摘要：随着我国交通事业的快速发展，公路网的日臻完善，为了满足行车安全、缩短行车里程、提高运营效益，线路设计就避免不了要穿山越岭，因此隧道的修建数量越来越多。但是，隧道在修建过程中的最大难题是选择合理的进洞方式，隧道进洞往往需要克服地势高差、地质条件和既有道路交通的影响，所以隧道选择何种进洞方式成为了关键性的问题。
论文结合在建的新疆乌尉高速公路前峡2#隧道进洞方案进行比选研究，系统分析了隧道在进洞中可能遇到的突发状况和应对措施，为在建的乌尉高速公路相关隧道提供了参考，对今后类似隧道进洞处理工作也具有借鉴和指导意义。
关键词：公路隧道；隧道进洞；方案研究；陡坡施工；下穿国道；不良地质
1.工程概况
前峡2#隧道属分离式长隧道，左幅隧道起讫桩号为ZK36+553～ZK39+120，全长2567m；右幅隧道起讫桩号为YK36+534～YK39+181，全长2575m，隧道进口端左线设计标高约1910.55m，明洞长度9m，最大埋深357m。右洞进口端设计标高1910.99m，明洞长度0m。最大埋深313m。洞口端悬壁邻河，洞口下基岩分化破碎，且紧邻G216国道，场地狭小，进洞困难，不具备正常情况下的进洞条件，拟采取特殊进洞方案。如图1.1、图1.2所示。
图1.1 进口端左洞左侧冲沟
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图1.2 G216国道位置
2.地质水文情况
隧道通过构造剥蚀中山地貌，地形起伏较大，植被林木茂密。沿线山体海拔高度在 1860～2230m左右，相对高差 100～400m。隧道进口左侧为泥石流冲沟，雨季水流较大。进口边坡陡立，坡度 60°～80°，基岩为强-中风化，呈镶嵌-次块状结构，受冻融风化及坡面流冲蚀，易产生滚落现象。
洞口段围岩为强～中风化凝灰质砂岩，属软岩，受构造、分化影响，岩体破碎，结构面较发育，结合较差，岩体呈破碎结构，整体呈薄～中厚层状。
3.隧道洞口施工原则
隧道设计时合理地选择洞口位置和进洞方案,是保护环境和保证顺利施工、安全运营及节省工程造价的重要条件。
本次进洞方案的研究参照我国现行规范《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009，遵循“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷,确保边坡及仰坡的稳定。同时为满足环保施工的要求和G216国道的畅通，提出通过辅助坑道来实现提前进洞。
4.方案比选
4.1 方案一
1.在进口左侧沟谷沿靠山一侧修建便道，然后直接进洞。对悬臂处便道增设安全防护栏，便道不稳定处采取加固、加宽措施。如图4.1、4.2所示。
图4.1 直接进洞平面图
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图4.2 进口侧面图
2.左洞明洞长度9m，明洞暂不施作，作为进洞施工场地和二衬台车拼装场地。
3.洞口紧邻高陡边坡，洞口距路边场地高差约35m，洞口端无施工场地利用，施工材料、机械设备进出困难，二衬台车组装场地狭小，因此，施工场地只能设在洞口下方G216国道边的小型场地，通过倒运、吊装等方式满足施工需要。
4.1.1 方案一优点
1.直接进洞方案简单，费用较低，不需要变更设计。
2.在进口左侧沟谷便道靠山体一侧，可扩展材料加工，机械设备等主要施工场地。
3.洞口与下方施工场地之间存在高差，如增加垂直运输设备、出渣漏斗棚架，材料设备、出渣也可充分利用高差优势。
4.1.2 方案二缺点
1.便道位于60～80°左右的岩石陡峭绝壁，开凿便道不仅需要劈山，挖方数量大而且便道位于不稳定危岩体上，即使便道修通，车辆通行也存在安全风险。
2.从左洞向右洞修建便道，不仅岩壁陡峭而且位于沟凹槽内， 便道下方岩石风化严重，道路宽度，转弯半径等，基本不具备修建便道条件。便道需采取安全防护，局部加固、加宽措施，不仅费用增加，修建困难，行车行人都存在安全风险。
3.如采用特殊运输方案可利用洞口高差（如洞内轨道、斗车运输），但由于现场施工人员尚不熟悉，设备、技术条件均不满足，实施有困难。
4.2 方案二
隧道进口左侧有一沟谷，靠近左洞侧坡度较缓，具备便道修建，场地拓展，增设横洞条件，拟采取横洞进洞方案。
1.左洞采取横洞进洞，即横洞轴线与左洞中线交角成约51°，与正洞交于ZK36+640，横洞长度约89.5m左右，横洞进口标高1913.15，与左洞交叉口标高1913.15，横洞采取平坡。如图4.3、图4.4所示。
图4.3 前峡隧道进口横洞进洞示意图
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图4.4 横洞进洞纵向布置图
2.为方便车辆转弯掉头，在横洞0+58.73m处开挖支洞与正洞交于ZK36+600，支洞长度26.9m。
3.左洞与右洞采用双横通道与右洞连通，便于右洞开挖、出渣。联络横通道长度41.7m。
4.V级围岩双车道断面净空尺寸7.4m（宽）×6.2m（高），横洞交叉口及破碎围岩处采用混凝土衬砌，其余部位采用锚喷支护，具体支护参数根据现场围岩情况另行确定。如图4.5所示。
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图4.5 横洞断面尺寸图
5.左、右洞联络横通道断面尺寸采用单车通行道，断面净空尺寸5.5×6.2m。横通道交叉口初支、衬砌加强。
6.横洞进洞后先向大里程方向掘进，然后向小里程方向出洞，为衬砌台车拼装开拓场地。
7.横洞开挖接近正洞时，逐渐抬高横洞拱顶高程，接长钢架长度。从正洞与横洞相交处起，采用棚架进入正洞，进行交叉段正洞开挖。
4.2.1 方案二优点
1.横洞进洞可以有效避免洞口大挖大刷，保持原有坡体稳定，符合环保要求。
2.充分利用沟谷侧平缓地形，开拓材料，机械存放场地，满足施工需要。
3.横洞施工技术成熟，可以满足快速进洞施工要求。
4.2.2 方案二缺点
1.由于增加横洞，需增加费用约200～300万元；
2.由于出渣运输及施工设备均从横洞进出，横洞形成瓶颈现象，调度不好，易产生拥堵。
4.3方案三（横洞+便道方案）
左洞一侧靠沟谷缓坡地段，具备修建便道，材料堆放场地，拟采取左洞通过便道进洞，右洞由于不具备修建便道，无洞口场地，且洞口下方陡壁邻河，仍然采取横洞进洞方式。同时横洞也可满足左洞、右洞施工。如图4.6所示。
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图4.6 横洞加便道方案
4.3.1方案三优点
1.横洞工程量相对减少，可降低辅助工程造价；
2.左洞部分可利用洞外便道出渣，疏散横洞运输车辆，减小调度困难的问题，加快通道车辆通行。
4.3.2方案三缺点
1.由于右洞联络通道为单通道，轻车、重车混合存放，车辆洞内掉头困难。
2.左洞增设了洞外便道，由于修建条件受限，便道位于陡壁上，岩体风化，松散，重车通行仍然存在风险。
4.4.比选结果
结合施工场地实际情况，施工队伍机械设备、技术水平，工期要求，经专家评审，前峡2#隧道进洞方案推荐方案二（横洞进洞）方案。具体地层岩性，横洞走向，与正洞交会里程，支护参数，断面尺寸，现场标高等，需进一步细化、完善。
5.主要施工工艺方法
5.1横洞施工
横洞净空断面尺寸7.4×6.2m，主要考虑双车道通行及行人通行。洞口采用双排超前注浆小导管进洞，小导管长度3.5m，间距40cm。全断面钢架I20，间距80cm，喷C20混凝土厚26cm，二衬混凝土为C30厚度30cm，不配筋。底部C30混凝土铺底，厚度30cm。横洞底部高程与隧道路面设计高程相同，横洞进口高程与设计路面高程相同即横洞不设坡度为平洞或小坡度，具体可根据现场情况调整。
横洞完工后的封堵。横洞施工完成后，进口端采用3m厚的C15片石混凝土封堵，然后恢复原地貌。横洞与正洞连接处采用3m厚的C15片石混凝土封堵。
5.2交叉口段隧道施工
横洞与隧道正洞交汇处，受力结构复杂，采用横向棚架法挑顶进洞。横洞开挖接近正洞时，逐渐抬高横洞拱顶高程，接长钢架长度。从正洞与横洞相交处起，采用棚架进入正洞，进行交叉段正洞开挖。棚架斜向上爬坡开挖至正洞中线处达到正洞拱顶高程，再向前以平坡开挖至正洞外侧上台阶拱脚位置，然后再棚架内设置套拱。在套拱内施作正洞的上台阶初期支护。如图5.1所示。
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图5.1 横洞挑顶施工
主要施工步骤如下：
（1）横洞交叉段
根据横洞与正洞之间的高差，确定横洞拱顶扩挖段的起始里程，其抬高坡度控制在30%以内。横洞与正洞交接处设置0.6m加强环，环中设3榀I25a型钢架，外侧增设I25a门型钢架，门型钢架分节与横洞钢架焊接在一起。相邻钢架采用φ22纵向钢筋连接。及时处理横洞交汇处的衬砌。示意图如图5.2所示。
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图5.2 横洞交叉段施工示意图
I25a门型钢架由横梁和立柱组成，横梁与横洞I25a钢架之间的空隙从两侧对称用I25a型钢立柱进行焊接做短支撑，间距50cm，安装后喷射混凝土回填密实。在横梁上按照套拱的间距纵向设置I20a钢柱头，作为正洞套拱的支撑点。门型钢架每侧增设6～10根φ42锁脚锚管和系统锚杆。
交叉段门架底脚处设I25a纵向托梁，扩大门架拱脚和提高地基承载力。
正洞仰拱钢架与横洞加强环最外侧的钢架焊接，正洞仰拱钢筋与横洞地板中预埋的钢筋连接，确保横洞与正洞紧密连接，共同受力。
（2）棚洞开挖
横洞二次衬砌完成后，按垂直正洞走向采用4.0×4.2m（顶部净宽2m）的棚洞以上坡方式开挖至正洞中线位置，然后再平坡开挖至正洞外侧上导拱脚位置处，钢架支护及时跟进。示意图如图5.3所示。
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图5.3 横洞棚洞开挖示意图
棚洞钢架采用I18型钢，间距60cm，挂设φ8钢筋网片，网格间距20cm×20cm， φ22系统锚杆，L-3.0m，间距1m×1m梅花型布置，喷射25cm厚的C25混凝土。底部设横向支撑，使棚洞钢架形成临时封闭环，并设置8根φ42锁脚锚杆。
施工中，棚洞拱顶高程必须超出正洞设计开挖线。棚洞临时支护体系中的顶部钢架横梁位于正洞初期支护外，施作套拱时不再取出。
（3）套拱施工
棚洞施做完毕后及时在其钢架内侧施作宽度为2.0m的套拱，并在棚洞内正洞初支完成后两侧延伸套拱，每侧增加4m，确保棚洞范围内均有套拱保护。示意图如图5.4所示。
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图5.4 棚洞开挖初期支护施工示意图
套拱钢架为I20a型钢，棚洞内设套拱钢架4榀，间距60cm，两侧延伸间距增大到80cm，每侧各6榀。套拱采用φ22连接筋纵向连接，间距80cm，并喷射25cm厚的C25混凝土。
套拱钢架一侧落脚于横洞加强环处的I20a钢柱头上，另一侧落脚于正洞起拱线处纵向32a的槽钢上，并在此处设60cm宽的扩大拱脚，打设11根L-4m的φ42锁脚锚管。
（4）正洞施工
棚洞内钢架施工完毕后，安设正洞初期支护钢架，并与套拱钢架错开设置，钢架一侧落脚于横洞交叉口二次衬砌混凝土的预埋钢桩上，另一侧支在混凝土垫块上，在钢架分节和拱脚处各设2根L-4m的φ42锁脚锚管。棚洞内的正洞初期支护完成后，方可拆除棚洞一侧的临时支护。
6.结语
以前峡2#隧道洞口段为依托，对特殊地段公路隧道进洞技术进行研究，重点分析下穿既有道路的公路隧道进洞技术研究和陡坡段公路隧道进洞技术研究，并阐述了具体的施工工艺流程，希望能为今后类似的施工提供借鉴经验。
参考文献
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都理工大学