隧道邊仰坡零開(kāi)挖進(jìn)洞施工技術(shù)探討

張 秀 琴

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司第三分公司，山西 晉中 030600)

在新奧法隧道施工中由于受隧道周邊地形、地質(zhì)、地貌、環(huán)境及氣象等外部條件以及隧道內(nèi)部應(yīng)力的影響，洞口段施工相比較洞身施工來(lái)說(shuō)一直是隧道施工的難點(diǎn)，洞口段的施工會(huì)對(duì)隧道洞身的施工產(chǎn)生影響。而傳統(tǒng)的隧道進(jìn)洞施工技術(shù)多數(shù)是采用高刷坡的方式，在洞口范圍內(nèi)自上而下根據(jù)邊仰坡的坡度進(jìn)行刷坡，在保證洞口頂部有一定覆蓋層厚度的前提下開(kāi)挖上導(dǎo)進(jìn)洞施工。但是采用這種大刷坡的方式進(jìn)洞不僅容易破壞原山體的自有平衡，而且對(duì)環(huán)境也有破壞，隨著近幾年來(lái)我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的力度逐步加強(qiáng)，對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)的環(huán)境保護(hù)也提出了更高的要求。隧道洞口要求盡可能多的減少原有植被破壞及工后綠化恢復(fù)也提上了議事日程。

1 施工簡(jiǎn)介

我單位承建的某隧道工程中根據(jù)業(yè)主要求，為了更好的保護(hù)環(huán)境及加快工程施工進(jìn)度，在施工中采用“零仰坡”開(kāi)挖進(jìn)洞法組織進(jìn)洞施工，有效地解決洞口工程病害，保護(hù)了隧址區(qū)域的自然環(huán)境，形成了一套隧道邊仰坡“零開(kāi)挖”的開(kāi)挖進(jìn)洞施工技術(shù)方案。

該技術(shù)在確保隧道施工進(jìn)洞安全和大幅減少運(yùn)營(yíng)期洞口段地質(zhì)治理以及環(huán)境保護(hù)方面效果明顯，技術(shù)先進(jìn)，有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2 工藝原理

隧道邊仰坡零開(kāi)挖施工技術(shù)改變了傳統(tǒng)的高刷坡的隧道進(jìn)洞方式，極大的減少了隧道洞口邊坡的刷坡量，減少了大量的挖方工作量，使原有植被也得到了很好的保護(hù)。在進(jìn)洞的準(zhǔn)備工作上，會(huì)對(duì)原洞口坡度稍作休整，根據(jù)原設(shè)計(jì)輪廓線在洞口兩邊支設(shè)工字鋼拱架，利用超前小導(dǎo)管與管棚結(jié)合對(duì)隧道洞口部分進(jìn)行預(yù)支護(hù)，以開(kāi)挖上導(dǎo)的方式進(jìn)洞。在進(jìn)洞深度到一定的循環(huán)進(jìn)尺后，盡快封閉成環(huán)。由于沒(méi)有對(duì)原有邊坡進(jìn)行大的刷坡，所以在進(jìn)洞的時(shí)候，洞口地段的覆蓋層厚度比傳統(tǒng)的隧道進(jìn)洞方式要減小很多。在洞覆蓋層不足的前提下，要保證安全進(jìn)洞，我項(xiàng)目部選擇臺(tái)階法進(jìn)洞，隧道中間設(shè)中隔墻。在施工過(guò)程中要保證洞口地段開(kāi)挖部分盡早封閉，盡早將仰拱封閉成環(huán)，以保證快速安全環(huán)保進(jìn)洞。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工藝流程

邊仰坡零開(kāi)挖進(jìn)洞施工工藝流程見(jiàn)圖1。

3.2 施工要點(diǎn)

洞口段的施工順序?yàn)椋?)護(hù)拱邊墻兩側(cè)拉槽;2)架設(shè)護(hù)拱鋼拱架;3)澆筑護(hù)拱邊墻混凝土;4)超前支護(hù)施工;5)護(hù)拱拱項(xiàng)鋼以及混凝土的施工;6)分臺(tái)階開(kāi)挖護(hù)拱及仰拱;7)護(hù)拱及仰拱的支護(hù)以及混凝土的澆筑;8)進(jìn)入巖體內(nèi)護(hù)拱部分的開(kāi)挖、支護(hù)及襯砌;9)洞口段二襯混凝土的施工;10)隧道洞身開(kāi)挖。

3.3 過(guò)程控制

3.3.1測(cè)量放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合洞口部分實(shí)際地形及標(biāo)高計(jì)算出洞口開(kāi)挖邊線坐標(biāo)。根據(jù)隧道內(nèi)控制導(dǎo)線點(diǎn)來(lái)控制隧道邊坡開(kāi)挖邊線坐標(biāo)。在具體操作上，使用全站儀確定洞口部分的最小開(kāi)挖邊坡輪廓線，用來(lái)控制洞口邊仰坡的開(kāi)挖。如果洞口部分有少量的清表工作，不允許使用機(jī)械，要采用人工的方式進(jìn)行，以減小機(jī)械對(duì)洞口的振動(dòng)，保證洞口部分的邊坡穩(wěn)定。在洞口開(kāi)挖前要按設(shè)計(jì)要求做好洞頂部分的排水工作。

3.3.2邊墻施工

1)基礎(chǔ)開(kāi)挖：洞口邊墻的開(kāi)挖可根據(jù)工程實(shí)際采用拉槽或者是挖井。在邊墻的開(kāi)挖過(guò)程中，要盡可能的保證核心土不受破壞，以維持洞口山體穩(wěn)定和下步采用臺(tái)階等施工技術(shù)進(jìn)洞時(shí)利于形成開(kāi)挖工作平臺(tái)。邊墻在開(kāi)挖的過(guò)程中要保持對(duì)稱開(kāi)挖。開(kāi)挖4 m時(shí)，對(duì)于低穩(wěn)定性的圍巖要采用頂撐、錨噴支護(hù)等防護(hù)措施。邊墻開(kāi)挖過(guò)程中要保持兩側(cè)邊墻對(duì)稱開(kāi)挖。對(duì)失穩(wěn)的坑壁要采取措施進(jìn)行防護(hù)。對(duì)于較硬巖石要采用預(yù)裂爆破形成減震帶，分層開(kāi)挖。邊墻基底埋深不淺于1 m。若基底埋深過(guò)淺，需采取加固措施。

2)邊墻澆筑：模板的支立要符合規(guī)范要求。在澆筑混凝土?xí)r，接縫處要留有預(yù)埋鋼筋。

3.3.3鋼拱架架立

鋼拱架的制作需按設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場(chǎng)制作與安裝。在安裝過(guò)程中保證定位準(zhǔn)確。鋼拱架的安裝要保證二襯按設(shè)計(jì)厚度完成后隧道能有設(shè)計(jì)要求的凈空。每?jī)砷摴凹苤g用直徑22 mm的螺紋筋固定，固定間距不小于1 m。同時(shí)也可以輔以鎖腳錨桿將鋼拱架固定。底部連接基礎(chǔ)要穩(wěn)定，牢固。在混凝土澆筑的過(guò)程中可先澆筑邊墻混凝土，也可連拱部鋼架一起架設(shè)完畢，并一起澆筑。

3.3.4隧道拱部的施工

在開(kāi)挖工作完成后，要進(jìn)行頂部工字鋼的架立，為了保證工字鋼的穩(wěn)固。工字鋼需與超前管棚或超前錨桿焊接固定。并在架立的工字鋼上定位出下一循環(huán)的超前管棚的導(dǎo)向管。在進(jìn)洞一定距離保證洞頂覆蓋導(dǎo)厚度的前提下，根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)條件，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，可以改變預(yù)支護(hù)方式。在澆筑拱部的臨時(shí)襯砌混凝土?xí)r，根據(jù)設(shè)計(jì)及隧道施工規(guī)范，拱頂部要留有一定沉降量。在護(hù)拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后，隧道進(jìn)洞方式采用臺(tái)階法加中隔墻的方式進(jìn)洞。在下導(dǎo)開(kāi)挖工作完成后要及時(shí)連接上導(dǎo)部分鋼架預(yù)埋鋼筋，施作下導(dǎo)部分支護(hù)，盡快將下導(dǎo)部分封閉。在二襯混凝土施工前，要完成防水卷材的鋪設(shè)(將防水卷材鋪設(shè)在臨時(shí)襯砌上)。

3.3.5二襯混凝土施工

在進(jìn)入洞身長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)及施工要求后，洞內(nèi)各工序都能正常進(jìn)行的前提下，可進(jìn)行洞口段二襯襯腳以及洞門(mén)的施工，進(jìn)行此項(xiàng)工作還可加強(qiáng)洞口穩(wěn)定。洞口的施工與洞內(nèi)作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，洞門(mén)混凝土的強(qiáng)度與洞身相同。洞門(mén)工程的施工可采用與洞身施工平行作業(yè)的方式進(jìn)行，洞門(mén)的施工要避開(kāi)雨季。在進(jìn)行洞身襯砌混凝土施工的同時(shí)可連同洞門(mén)混凝土整體澆筑；在洞門(mén)工程完工后要進(jìn)行表層覆土植草木進(jìn)行綠化處理，做到人文景觀和自然景觀有機(jī)統(tǒng)一，使其與自然環(huán)境更加協(xié)調(diào)。

4 實(shí)施效果驗(yàn)證

本隧道工程在進(jìn)洞施工技術(shù)上采用此項(xiàng)施工技術(shù)開(kāi)挖進(jìn)洞。該隧道洞口地質(zhì)差，為Ⅴ級(jí)圍巖，不穩(wěn)定、易坍塌。地處黃土溝谷梁峁區(qū)，隧址區(qū)內(nèi)地形起伏較大，黃土沖溝發(fā)育，洞體地表地形較為破碎且該地區(qū)干旱少雨，植被貧乏，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，破壞后較難恢復(fù)。該隧道進(jìn)出口施工場(chǎng)地狹窄，進(jìn)出口段全部為Ⅴ級(jí)圍巖，其中進(jìn)、出口地層均為第三系中可塑～硬塑粉質(zhì)粘土組成，洞門(mén)采用整體式混凝土結(jié)構(gòu)，洞口最小埋深約8 m～66 m。出口進(jìn)洞采用零仰坡開(kāi)挖法，已順利快速地進(jìn)入正洞身，安全通過(guò)洞口段軟弱圍巖。進(jìn)度快、效益高、質(zhì)量好，受到業(yè)主的好評(píng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。