无法施做左洞明洞及中隔墙。
（6）施工的步骤。 先施工导洞，贯通后施做中隔墙，再施工右洞，右洞施工一段时间后再施工左洞，须保证左洞施工滞后右洞至少40m。这样的施工顺序可以最大限度的减少隧道开挖对围岩的多次扰动，有利于发挥围岩的自稳能力。
至此，前岩隧道出口由偏压引起的所有问题都得到了很好的解决。
4．结束语
偏压隧道是设计工作中经常遇到的问题，解决办法包括设置偏压挡墙、半明半暗开挖、反压回填等许多方法，具体方案的选择应结合隧道的型式、地质、地形、水文状况等因素综合选定，基本方案选定后，再进行细部的优化，相信一定可以做出完美的设计。
【参考文献】
［１］公路隧道设计规范.人民交通出版社，2004.
［２］公路隧道设计细则.人民交通出版社，2010.
［３］李志厚,朱合华,丁文其.公路连拱隧道设计与施工关键技术.人民交通出版社，2010.
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