理想的洞口位置应选择地质条件良好,地势开阔,施工方便,技术、经济合理之处。选择隧道洞口位置时,应根据地形、地质条件,考虑边坡、仰坡的稳定,结合洞外有关工程及施工难易程度,本着“早进晚出”的指导思想,注意以下原则,全面综合地分析确定:
(1)洞口应尽可能设在山体稳定、地质较好、地下水不太丰富的地方,尽量避开不良地质地段,如断层、滑坡、岩堆、岩溶、流砂、泥石流、盐岩、多年冻土、雪崩、冰川等。当无法避免时,可采取接长明洞或设置棚洞,或采取设置渡槽、多重防护等措施,综合治理,保证隧道安全运营。
(2)洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处(图3-3-1中的A线),不要与水争路。在一般情况下,垭口沟谷在地质构造上是最薄弱的环节,常会遇到断层带、古坍方、冲积土等不良地质。此外,地表流水都汇集在沟底,再加上洞口路堑开挖,破坏了山体原有的平衡,更容易引起坍方,甚至不能进洞。所以,洞口最好选在沟谷一侧(图3-3-1中的B线)。
(3)洞口线路宜与等高线正交,使隧道正面进入山体(图3-3-2),这样洞口的边仰坡开挖较小,洞口结构物不致受到偏侧压力。对于傍山隧道因限于地形,有时无法与等高线正交,只能斜交进洞时,其交角不应太小(不小45°),并根据具体情况,采取斜交洞门、台阶式正交洞门或修建一段明洞。
图3-3-1 沟底附近洞口平面位置
图3-3-2 洞门平面示意图
(4)当隧道线路通过岩壁陡立、基岩裸露处时,最好不刷动或少刷动原生地表,以保持山体的天然平衡。此时,洞口位置应根据具体情况考虑:如果岩壁稳定,无崩塌或落石可能,则可以考虑贴壁进洞(图3-3-3);否则应接长明洞,将洞口延长至危险范围以外3~5 m(图3-3-4)。也可修建特殊结构洞门,如悬臂式洞门、钢筋混凝土锚杆洞门、洞门桥台联合结构、悬臂式托盘基础洞门或长腿式洞门等。对处于漫坡地形的隧道,其洞口位置变动范围较大,应考虑洞外路基填挖方情况、排水条件和有利于快速施工等因素,结合少占农田、填方利用等要求,综合分析确定,一般应减少洞口路堑段长度,延长隧道,提前进洞。
(5)隧道洞口应考虑防洪、防淹。当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时,隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度,隧道洞口路肩设计标高应高出水库设计水位加浪高和壅水高不小于0.5 m,以防洪水灌入隧道。位于城市地区的隧道,采用V形坡时,洞门及敞开段边墙顶高程应高出内涝水位0.5 m。Ⅰ、Ⅱ级铁路设计水位的洪水频率标准为1/100,当观测洪水(包括调查可靠的有重现期可能的历史洪水)高于上述设计洪水标准时,应按观测洪水设计。公路隧道设计水位洪水频率标准如表3-3-1所示,当观测洪水高于标准时,应按观测洪水设计;当观测洪水的频率在高速公路、一级公路超过1/300,二级公路超过1/100,三、四级公路超过1/50时,应分别采用1/300、1/100和1/50的频率设计。
图3-3-3 贴壁进洞时洞口纵断面示意图
图3-3-4 陡壁下接长明洞时纵断面示意图
表3-3-1 公路隧道设计水位的洪水频率标准(www.xing528.com)
(6)为了确保洞口的稳定和安全,边坡及仰坡均不宜开挖过高。表3-3-2为公路隧道各级围岩洞口边仰坡的控制高度,铁路隧道与此基本相同。洞口边仰坡应根据岩土性质、气候、水文条件及边仰坡高度,采取工程加固和植被防护相结合的措施,有条件时可接长明洞,地震区边仰坡宜采用钢丝网等柔性防护措施。
表3-3-2 隧道洞口边仰坡控制高度
注:设计开挖高度系从路基边缘算起。
(7)当洞口附近遇有水沟或水渠横跨线路时,需慎重处理,可设置拉槽开沟的桥梁或涵洞,以排泄水流。当线路横沟进洞时,设置桥涵净空不能过小,以免后患。当地形条件不适于设置桥涵时,应结合地形、地质情况、水流大小,经过技术经济比较,并采取以下工程措施:① 扩大洞门墙顶水沟,将水引离隧道;② 利用明洞洞顶作过水渡槽引接;③ 洞顶水沟流量大,对隧道施工、运营不利时,结合地形、地质条件,改沟排出。
(8)隧道洞口上方有公路跨越或邻近洞口的路堑顶有公路并行时,应考虑延长洞口、接长明洞并在靠近公路一侧设置防撞护栏,护栏等级应符合有关规定。
(9)当洞口地势开阔,有利于施工场地布置时,可利用弃渣有计划、有目的地改造洞口场地,以便布置运输便道、材料堆放场、生产设施用地及生产、生活用房等。另外,在桥隧相连时应注意防止因弃渣乱堆造成桥孔堵塞或推坏桥梁墩台建筑物。
(10)环境保护是隧道洞口选择时应着重考虑的因素,过去有所忽视,随着对环境保护的要求越来越高,在确定洞口位置时,应认真考虑如何尽量少破坏天然植被,以便最大限度地保护自然景观。在村镇附近或在自然保护区及其附近,还要需要研究施工爆破、噪声、水质污染和排出污染空气的影响、平交路口的影响,切实做好相应的工程措施。
在高寒地区修建隧道,还要研究雪崩、阵风、风吹雪等,考虑设置防雪工程、防风工程和防路面冻害工程的必要性。当洞口位于林区时,应考虑树木倒伏的影响。
总之,选定隧道洞口位置时,首先要按照地质条件控制边坡和仰坡的高度和坡面长度,其次是避开不良地质区域和排水影响,最后才谈得到从经济方面进行比较。
隧道洞口位置还应与隧道前后构造物相协调,在桥隧紧接的情况下,应综合考虑洞口与桥跨布局、结构处理的整体性,避免桥隧工程施工相互干扰。同时隧道工程设计应对隧道洞口附近的居民房屋及其他建筑物的分布和用途进行调查,隧道洞口设计应与隧道洞口缓冲结构综合考虑。
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采用作图法确定进洞里程及边仰坡开挖线
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