公路隧道綠色環(huán)保進(jìn)洞施工技術(shù)探討

李家亨

（四川川交路橋有限責(zé)任公司，四川 德陽 618300）

0 引言

為了能夠更好地滿足人們的交通需求，國家以及地方政府都加大了對(duì)公路建設(shè)的投資力度，因此在公路建設(shè)中出現(xiàn)了越來越多的隧道工程。由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，所以在公路建設(shè)過程中隧道工程數(shù)量也在不斷增多。但是在隧道工程建設(shè)過程中會(huì)涉及一定范圍內(nèi)的山體，因此對(duì)于山體開挖和防護(hù)工作是一項(xiàng)較為重要的工作內(nèi)容。這一過程中如果不注重保護(hù)環(huán)境、破壞生態(tài)平衡就會(huì)給工程帶來極大危害。

1 工程概述

某公路隧道工程在建設(shè)過程中，需要在隧道進(jìn)口和出口之間的山體中開挖隧道。進(jìn)洞施工過程中，必須要在確保山體穩(wěn)定的情況下進(jìn)行，同時(shí)還要考慮到隧道長度以及工程質(zhì)量等因素，因此進(jìn)洞施工時(shí)需要對(duì)山體進(jìn)行有效保護(hù)。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況可知，該公路隧道工程是一個(gè)單線隧道工程，長度約為300m。在進(jìn)洞施工時(shí)，需要采用一種綠色環(huán)保進(jìn)洞施工技術(shù)，以減低對(duì)周圍環(huán)境造成的影響和不足。

2 公路隧道進(jìn)洞施工對(duì)綠色環(huán)保施工技術(shù)的需求

進(jìn)洞施工是公路隧道施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)也是公路隧道施工的主要難點(diǎn)和重點(diǎn)，影響公路隧道進(jìn)洞施工的因素比較多，會(huì)同時(shí)受到地形地貌、地質(zhì)條件、氣候條件、周圍環(huán)境等多種因素聯(lián)合影響。再加上近年來，環(huán)境保護(hù)事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)生態(tài)保護(hù)效果提出了更高的要求，這就使得公路隧道進(jìn)洞施工對(duì)綠色環(huán)保施工技術(shù)的需求愈發(fā)突出，主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）節(jié)能減排。隧道建設(shè)過程中，特別是在正洞開挖環(huán)節(jié)，能耗占比高達(dá)90%以上。因此，采用高效節(jié)能的施工方法和設(shè)備，如TBM 掘進(jìn)機(jī)等，能夠顯著降低能耗和減少排放。

（2）資源節(jié)約。在隧道建設(shè)中應(yīng)注重資源的合理利用，包括材料的選擇、使用以及廢棄物的回收再利用，減少對(duì)自然資源的消耗。

（3）環(huán)境保護(hù)。施工過程中應(yīng)采取措施減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，例如，實(shí)施“零開挖”進(jìn)洞施工方法，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境并減少對(duì)自然景觀的破壞。

（4）安全耐久。確保隧道工程的安全性和耐久性，減少長期維護(hù)成本和可能的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

3 綠色環(huán)保進(jìn)洞施工技術(shù)方案選擇

在公路隧道綠色環(huán)保進(jìn)洞施工中綠色環(huán)保施工技術(shù)方案的選擇是否科學(xué)合理直接關(guān)系到最終綠色環(huán)保施工的效果，在選擇綠色環(huán)保施工技術(shù)時(shí)，需僅僅圍繞如何在保證施工安全、資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的前提下，采用新技術(shù)、新方法實(shí)現(xiàn)隧道建設(shè)的綠色化、低碳化。就案例工程而言，適合本工程進(jìn)洞綠色環(huán)保施工的技術(shù)方案有以下3 種。

方案一：零開挖進(jìn)洞施工技術(shù)。這是一種創(chuàng)新的施工理念和技術(shù)，通過減少對(duì)自然環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)隧道建設(shè)過程中的環(huán)保目標(biāo)。這種技術(shù)能夠在不進(jìn)行大規(guī)模開挖的情況下，完成隧道的進(jìn)洞工作，從而保護(hù)了地質(zhì)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境。

方案二：前置式洞門施工方式。這是一種具體的實(shí)施方法，通過在隧道入口處預(yù)先建造一個(gè)結(jié)構(gòu)，然后利用這個(gè)結(jié)構(gòu)作為支撐點(diǎn)進(jìn)行隧道的延伸，實(shí)現(xiàn)了真正的零開挖。這種方法不僅減少了對(duì)周圍環(huán)境的影響，還提高了施工效率和安全性。

方案三：裝配式建造技術(shù)。這是一種將隧道各個(gè)部分在工廠內(nèi)預(yù)制好，然后運(yùn)到施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝的技術(shù)。這種方法不僅可以提高施工效率，減少現(xiàn)場施工對(duì)環(huán)境的影響，還能降低材料損耗和廢棄物產(chǎn)生，符合綠色低碳的要求[1]。

進(jìn)洞施工區(qū)域內(nèi)主要為黃土土質(zhì)，并且伴有巖石風(fēng)化、剝落現(xiàn)象。除此之外，該區(qū)域內(nèi)的巖石中含有大量的泥質(zhì)以及黏土等物質(zhì)，而且?guī)r層中還存在一定程度的斷層、裂隙和溶隙。因此在施工過程中存在較大風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害就會(huì)對(duì)工程造成巨大影響。綜合對(duì)比3 種進(jìn)洞綠色環(huán)保施工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍，方案一更加契合本工程進(jìn)洞施工。

4 零開挖進(jìn)洞施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

零開挖進(jìn)洞施工技術(shù)主要是通過一系列精心設(shè)計(jì)的步驟和技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境的最小影響，同時(shí)也保證了隧道施工的安全性和效率。因此，在實(shí)際應(yīng)用中必須充分結(jié)合工程特點(diǎn)和現(xiàn)場條件，來嚴(yán)控每個(gè)施工細(xì)節(jié)，才能保障進(jìn)洞施工任務(wù)得以高效、安全、綠色環(huán)保的完成。

4.1 做好洞口防護(hù)工作

在進(jìn)洞前，需對(duì)地形地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，對(duì)進(jìn)洞位置的山體坡度、植被分布情況進(jìn)行勘察，以此確定施工方案。在該公路隧道工程施工過程中，需要做好洞口地質(zhì)情況勘察工作。此外在該隧道進(jìn)洞施工前還需要做好相應(yīng)的洞口防護(hù)工作。主要包括以下方面。

（1）對(duì)于洞口位置的山體進(jìn)行全面勘察，并且做好防護(hù)工作，避免出現(xiàn)滑坡、坍塌等情況影響公路隧道建設(shè)質(zhì)量。

（2）在施工過程中需要加強(qiáng)對(duì)洞身周邊巖層的觀察，并且做好圍巖分級(jí)工作。

（3）于洞口位置的山體進(jìn)行開挖和支護(hù)工作。除此之外還需要注意的是在公路隧道進(jìn)洞施工過程中對(duì)隧道洞口位置的山體進(jìn)行開挖時(shí)，一定要按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行開挖，避免出現(xiàn)山體崩塌等情況。

（4）在對(duì)山體進(jìn)行開挖時(shí)還需要對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性控制工作，而對(duì)于公路隧道進(jìn)洞施工區(qū)域內(nèi)的植被進(jìn)行合理保護(hù)。

4.2 做好超前支護(hù)

由于本工程進(jìn)洞口所在位置地質(zhì)條件比較復(fù)雜，影響進(jìn)洞開挖施工安全、質(zhì)量的因素比較多，未給隧道進(jìn)洞開挖提供良好的條件，并降低對(duì)周圍環(huán)境造成的影響，需在進(jìn)洞開挖前，切實(shí)做好施工超前支護(hù)工作，在進(jìn)洞口施工位置，體現(xiàn)形成一個(gè)封閉圍巖支護(hù)體系。結(jié)合本工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件和地形地貌，采用大管棚支護(hù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)不良地質(zhì)的有效加固，為后期施工提供良好的施工條件。為提升超前支護(hù)施工效果，應(yīng)用大管棚超前支護(hù)技術(shù)時(shí)需高度重視以下4 點(diǎn)。

（1）為保證進(jìn)洞施工能夠安全、順利的進(jìn)行，必須嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計(jì)要求，于洞口段環(huán)形布置大管棚，管棚采用直徑為89mm 的無縫鋼管，壁厚不應(yīng)小于6mm，環(huán)向布置23 根，每根管棚的長度控制在35m 左右，環(huán)向間距控制在40cm 左右，外插角控制在1.5°左右。孔口管宜采用熱軋無縫鋼管，外徑不應(yīng)小于114mm，壁厚不能小于5mm。

（2）綜合考慮本公路隧道進(jìn)洞口的圍巖情況，還需在洞口位置安裝上3 榀I20 導(dǎo)向墻，作為隧道進(jìn)洞施工的鋼拱架，嚴(yán)格按照每隔50cm 的間距進(jìn)行布置，通過焊接的方法連接牢固，并用長度不小于4m 的鎖腳錨管將其鎖定錨固。

（3）針對(duì)長度超過1m，直徑為114mm，壁厚為5mm的導(dǎo)管，可按照1.5°的外插角將其牢固的定位在指定位置，并用直徑不小于22mm 的連接鋼筋，將導(dǎo)管和鋼拱架通過焊接的方法固定到一起，以提升超前支護(hù)效果[2]。

（4）當(dāng)導(dǎo)向墻混凝土澆筑完成之后，需及時(shí)跟進(jìn)混凝土噴射，以采用C25 混凝土進(jìn)行濕噴，噴射厚度不應(yīng)小于15cm，濕噴混凝土的主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)仰坡面的全部封閉，作為大管棚支護(hù)時(shí)止?jié){墻。在注漿操作施工中，為最大限度上提升注漿效果，以采用間隔注漿方法，先澆筑奇數(shù)大管棚，再澆筑偶數(shù)大管棚。

4.3 隧道開挖施工

在公路隧道進(jìn)洞段施工中，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，可用的開挖方法有以下3 種。

第一種，臺(tái)階法。臺(tái)階法是目前我國公路隧道進(jìn)洞施工中比較常見的一種方法，這種方法適用于坡度比較平緩的隧道進(jìn)洞施工過程中，但是這種方法存在一定的局限性。由于臺(tái)階法需要開挖多個(gè)工作面，并且對(duì)圍巖穩(wěn)定性要求也較高，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中容易出現(xiàn)安全隱患。

第二種，反臺(tái)階法。反臺(tái)階法是一種較為先進(jìn)的公路隧道進(jìn)洞施工方法，這種方法主要是在隧道進(jìn)洞之前先在地面上開挖一個(gè)工作面，然后在工作面上進(jìn)行進(jìn)洞作業(yè)。這種方法適用于坡度比較大、圍巖穩(wěn)定性較差以及坡度比較陡的隧道進(jìn)洞施工過程中。

第三種，新奧法。新奧法是一種比較先進(jìn)的公路隧道進(jìn)洞施工方法，其應(yīng)用范圍非常廣泛。

就案例工程而言，影響進(jìn)洞施工效果的因素比較多，為降低進(jìn)洞開挖效果和對(duì)周圍環(huán)境造成的影響，需等大管棚支護(hù)完成，且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行進(jìn)洞開挖操作。本工程進(jìn)洞開挖時(shí)采用了兩臺(tái)階開挖技術(shù)，同時(shí)考慮到圍巖較為破碎，宜采用減震爆破技術(shù)，以最大限度上降低對(duì)隧道周圍圍巖穩(wěn)定性造成的不良影響。

由于本工程洞口段地質(zhì)條件較為復(fù)雜，且影響最終開挖效果和安全的因素比較多，為提升爆破效果，在實(shí)際開挖施工中必須嚴(yán)控以下4 點(diǎn)。

（1）應(yīng)采取上下臺(tái)階法開挖。這種方法通過縮小開挖斷面和爆破進(jìn)尺，有效減少爆破對(duì)周圍巖體的擾動(dòng)。這種方法不僅能夠降低對(duì)巖體的破壞，還能夠提高施工效率，保證開挖質(zhì)量。

（2）采用微差爆破技術(shù)。這種技術(shù)嚴(yán)格控制總裝藥量和單段最大起爆裝藥，能夠顯著減小爆破對(duì)巖體的擾動(dòng)，提高爆破效果。通過精確控制裝藥量和起爆時(shí)間，微差爆破能夠產(chǎn)生更少的裂縫和破碎區(qū)，有利于保持巖體的整體穩(wěn)定性[3]。

（3）光面爆破技術(shù)的使用也至關(guān)重要。該技術(shù)通過優(yōu)化爆破參數(shù)，確保開挖輪廓線光滑平整，有效減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。這不僅有利于開挖面周邊的初期支護(hù)穩(wěn)定可靠，還能夠提高整個(gè)洞室的安全性。

（4）合理控制炮眼間距、裝藥量及起爆時(shí)間間隔也是提升爆破效果的關(guān)鍵。通過精確計(jì)算炮眼間距和裝藥量，以及合理安排起爆時(shí)間間隔，可以使爆破后的巖碴塊度均勻，從而達(dá)到快速出碴和初期支護(hù)盡早封閉的效果。同時(shí)，加強(qiáng)炮眼堵塞也是必不可少的措施，它能夠防止炸藥氣體泄漏，提高爆破效果。

4.4 隧道支護(hù)

考慮到隧道洞口圍巖破碎的復(fù)雜特性，為確保隧道施工的安全與穩(wěn)定，本工程采取了超前大管棚加固措施。這一舉措不僅增強(qiáng)了隧道初期支護(hù)的參數(shù)，還確保了二次襯砌的及時(shí)施工。通過這一系列的加固措施，隧道初支與圍巖得以形成穩(wěn)固的整體結(jié)構(gòu)，從而保障了隧道的安全。在超前大管棚加固支護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上，還加強(qiáng)了隧道初期支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)。這包括對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料選擇、截面尺寸、布置方式等進(jìn)行優(yōu)化，以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。同時(shí)，還嚴(yán)格控制了支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，確保每一道支護(hù)都能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。除了加強(qiáng)初期支護(hù)參數(shù)外，還需及時(shí)施作了二次襯砌。二次襯砌作為隧道的主要承載結(jié)構(gòu)之一，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到隧道的安全。因此，在施作二次襯砌時(shí)，嚴(yán)格控制了材料質(zhì)量、施工工藝等方面，確保二次襯砌的施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求[4]。本工程初期支護(hù)采用設(shè)計(jì)參數(shù)如下：拱墻錨桿采用了直徑為22mm 的砂漿錨桿，其長度為3m，錨桿間距按照1.2m×1.0m 的距離進(jìn)行布置，鋼筋網(wǎng)由直徑為8mm 的鋼筋編制而成，鋼筋網(wǎng)格按照邊長為25cm 的網(wǎng)口直徑進(jìn)行布置，初噴混凝土厚度不能小于22cm，支護(hù)措施宜采用I16 型鋼鋼架，拱架間距需按照1m 的間距進(jìn)行布置。而在二次襯砌施工中，拱墻的混凝土噴射厚度應(yīng)控制在35cm 左右，底板混凝土澆筑厚度則需控制在25cm 左右。

4.5 隧道洞門施作

在進(jìn)行暗洞開挖掘進(jìn)時(shí)，爆破作業(yè)是不可避免的。然而，爆破產(chǎn)生的震動(dòng)和沖擊波可能會(huì)對(duì)洞頂圍巖的穩(wěn)定性造成破壞，導(dǎo)致圍巖松動(dòng)，甚至發(fā)生滾石。這些滾石一旦落下，不僅可能砸傷工作人員，還可能破壞施工設(shè)備，造成嚴(yán)重的安全事故。因此，在挖掘深度達(dá)到20m 后，及時(shí)進(jìn)行洞門施工顯得尤為重要。洞門施工可以有效地固定洞頂圍巖，增強(qiáng)其穩(wěn)定性，從而防止?jié)L石等安全事故的發(fā)生。同時(shí)，洞門施工還能為后續(xù)的暗洞開挖掘進(jìn)工作提供一個(gè)安全的施工環(huán)境，保障施工的順利進(jìn)行。

具體的洞門施工過程中，除了要選擇合適的施工方法和材料外，還需要嚴(yán)格遵守施工規(guī)范和安全操作規(guī)程。例如，在洞門施工前，應(yīng)對(duì)洞頂圍巖進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，了解其結(jié)構(gòu)特征和穩(wěn)定性狀況；在洞門施工過程中，應(yīng)對(duì)圍巖進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理可能存在的安全隱患[5]。洞門施工完成后，還應(yīng)對(duì)洞門結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保其符合設(shè)計(jì)要求，能夠有效防止?jié)L石等安全事故的發(fā)生。

5 施工效果分析

在本工程進(jìn)洞段施工中采用了領(lǐng)開挖施工技術(shù)，和傳統(tǒng)開挖施工技術(shù)相比，無須進(jìn)行邊仰坡開挖防護(hù)，直接利用原地貌長期穩(wěn)定的特點(diǎn)進(jìn)行施工。此種開挖方法無須進(jìn)行進(jìn)洞位置大面積開挖，從而降低對(duì)圍巖造成的影響，而且可以很好的保障原生態(tài)環(huán)境，符合綠色環(huán)保施工的要求，可在類似工程施工中的得到大范圍推廣。

6 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合實(shí)際案例，探討了公路隧道綠色環(huán)保進(jìn)洞施工技術(shù)，探討結(jié)果表明，公路建設(shè)質(zhì)量提升需注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，特別是在隧道施工中要采用綠色環(huán)保進(jìn)洞施工技術(shù)。在應(yīng)用中，確保隧道開挖順利進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際合理安排施工。隧道建設(shè)要考慮環(huán)保，減少環(huán)境影響。選擇適當(dāng)進(jìn)洞位置，結(jié)合實(shí)際合理設(shè)計(jì)，確保進(jìn)洞施工順利。