公路環(huán)保隧道型洞口工法設(shè)計(jì)與施工

仝 剛

（匯通路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 高碑店 074099）

隨著生活質(zhì)量的日益提高，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)也越來(lái)越高，很多大型建設(shè)項(xiàng)目都將環(huán)境保護(hù)列入了其中并進(jìn)行研究。隨著近幾年公路建設(shè)的大力發(fā)展，許多在地勢(shì)高差大、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等情況下修建的公路隧道也越來(lái)越多，這往往遇到環(huán)境和建設(shè)之間的矛盾。其中主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：隧道對(duì)環(huán)境的破壞；隧道內(nèi)廢氣、廢水對(duì)環(huán)境的影響；施工過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響以及洞口構(gòu)造物與環(huán)境不和諧等問(wèn)題。綜合分析以上幾個(gè)問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)公路的隧道建設(shè)對(duì)環(huán)境的影響均發(fā)生在隧道洞口以及對(duì)洞口的處理方面，所以洞口的設(shè)計(jì)已成為了公路隧道環(huán)保建設(shè)的重點(diǎn)。

1 公路隧道設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)狀

隧道門(mén)是隧道的兩端的出口部分，它是聯(lián)系隧道內(nèi)襯砌與隧道外路塹的結(jié)構(gòu)。目前，很多公路隧道洞門(mén)都采用喇叭口式、臺(tái)階式、翼墻式、削竹式、柱式和端墻式設(shè)計(jì)，這雖然在總體上遵循了自然、簡(jiǎn)潔、與自然和諧的原則，但是由于受到地質(zhì)、地形以及環(huán)境、運(yùn)營(yíng)要求、施工技術(shù)等條件的限制性，往往導(dǎo)致洞口太大與環(huán)境不相適應(yīng)。縱觀公路隧道設(shè)計(jì)歷史，采用鐵路隧道洞口設(shè)計(jì)是公路隧道洞門(mén)形式的初期表現(xiàn)。后來(lái)多用端墻式或者柱式，二者構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，施工比較方便快捷，受力情況明確，造型大氣宏偉，并且在施工過(guò)程中還有穩(wěn)定的邊仰坡作為依據(jù)，保證了隧道洞口的穩(wěn)定性，節(jié)省了工程投資。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，隧道洞口建設(shè)也有了景觀方面的設(shè)計(jì)要求，從開(kāi)始的柱式設(shè)計(jì)逐步出現(xiàn)了喇叭式、削竹式、翼墻式等多種形式的設(shè)計(jì)，并且還對(duì)原端墻式洞門(mén)進(jìn)行了造型的擴(kuò)展，出現(xiàn)了各式各樣的造型設(shè)計(jì)。洞口施工完工后還進(jìn)行景觀綠化方面的設(shè)計(jì)，使洞口與周圍的自然環(huán)境協(xié)調(diào)一致[1]。

2 假擬洞口工法設(shè)計(jì)原理

假擬洞口工法又叫前置式洞口工法，它是通過(guò)零開(kāi)挖兩側(cè)開(kāi)槽并搭建鋼拱架的方式進(jìn)行，即隨著鋼拱架的推進(jìn)，逐步和山體吻合，拱架之間用縱向交錯(cuò)的鋼筋相連接形成一個(gè)整體，再用混凝土進(jìn)行澆筑形成一個(gè)臨時(shí)隧內(nèi)襯砌墻，在對(duì)隧道進(jìn)行開(kāi)挖之前將內(nèi)襯砌成洞，然后再在洞里進(jìn)行挖掘施工，如圖1、圖2所示。而傳統(tǒng)的隧道挖掘方法多采用明洞模式進(jìn)行，首先把洞口挖得很大，然后再對(duì)暗洞進(jìn)行施工，等施工到一定的距離后再開(kāi)挖，不僅大大耗費(fèi)物力、財(cái)力，同時(shí)也極大地破壞了洞口環(huán)境。

圖1 假擬洞口工法立面

圖2 假擬洞口工法施工工序

在一般情況下，山體機(jī)構(gòu)是穩(wěn)定的，但在傳統(tǒng)方式挖掘下，往往導(dǎo)致大面積山體遭到破壞，進(jìn)而影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。而假擬洞口工法則通過(guò)減少洞口動(dòng)工面積，采用創(chuàng)造假洞式進(jìn)行暗洞推進(jìn)模式開(kāi)挖，既保證了山體的穩(wěn)定性，又達(dá)到邊開(kāi)洞邊施工的功效，使得保護(hù)洞口的植被借助混凝土假洞加固和維持了山體的穩(wěn)定性，一舉兩得。

假擬洞口工法的施工程序?yàn)椋菏紫冗M(jìn)行排水系統(tǒng)的修建，用混凝土將洞頂砌住并在周邊砌出排水溝渠；然后，在臨時(shí)襯砌與山體接觸處用混凝土防護(hù)，以保證洞口臨時(shí)襯砌施工槽的安全開(kāi)挖；最后，在臨時(shí)襯砌下實(shí)施內(nèi)暗開(kāi)挖。

3 傍山公路隧道棚洞設(shè)計(jì)與施工工序

在很多公路建設(shè)過(guò)程中往往會(huì)碰到一些靠著山體開(kāi)挖的隧道，為了環(huán)境保護(hù)和生態(tài)和諧，我國(guó)常采用明洞設(shè)計(jì)和棚洞式設(shè)計(jì)方案修建公路，它們可以有效地保護(hù)隧道口的自然環(huán)境[2]。

棚洞是指明挖路塹后，構(gòu)筑簡(jiǎn)支的頂棚架并回填而成的洞身，屬于明洞范疇的隧道（見(jiàn)圖3）。棚洞的適用條件與明洞大致相似，其結(jié)構(gòu)整體性比明洞差，但由于頂棚與內(nèi)外墻簡(jiǎn)支，因此對(duì)地基的要求相對(duì)較低。

圖3 棚洞設(shè)計(jì)方案（單位：cm）

棚洞設(shè)計(jì)的施工工序?yàn)椋菏紫?，?duì)棚洞山體內(nèi)側(cè)及邊坡進(jìn)行開(kāi)挖并施以防護(hù)，挖掘過(guò)程中必須按自上而下的順序進(jìn)行，并且在開(kāi)挖過(guò)程中還要不斷進(jìn)行施工，做到開(kāi)挖防護(hù)兩不誤，在對(duì)護(hù)面墻進(jìn)行保護(hù)的過(guò)程中可以采用逆作法加肋錨桿噴射混凝土；在對(duì)棚洞基礎(chǔ)部分開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)該把握樁與基礎(chǔ)部分之間的系數(shù)關(guān)系，再對(duì)其進(jìn)行混凝土澆筑，在澆筑時(shí)還應(yīng)該確保底部承壓在一定范圍之內(nèi)。對(duì)于地質(zhì)疏松條件不好的地段，要采用邊墻漿砌片石回填法進(jìn)行施工。施工結(jié)束后可以對(duì)頂部采用土石回填以及植被綠化等方法進(jìn)行棚洞的最后修整與完善。

4 公路環(huán)保隧道型洞口工法設(shè)計(jì)與施工中存在的問(wèn)題

雖然人們的環(huán)保意識(shí)在增強(qiáng)，公路隧道的洞口設(shè)計(jì)技術(shù)也一直在提升，但當(dāng)前很多山體隧道開(kāi)挖還是對(duì)環(huán)境造成了比較嚴(yán)重的破壞。究其原因，主要有以下幾個(gè)方面。

4.1 建設(shè)管理方面

（1）很多大型公路隧道在建設(shè)前期，相關(guān)論證不夠充分，研究也不深入，將很多不利因素都沒(méi)有考慮其中。有些地方為了政績(jī)面子，對(duì)交通量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的具體情況沒(méi)有實(shí)際上報(bào)，亂開(kāi)發(fā)隧道工程，給國(guó)家和地方政府都帶來(lái)不小的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）工作前期對(duì)地質(zhì)情況勘察不夠，相關(guān)土木信息不足，給后期的工程建設(shè)帶來(lái)很大的麻煩。

（3）目前很多公路隧道建設(shè)項(xiàng)目都采用招標(biāo)的形式進(jìn)行，沒(méi)有真正落實(shí)貫徹風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)原則，業(yè)主把很多本應(yīng)自己承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)都轉(zhuǎn)嫁給了承包商，給后續(xù)工程帶來(lái)了很多責(zé)任糾紛，影響隧道的挖掘工作。

（4）缺乏相關(guān)的管理制度和完善的監(jiān)理制度，導(dǎo)致在施工階段也問(wèn)題百出。

（5）隧道最后的竣工驗(yàn)收中，由于內(nèi)容不齊全，評(píng)價(jià)體系不科學(xué)，讓形式代替了內(nèi)容，影響了隧道質(zhì)量。

4.2 技術(shù)方面

（1）施工時(shí)間緊迫，施工單位沒(méi)有隧道的具體情況進(jìn)行實(shí)地考察，外加千篇一律的套圖設(shè)計(jì)，導(dǎo)致隧道的開(kāi)挖后施工方法和地質(zhì)結(jié)構(gòu)不相符。

（2）目前有很多勘探單位由于人員自身技術(shù)不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致勘探數(shù)據(jù)誤差很大，在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，容易被數(shù)據(jù)誤差迷惑，設(shè)計(jì)和實(shí)際不相符。

4.3 施工方面

（1）承包商往往在隧道項(xiàng)目的招標(biāo)中以低價(jià)中標(biāo)，然后暗中再轉(zhuǎn)包給其他施工方，在追逐利益的情況下，采用低劣的開(kāi)挖方式對(duì)山體進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)挖，致使出現(xiàn)很多不必要的破壞。

（2）在施工過(guò)程中，施工人員的生活環(huán)境相對(duì)比較惡劣，長(zhǎng)期以往，容易使得施工人員的環(huán)境保護(hù)意識(shí)下降，從而也導(dǎo)致了一些隧道與環(huán)境相沖突的問(wèn)題。

5 解決隧道開(kāi)挖與環(huán)境之間沖突的措施

5.1 管理方面

（1）在管理模式方面，將常規(guī)的市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)模式改為由從事公路隧道建設(shè)的獨(dú)立法人機(jī)構(gòu)專門(mén)投資建設(shè)，以打破低價(jià)中標(biāo)再轉(zhuǎn)賣的問(wèn)題，同時(shí)避免責(zé)任不明確現(xiàn)象。

（2）成立專門(mén)的監(jiān)管部門(mén)制定相應(yīng)的評(píng)定制度，對(duì)施工前期的勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格審查，以確保設(shè)計(jì)方案可行。

（3）工程設(shè)計(jì)是整個(gè)隧道工程的關(guān)鍵階段，因此，相應(yīng)的招標(biāo)之前必須要求受標(biāo)者提供相應(yīng)的方案，并通過(guò)專業(yè)人士的驗(yàn)證認(rèn)可，以確保受標(biāo)者具有技術(shù)實(shí)力對(duì)隧道進(jìn)行合理開(kāi)挖。

5.2 技術(shù)方面

（1）綜合實(shí)際將國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與我國(guó)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)行三管齊下，確保用正確的方法進(jìn)行施工。

（2）加強(qiáng)施工人員的管理，不擁有相關(guān)技能證的施工人員將不能參與重要類的機(jī)械挖掘，同時(shí)還要加大對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)，做到與時(shí)俱進(jìn)。

5.3 施工方面

（1）建立或完善相關(guān)的監(jiān)管部門(mén)，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程、施工材料加強(qiáng)監(jiān)管，防止以假當(dāng)真、以次充好的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）除了對(duì)工程的監(jiān)管之外，還要規(guī)范人的行為習(xí)慣，強(qiáng)化施工人員的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，讓施工在與環(huán)境相和諧的情況下進(jìn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

目前，保護(hù)環(huán)境作為人類反哺自然的一種表現(xiàn)，在公路設(shè)計(jì)、建設(shè)方面必須得到世界各國(guó)人民的重視。有些發(fā)達(dá)國(guó)家在高速公路建設(shè)方面首先要求做到生態(tài)環(huán)境和諧。對(duì)于一些公路建設(shè)過(guò)程中無(wú)法避免的問(wèn)題，要求對(duì)其破壞進(jìn)行人為修復(fù)，盡量還原一個(gè)和諧的生態(tài)環(huán)境，避免人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的破壞。

假擬洞口施工方法和棚洞設(shè)計(jì)施工方法就是遵循洞口設(shè)計(jì)在安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的原則下，總體上打破了傳統(tǒng)的施工順序和施工工藝，通過(guò)在洞口兩側(cè)開(kāi)槽的方法，實(shí)施明洞臨時(shí)襯砌，然后進(jìn)行反壓回填等技術(shù)，保證了內(nèi)暗施工的安全，在很大程度上確保了洞口生態(tài)環(huán)境的和諧，使環(huán)保型隧道建設(shè)邁出了新的一步[3]。

[1] 王永安.公路隧道環(huán)保型洞口工法設(shè)計(jì)與施工[J].中南公路工程，2006，（1）：145-147.

[2] 蔣樹(shù)屏.公路隧道前置式洞口工法與工程實(shí)踐[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2005，（2）：49-52.

[3] 徐濤.公路隧道工程技術(shù)應(yīng)用研究[J].黑龍江交通科技，2013，（4）：104.