偏压隧道零开挖进洞施工技术

偏压隧道零开挖进洞施工技术

发表时间：2019-05-17T16:16:15.613Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：刘伟杰[导读] 本文结合青海省S102大湟平公路红崖隧道出口的地质条件,成功对原设计进行了优化，通过适当延长暗洞长度，避免边仰坡开挖，采用零开挖方法进洞，避免了对原地貌破坏，保护了地方生态环境，并对类似工程可作借鉴作用。中交三公局桥梁隧道工程有限公司北京 101100

摘要：随着社会发展施工工艺在不断的改进，在隧道的洞口施工过程中逐步的杜绝大面积开挖的做法，对洞门形式则是注重与地方自然环境协调，对环境保护的要求越来越高。本文结合青海省S102大湟平公路红崖隧道出口的地质条件,成功对原设计进行了优化，通过适当延长暗洞长度，避免边仰坡开挖，采用零开挖方法进洞，避免了对原地貌破坏，保护了地方生态环境，并对类似工程可作借鉴作用。

关健词：偏压隧道；零开挖；半明半暗进洞；施工工艺

1 前言

隧道传统的进洞方法基本上是采用高刷坡的方式，在洞口及明洞范围内自上而下刷边仰坡，对边仰坡进行喷锚等临时支护措施进行防护，在保证洞口边仰坡稳定和洞顶具备一定覆盖层厚度的情况下进行暗洞开挖。隧道传统的进洞方法破坏了原山体自然平衡稳定体系；大面积的边仰坡开挖造成防护工程的增大，还可能引发边仰坡坍塌等工程病害。随着社会发展，对环境保护要求越来越高，公路建设应最大限度的降低对周边自然环境的影响，对线路设计要求也越来越高,由于线路受很多因素及山体的影响,修建的隧道与山体斜交及存在偏压的情况不可能避免。青海省西宁绕城环线S102大湟平公路的红崖隧道出口也遇到同样的情况,地方生态环境脆弱，为了不破坏生态环境,保护原有植被，对原设计进行了优化采用零开挖半明半暗进洞的施工方法。

2 工程概况

2.1设计概况

S102大湟平公路红崖隧道为单洞两车道长隧道，起止桩号：K176+665—K179+130，全长2465m;设计行车速度60Km/h；建筑限界：净宽（10.5m）×净高（5.0m）；坡度%/坡长：-2.29/2503；隧道进、出口洞门均为端墙式洞门。隧道围岩级别为IV级和V级，最大埋深230m，其中，V级围岩长1451m，占隧道总长58.9%，IV级围岩长1014m，占隧道总长41.1%隧道出口原设计洞口里程为K176+130,明洞长度为3米。洞口段隧道围岩主要是强风化粉砂岩，自然坡度为40。～60。，原设计为减少对洞口围岩的扰动和控制边仰坡的刷坡高度，采用半明半暗的方式进洞，本洞口段为偏压,总体施工顺序为：洞口截水沟→刷坡防护→浇筑偏压挡墙→水泥稳定碎石土回填→施作管棚套拱→施作大管棚→暗洞开挖进洞→施作洞门端墙。洞口超前支护采用套拱长度2米，35m长?108长管棚注浆辅助。

2.2设计方案优化

红崖隧道出口位于海东市平安区内，生态环境敏感，生态环境保护工作要求高，在施工进场后对地形的考察,按设计图纸对出口进行测量放样，发现实际地形与原设计不符，现场实际边坡陡峭，原地貌生态植被较好，边仰坡土石方开挖较大，且边仰坡较高，对边仰坡植被破坏严重。若按设计开挖高边仰坡存在很大安全质量隐患,开挖破坏了原生态植被，且不利于边仰坡稳定；洞门墙紧挨高、陡山体，有落石危险，对隧道后期运营安全不利。为避免对原地貌破坏，隧道与原自然景观和谐，确保施工安全及后期运营安全。与业主、监理、设计协商后决定红崖隧道暗洞加长6m,偏压挡墙随之加长6米，出口明洞移至K179+133-K179+136，零开挖进洞。

3 偏压隧道零开挖进洞施工工艺及控制要点

在传统的洞口工程施工过程中，为了保证洞身有足够的覆盖厚度情况下进洞，在洞口位置进行大面积的边仰坡开挖，对洞口的位置的生态环境造成了较大的破坏，同时也增加了施工的成本，隧道“零开挖”的关键技术是遵循“早进晚出”的原则，尽量少或不扰动边坡，尽量少破坏生态环境。利用原来地形地貌长期稳定的特点，采用套拱外移，对原需明挖段实施半明半暗挖进洞。

3.1偏压隧道零开挖进洞施工工艺流程

总体施工方案为修筑偏压挡墙，为抵抗洞口段偏压，偏压段明挖部分初期支护尺寸加大架立工字钢按套拱施作，与套拱同时施工，施作大管棚，回填水泥稳定碎石土，使套拱及偏压挡墙形成整体共同承担偏压力，暗洞开挖支护进洞。洞顶截水沟→修筑偏压挡墙→管棚套拱→施作大管棚→回填→暗洞开挖支护

3.1.1修筑偏压挡墙

按图纸位置测量放线修筑偏压挡墙，确保地基承载力满足要求及挡墙基础埋深。

3.1.2刷坡

根据现场实际情况,将隧道进洞位置定为K179+133,提前6m进洞，从K179+123～K179+133处采用半明半暗的方式进洞,隧道左侧为明作部分,右侧为暗挖部分。将洞口边仰坡稍作修整,以能施作长管棚套拱即可。

孔口管安装及浇筑套拱混凝土，按设计要求在拱部范围内每隔40cm安装一根孔口管,隧道左侧明挖部分孔口管最长12m,抵至K179+123处仰坡面，孔口管长度渐变至右侧K179+123处仰坡面处2m长，然后关模浇筑55cm厚混凝土。

3.1.4长管棚施作

按设计图纸施作Φ108长管棚,因洞口存在偏压及地质情况,设计采用辅助措施长管棚进洞,长度35m。原设计进洞里程为K179+094,现提前到K179+100提前6m进洞,明挖部分与暗挖部分的差别是每根管棚少钻孔平均约8m。因管棚的施工方法大家都比较熟悉,这里不再表述。

3.1.5水泥稳定碎石土回填

套拱及大管棚施作完毕后按要求对洞顶进行回填，压实度不的小于90%。

3.1.6进行洞内开挖支护

在长管棚施作以后,对洞顶回填抵挡偏压力然后进行进洞开挖,因暗挖开挖部分较少,故采用上、下台阶法,上台阶采用环形开挖预留核心土,下台阶左、右错开开挖支护,每循环开挖不超过0.5m,即一榀拱架位置。核心土采用机械开挖。下台阶采用机械开挖,先挖左侧,每次开挖不超过1m。为了保证洞口安全及时施作仰拱和二衬。

3.2偏压隧道零开挖进洞施工控制要点

①必须保证钢拱架置于稳固的基础上，或钢拱架基脚基础铺设纵向钢槽，必要时套拱及护拱基础采用片石砼基础。

②套拱的钢架及与暗挖部分连接接头必须牢固增强整体稳定性。拱脚部位容易发生塑性剪切破坏，完成接头栓后还应进行四面帮焊，确保接头刚度和强度。

③偏压回填质量必须保证，使之护拱挡墙共同承担偏压力，且必须在回填完成后进行暗洞开挖。

④控制好长管棚施工质量，长管棚与套拱形成棚洞效应，承担部分偏压力。

⑤施工中加强监控量测管理，及时报告监测结果，确保施工安全。

结束语：

随着社会的发展，生态环境保护成为尤为重要的一项工作，而隧道零开挖进洞的施工方法是以保护生态环境为前提的，是将隧道洞口的施工对自然生态环境的破坏减到最小。并尽量使隧道洞口及与自然环境相协调。零开挖隧道进洞使周围原生态植被得到了最大限度的保护，生态效益显著，尤其是在风景区及干旱生态环境脆弱的大西北地区。因此，该施工方法有较为广阔的推广潜力。

参考文献：

[1]王梦茹.地下工程浅埋暗挖法技术通论[M].安徽：安徽教育出版社

[2]蒋正华.隧道洞口地形偏压段的新型设计与施工方法[J].公路工程.2010.35,(2):107-111

[3]易震宇，钟放平.浅谈隧道环保进洞新理念在常吉高速的设计应用[J].公路工程.2008.33,(6):79-83