隧道边仰坡零开挖进洞施工技术探讨

张 秀 琴

(山西省晋中路桥建设集团有限公司第三分公司，山西 晋中 030600)

在新奥法隧道施工中由于受隧道周边地形、地质、地貌、环境及气象等外部条件以及隧道内部应力的影响，洞口段施工相比较洞身施工来说一直是隧道施工的难点，洞口段的施工会对隧道洞身的施工产生影响。而传统的隧道进洞施工技术多数是采用高刷坡的方式，在洞口范围内自上而下根据边仰坡的坡度进行刷坡，在保证洞口顶部有一定覆盖层厚度的前提下开挖上导进洞施工。但是采用这种大刷坡的方式进洞不仅容易破坏原山体的自有平衡，而且对环境也有破坏，随着近几年来我国对环境保护工作的力度逐步加强，对基础建设的环境保护也提出了更高的要求。隧道洞口要求尽可能多的减少原有植被破坏及工后绿化恢复也提上了议事日程。

1 施工简介

我单位承建的某隧道工程中根据业主要求，为了更好的保护环境及加快工程施工进度，在施工中采用“零仰坡”开挖进洞法组织进洞施工，有效地解决洞口工程病害，保护了隧址区域的自然环境，形成了一套隧道边仰坡“零开挖”的开挖进洞施工技术方案。

该技术在确保隧道施工进洞安全和大幅减少运营期洞口段地质治理以及环境保护方面效果明显，技术先进，有明显的经济和社会效益。

2 工艺原理

隧道边仰坡零开挖施工技术改变了传统的高刷坡的隧道进洞方式，极大的减少了隧道洞口边坡的刷坡量，减少了大量的挖方工作量，使原有植被也得到了很好的保护。在进洞的准备工作上，会对原洞口坡度稍作休整，根据原设计轮廓线在洞口两边支设工字钢拱架，利用超前小导管与管棚结合对隧道洞口部分进行预支护，以开挖上导的方式进洞。在进洞深度到一定的循环进尺后，尽快封闭成环。由于没有对原有边坡进行大的刷坡，所以在进洞的时候，洞口地段的覆盖层厚度比传统的隧道进洞方式要减小很多。在洞覆盖层不足的前提下，要保证安全进洞，我项目部选择台阶法进洞，隧道中间设中隔墙。在施工过程中要保证洞口地段开挖部分尽早封闭，尽早将仰拱封闭成环，以保证快速安全环保进洞。

3 关键技术

3.1 工艺流程

边仰坡零开挖进洞施工工艺流程见图1。

3.2 施工要点

洞口段的施工顺序为：1)护拱边墙两侧拉槽;2)架设护拱钢拱架;3)浇筑护拱边墙混凝土;4)超前支护施工;5)护拱拱项钢以及混凝土的施工;6)分台阶开挖护拱及仰拱;7)护拱及仰拱的支护以及混凝土的浇筑;8)进入岩体内护拱部分的开挖、支护及衬砌;9)洞口段二衬混凝土的施工;10)隧道洞身开挖。

3.3 过程控制

3.3.1测量放样

根据设计要求并结合洞口部分实际地形及标高计算出洞口开挖边线坐标。根据隧道内控制导线点来控制隧道边坡开挖边线坐标。在具体操作上，使用全站仪确定洞口部分的最小开挖边坡轮廓线，用来控制洞口边仰坡的开挖。如果洞口部分有少量的清表工作，不允许使用机械，要采用人工的方式进行，以减小机械对洞口的振动，保证洞口部分的边坡稳定。在洞口开挖前要按设计要求做好洞顶部分的排水工作。

3.3.2边墙施工

1)基础开挖：洞口边墙的开挖可根据工程实际采用拉槽或者是挖井。在边墙的开挖过程中，要尽可能的保证核心土不受破坏，以维持洞口山体稳定和下步采用台阶等施工技术进洞时利于形成开挖工作平台。边墙在开挖的过程中要保持对称开挖。开挖4 m时，对于低稳定性的围岩要采用顶撑、锚喷支护等防护措施。边墙开挖过程中要保持两侧边墙对称开挖。对失稳的坑壁要采取措施进行防护。对于较硬岩石要采用预裂爆破形成减震带，分层开挖。边墙基底埋深不浅于1 m。若基底埋深过浅，需采取加固措施。

2)边墙浇筑：模板的支立要符合规范要求。在浇筑混凝土时，接缝处要留有预埋钢筋。

3.3.3钢拱架架立

钢拱架的制作需按设计要求在现场制作与安装。在安装过程中保证定位准确。钢拱架的安装要保证二衬按设计厚度完成后隧道能有设计要求的净空。每两榀钢拱架之间用直径22 mm的螺纹筋固定，固定间距不小于1 m。同时也可以辅以锁脚锚杆将钢拱架固定。底部连接基础要稳定，牢固。在混凝土浇筑的过程中可先浇筑边墙混凝土，也可连拱部钢架一起架设完毕，并一起浇筑。

3.3.4隧道拱部的施工

在开挖工作完成后，要进行顶部工字钢的架立，为了保证工字钢的稳固。工字钢需与超前管棚或超前锚杆焊接固定。并在架立的工字钢上定位出下一循环的超前管棚的导向管。在进洞一定距离保证洞顶覆盖导厚度的前提下，根据现有地质条件，经监理工程师批准，可以改变预支护方式。在浇筑拱部的临时衬砌混凝土时，根据设计及隧道施工规范，拱顶部要留有一定沉降量。在护拱混凝土强度达到一定强度后，隧道进洞方式采用台阶法加中隔墙的方式进洞。在下导开挖工作完成后要及时连接上导部分钢架预埋钢筋，施作下导部分支护，尽快将下导部分封闭。在二衬混凝土施工前，要完成防水卷材的铺设(将防水卷材铺设在临时衬砌上)。

3.3.5二衬混凝土施工

在进入洞身长度满足设计及施工要求后，洞内各工序都能正常进行的前提下，可进行洞口段二衬衬脚以及洞门的施工，进行此项工作还可加强洞口稳定。洞口的施工与洞内作业同时进行，洞门混凝土的强度与洞身相同。洞门工程的施工可采用与洞身施工平行作业的方式进行，洞门的施工要避开雨季。在进行洞身衬砌混凝土施工的同时可连同洞门混凝土整体浇筑；在洞门工程完工后要进行表层覆土植草木进行绿化处理，做到人文景观和自然景观有机统一，使其与自然环境更加协调。

4 实施效果验证

本隧道工程在进洞施工技术上采用此项施工技术开挖进洞。该隧道洞口地质差，为Ⅴ级围岩，不稳定、易坍塌。地处黄土沟谷梁峁区，隧址区内地形起伏较大，黄土冲沟发育，洞体地表地形较为破碎且该地区干旱少雨，植被贫乏，生态环境极为脆弱，破坏后较难恢复。该隧道进出口施工场地狭窄，进出口段全部为Ⅴ级围岩，其中进、出口地层均为第三系中可塑～硬塑粉质粘土组成，洞门采用整体式混凝土结构，洞口最小埋深约8 m～66 m。出口进洞采用零仰坡开挖法，已顺利快速地进入正洞身，安全通过洞口段软弱围岩。进度快、效益高、质量好，受到业主的好评，取得了良好的经济、社会和生态效益。