隧道零開挖進洞的探析

摘要：隨著我國市場經濟體制的不斷發展，隧道工程日益劇增，隧道進洞施工技術也日趨多樣化。然而，傳統的隧道進洞方式是在洞口開挖形成洞面，不僅難以保證山體的穩定，同時也增加了施工成本。如何采用恰當的進洞施工方式，既實現最大限度降低洞口邊坡仰坡的開挖高度，以便安全進入隧道，順利開展相應的工作，又能保護山體的穩定和洞口自然景觀及植被的目的，受到了人們的日益關注。本文通過具體實例，對零開挖進洞施工的方式進行分析和探討

關鍵詞：隧道；零開挖；進洞

前言

鑒于隧道洞口段的圍巖一般比較破碎，地質條件較差。在實際的隧道施工中應遵循盡量減少對巖體擾動的原則，以提高洞口段巖體和邊、仰坡的穩定性，適當延長洞口和隧道的長度，盡量避免對山體的大挖大刷[1]。在眾多進洞施工方式中，零開挖進洞的方式施工效果最佳，它能使隧道洞口周圍的植被得到妥善保護，維護原有的生態地貌，且洞門力求與自然環境、人文景觀相協調。針對于最大程度減少隧道洞口地貌和生態問題，隧道施工隊在進入某隧道施工時，采用了零開挖的方法，且取得較為滿意的成果。

1.工程概況

某隧道為1座分離式隧道，設計雙洞四車道，洞門形式為進口端削竹式。隧道起終點樁號為ZK142+185～ZK143+690、YK142+206～YK143+684，隧道左線長1505m、右線長1478m。左右線進口明洞長各為15米、15米，隧道洞門設計左右線進口端洞門為削竹式洞門。隧道進口位于傾向東南的山體斜坡上，隧道洞口與等高線斜交，洞口形式屬坡面斜交型，地面坡度30～40°，存在一定偏壓。該段地層主要為崩坡積碎石質土和強、中風化砂巖，碎石質土位于地表淺層，中密，呈散體狀，厚度較小，自身穩定性差。對隧道洞口邊，仰坡穩定性不利。下部強風化巖體破碎，呈松散結構，厚度較小。中風化巖體破碎～較破碎，圍巖堅硬，巖體結合較差，位于地下水位以上，為Ⅴ級圍巖，圍巖一般無自穩能力，擾動易坍塌。

2.零開挖進洞施工

2.1施工順序

根據隧道洞口的實際地形、地貌和地質條件，針對隧道洞口段工程施工的要求和難點，制定總體施工方案，并按照以下順序進洞施工：對隧道洞口地面進行測量以確定零開挖進洞的洞口位置、隧道洞口拱套施工、管棚施工、隧道洞口段開挖。

2.2總體施工方案

根據《設計規范》和《施工規范》做洞口位置規范性要求，強調“早進洞、晚出洞”，堅持不破壞山體的自然平衡，不擴大征地范圍，不加大開挖、防護、回填工作量、不增加施工成本的原則。

總體施工方案：實測地面線以確定明暗洞的交接點，并在明暗洞交接點外部開挖的基礎上，兩側開槽作四榀120a的鋼拱架作為套拱，并盡量靠近山體明暗洞的交接點，以縱向鋼筋連接拱架間整體，在鋼筋架上設置超前管棚導向管，按隧道洞口的地質配置好混凝土，并澆筑混凝土封閉鋼拱架，形成套拱襯砌，最后進行管棚施工作為超前支護，即可完成管棚施工。做好洞口開挖的準備工作，明確開挖方法后即可進行隧道洞口段開挖。

2.3各工序施工方法

2.3.1確定零開挖進洞的洞口位置

測量此隧道洞口段縱斷面相關數據，根據測量結果確定零開挖進洞的洞口位置。且為了真正做到零開挖，應根據鋼拱架的間距，從山體明暗洞交接點外2m的位置向內進行施工，開挖至明暗交接點斷面位置時，要預留核心土，為進洞時施作長管棚提供平臺。并根據總體施工方案和隧道洞口的實際情況，測量組精確放出隧道中線及明暗分界里程，并在地表放出刷坡邊線，做出明顯標志。

2.3.2隧道洞口拱套施工

⑴采用人工開挖的方式進行套拱兩側拱腳基坑土方開挖，采用小藥量弱爆的方式進行石方開挖。人工平整地基后，進行地基承載力測試，合格地基承載力應>300kPa，若不合格則對地基作進一步處理，如澆筑C20混凝土作基礎，并沿縱向澆筑2.2m長。若合格則進行下一步套拱拱架的施工；⑵套拱縱長2m，共設四榀120a工字鋼拱架，間距為0.5m。將槽鋼墊設在拱架拱腳處，把相鄰的兩個鋼拱架進行焊接固定。工字鋼拱架由鋼架加工場預制完成后運到拱套施工現場，根據測定的高程和拱架安裝控制線準確定位后再進行安裝，注意避免將拱架安裝在不同平面；⑶定位導向管，配置混凝土（一般情況下可配置C20混凝土），底模采用組合鋼模板，側膜和外膜采用木模板，內支撐采用鋼拱架，固定模板后，檢查模板的封密性，模板間的縫隙可用泡沫或瀝青進行封堵，以防止漏漿。澆筑混凝土，形成60cm厚、沿隧道縱向長2m的套拱襯砌。混凝土凝固后進行外膜和側膜拆除工作，并在套拱外側用漿砌片石回填。待混凝土凝固到設計要求的強度后，將組合鋼模和內支撐拆除。

2.3.3管棚施工

①采用Ф108×6mm熱軋無縫鋼尖管作為超前長管棚，在套拱部120°范圍內，以套拱拱腳往上4.682m作為水平線，以環向間距布設47根超前鋼管，管棚設置長度40m，鋼管前端呈尖錐狀，呈間隔布置；②用鉆頭為Ф120的地質鉆機鉆孔，開鉆前檢查機械狀況是否正常，禁止使用鉆孔液，可采用環形開挖，鉆孔方式可采用干鉆或濕鉆，遇到粘性土則采用干鉆，拱部核心土高度留至暗洞開挖外輪廓線下1m。為方便鉆孔工作順利進行，可將核心土作為鉆機平臺，從拱頂向兩側按照規定順序鉆孔。鉆孔完成后應立即清孔，從里往外采用風壓將土碴吹干凈；③采用人工結合鉆機頂進的方式將加工好后的Ф108鋼管進行安裝。可按梅花形布置，鋼管逐節頂入，并用絲扣連接好，鋼管接頭要錯開，相鄰鋼管的接頭至少要錯開1m。安裝完成后注意檢查鋼管接頭的封密性，以維持接下來每一個施工項目之間的持續結合[2]。另外，鉆孔過程中除預留鉆孔下沉高度外，還應按地質變化來調整鉆孔速度；④安裝鋼管完成后即可注漿，但在注漿前要注意檢查孔口和鋼管之間的封密性，如有縫隙應用水泥堵塞嚴密，確認無誤后進行壓漿試驗，可先采用比例為1：1的水泥漿進行注漿，如有特殊情況，再進行相應比例的調整。注漿時按照由低至高的順序逐孔進行，并嚴密觀察孔口、鄰孔和覆蓋層較薄的部位有無漏漿或溢漿等情況發生。如在注漿過程中突然出現溢漿情況，則應考慮管內壓力過高，并應停止注漿，排除障礙后再繼續注漿，在注漿完成后用砂漿泵壓注水泥砂漿，以提高管棚鋼管的剛度。

2.3.4隧道洞口段開挖

2.3.4.1開挖前的準備工作

開挖前應對原設計的隧道洞口前后的山體進行實地測量，根據測量結果繪制橫斷面圖紙，為確定隧道進洞方案及隧道洞口設計方案的優化提供科學依據。適當清理隧道洞口附近的植被和表土，完善隧道洞口管棚施工、相應的排水系統和進口洞頂安全防護措施，以維持洞口的穩定性。并根據洞口的巖質，采取不同的超前支護方式，預留管棚施工臺階，搭設管棚施工工作室，鉆機腳手架平臺應支持在穩固的地基上，在軟弱圍巖低段，應加設墊板或墊梁。

2.3.4.2開挖方法

根據不同的地質，采用不同的開挖方式。如V級圍巖破碎帶可以人工開挖為主，機器輔助開挖的方式進行，人工主要以風鎬開挖，機器主要是以挖掘機開挖。V級圍巖一般地段可采用人工和機器開挖為主，松動爆破輔助開挖的方式進行，注意預留核心土，開挖后及時初噴3～5cm砼，用人工將渣料直接沿斜坡卸下，再用機器裝運，并盡早完成洞門，以增強洞口段穩定性。為保證施工安全并檢查管棚的實施效果，應專門組織對隧道進口段進行凈空收斂監控量測。

3.結束語

零開挖進洞是一種最大程度保持原生態平衡的方法，不去開挖洞門以上標高的土體，盡可能的不去挖路塹后再開挖進洞[3]。經實踐證明，零開挖進洞施工技術本身并不復雜，實施的真正難度在于環保理念是否落實到位于第一生產線施工人員的心中和行動中。為此，在進行零開挖施工時應加大巡查力度，通過監督工程師的現場指導以及簽發工作令等多種手段，促使零開挖進洞施工方案的落實，真正達到零開挖進洞的最佳效果，促進隧道進洞施工技術的進一步發展[4]。

參考文獻：

[1]張兆杰.隧道零開挖進洞施工全過程三維數值模擬[J].北方交通，2013，（03）：89-92.

[2]李世安，王傳任.淺埋偏壓隧道零開挖進洞施工技術[J].科學之友，2012，（28）：67-69.

[3]汪珂.公路隧道洞口施工與環境保護研究現狀與展望[J].科技創新導報，2012，（20）：144.

[4]宋建軍.高速公路隧道零仰坡破碎巖體洞口開挖進洞施工技術研究[J].甘肅科技，2013，29（20）：124-129.