浅谈强震高寒山区隧道零开挖进洞技术

浅谈强震高寒山区隧道零开挖进洞技术

逯海鹏

（中铁二十局第二工程有限公司汶马项目北京100142）

【摘要】随着我国社会和经济的快速发展，工程建设和生态保护全面协调发展的全新理念越来越得到重视，尤其对于地处高原风景区，生态环境极其脆弱，对环境保护要求极高的公路基础设施建设。以保护生态环境、合理利用生态环境为指导，将工程建设对自然生态的影响减小到最低程度，实现高速公路建设的生态、环保、可持续发展。本文详细论述了隧道工程进洞零开挖施工方案的设计理念和施工方法，力求为公路隧道设计施工提供借鉴。

【关键词】隧道工程；进洞；零开挖；生态保护

【中图分类号】U455【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）10-0111-02

1.引言

山区隧道进洞是隧道施工工况最复杂、安全隐患最多的环节。传统的隧道进洞通常采用拉槽方式，该方式施工面积大、破坏山体的生态环境及受力平衡，容易造成洞口处边仰坡失稳。而零开挖进洞技术，是一种新的进洞施工理念，该方法能够最大限度地减少山体开挖，保持原山体稳定，保护原山体生态环境。我国相关规范对洞口开挖也提出了相应要求：《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)规定“隧道应遵循‘早进洞、晚出洞’的原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定；《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009)指出“应根据隧道长度、断面大小、结构形式、工期要求、机械设备、地质条件等，选择适宜的开挖方案”。因此，选择合理的进洞方案，是降低安全隐患、保证质量、节约成本的有效途径。

2.工程概况

新建汶马高速C18标段米亚罗3号隧道位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县米亚罗镇境内，左线起讫里程ZK161+755～ZK165+955，全长4200m，右线起讫里程K161+723～K166+000，全长4277m，为双洞分离式隧道。由于隧道工程地处川西高原米亚罗风景区内、属高海拔严寒地区，高寒缺氧，生态环境非常脆弱且对环境保护要求极高，洞口工程受偏压地质影响本身安全及稳定性较差，综合考虑，提出零开挖进洞施工方法，最大限度减小洞口开挖，避免对洞口植被的砍伐和破坏，确保施工安全和生态环境保护。

3.隧道零开挖进洞

3.1零开挖进洞施工理念

随着国民经济的发展和社会的进步，高速公路的建设在向西部山区延伸，由于受山区特殊地形和地质条件的影响，隧道工程占线路的比重日益增大，传统隧道洞口施工的边仰坡开挖对生态环境的破坏影响越来越大，环境保护形势迫在眉睫，以往隧道洞口施工中通常采用逐级开挖边仰坡至明暗交界里程，施作超前大管棚，然后暗洞开挖进洞，这种传统施工方法不仅不利于洞口的稳定，也不利于植被的生长恢复，对原地貌破坏极大，对自然生态环境的破坏较为严重。

我标段隧道工程地处川西高原米亚罗风景区内、属高海拔山区高速公路，地形高差大，隧道洞口受“V”型河谷和偏压地质条件限制，又地处需要重点保护森林景区，且高原生态环境异常脆弱、恢复能力差且对环境保护要求极高，传统进洞方式不可避免的对当地自然环境造成较为严重的破坏和污染。我项目部对已建和在建山区隧道工程进行了广泛的调研，充分吸取公路隧道建设的成功经验，确定“质量第一、自然和谐”的建设方针，明确提出零开挖进洞施工理念，使隧道施工最大限度减少对自然环境的破坏，打造与自然和谐统一的隧道工程。

3.2零开挖进洞施工特点

（1）隧道外轮廓以外的地面不进行开挖和植被清理。

（2）采用套拱外移施工，套拱内安设长导向管打入原地面岩层，先施工侧墙及护拱，洞顶回填至隧道开挖轮廓线2米，然后按照明洞暗挖法施工。

（3）利用管棚的支撑作用，在管棚与地面相交面施作混凝土止浆墙，注入水泥浆固结前方围岩。

（4）受地形限制造成的管棚临空部分，安装模板浇筑C20混凝土护拱，护拱基础必须稳定，锁脚锚杆深入基岩。

（5）减少了边仰坡开挖对原地貌稳定性的扰动及地表植被的破坏，避免了水土的流失。

3.3零开挖进洞施工工序

零开挖进洞施工工序：洞顶边坡清表—浇筑C20砼侧墙（含架立护拱内拱架）—安装导向管—浇筑护拱—洞顶回填—洞内开挖及初期支护—二次衬砌施作。

3.4零开挖进洞施工要点

（1）侧墙施工

施工前必须对洞口纵横断面进行复测，严禁盲目大挖大刷。侧墙基础开挖后对地基承载力进行检测，基底承载力小于0.35MPa时，根据地形对基底采用C15砼换填并设置6m长A22砂浆锚杆锚固，或采用侧墙下方C15砼换填并打设A127钢花管注浆加固法进行基础处理。

（2）护拱施工

浇筑C20侧墙砼前架立护拱内钢架，护拱基础必须稳定，锁脚锚杆须深入基岩。在护拱钢架上按设计间距、角度焊联固定A127孔口管，然后浇筑护拱C20砼，护拱终端应紧贴岩面，护拱强度达到设计强度75％后开始长管棚施工。

（3）管棚施工

根据地质情况管棚导管钻孔采用回转加冲击方式钻进，采用偏心钻头自动跟进套管钻孔，加快施工速度。钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔向正确，钻孔顺序由拱顶位置向两侧间隔钻孔，钻进中应采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

（4）明洞暗挖施工

管棚注浆完成后进行洞顶回填，然后进行隧道反压暗挖施工，从套拱处开始施工，及时施作支护，确保施工安全。

4.总结

隧道进洞是隧道施工的重点和难点，应因地制宜，制定出科学合理、安全有效的施工方法。通过优化施工方案，采用零开挖进洞技术可大大降低隧道进洞施工安全风险，并且保证了洞口山体自然环境。

参考文献

[1]中华人民共和国交通运输部．JTGF60-2009公路隧道施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2009．

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[3]岩石力学与工程学报,2010,29（3）：617-623.

[4]孙广忠.岩体结构力学[M].科学出版社,1988.