中铁六局集团太原铁路建设有限公司 山西太原 030000
摘要：本文主要通过隧道V级围岩浅埋段“零开挖”进洞施工技术分析，重点阐述了山体隧道洞口采用“零开挖”进洞施工技术，同时利用大管棚加固软弱围岩保证“零开挖”进洞施工安全。文章主要介绍“零开挖”施工技术特点和应用，采用跟管钻进成孔法施工大管棚加固软弱围地质的工艺流程、操作技术要点，成功实现了软弱围岩大管棚加固岩体的力学效果，确保了“零开挖”工作面进洞的绝对安全，同时也很好的保护了洞口周边生态环境、降低了施工成本，取得了良好的社会效益和经济效益。
关键词：公路隧道；零开挖；进洞；偏心钻
引 言：随着隧道工程建设的数量多、规模大，环境保护问题备受关注。在公路隧道施工中，长期以来都强调“早进洞，晚出洞”的原则。在隧道工程施工中，洞口里程段围岩风化比较严重，岩体破碎、地质条件不好，施工遵循减少对岩体扰动的原则，保持洞口段围岩和边、仰坡的既有稳定性。公路隧道“零开挖”进洞施工技术是目前施工中所采用的主要技术。“零开挖”进洞施工技术应用中， 与以往的高刷坡进洞施工方式相比较，洞口边仰坡开挖范围最大限度降低，土石方开挖施工量减少了，洞口周边的山体不会受到很大程度的扰动，由此保护了原始地貌，植被不会因为工程施工而遭到严重破坏i。但是，由于一些工程所在区域的地质环境复杂，甚至隧道施工所在位置有岩体破碎的问题，在施工中结合施工实践，利用“零开挖”进洞施工方式，降低了洞口边仰坡的开挖高度，减少了土石方量的开挖，确保洞顶围岩所构成对方临空面边坡不会被破坏。为此，本文以云南勐绿高速公路土洞新寨2号隧道为例，分析软弱围岩隧道“零开挖”进洞施工的可行性。
一、公路隧道“零开挖”进洞施工技术特点
公路隧道“零开挖”进洞施工技术主要是根据现场实测洞口段地形与设计路面标高来确定合适的明暗分界线，在明暗分界线处采用掏槽法施作套拱，然后施作超前大管棚，最大限度的达到“零开挖”效果。公路隧道采用“零开挖”进洞施工技术具有以下三大特点：（1）在传统施工中，都是先开挖然后修复，“零开挖”进洞施工能够在施工时保证隧道山体最小程度开挖，确保山体稳定，保护原始地貌，能够减少甚至做到不污染隧道口及周边环境。（2）节约项目投资，减少造价。施工中减少了大量边仰坡开挖土体，节省了弃渣外运的工程费用。同时避免大面积边仰坡开挖，节省了环境治理和生态恢复费用。（3）强化隧道后期的运营，保持原有边坡使得隧道洞口围岩结构稳定，杜绝了诸多安全隐患ii。
二、工程概况
土洞新寨2号隧道位于云南省红河州绿春县大黑山乡撮洛村境内，隧道采用分离式结构型式，左线中心桩号起讫里程ZK172+615～ZK174+425，全长1810m；右线中心桩号起讫里程 K172+696～K174+488，全长1792m，均属长隧道。隧址区属构造剥蚀中低山沟谷地貌区，高程介于934～1454m之间，最大埋深 489.0m，区内沟谷、溪谷均属红河水系。 进洞口段为V级围岩浅埋，设计地质情况为：上覆碎石，下伏强风化砂岩、硅质岩；以砂岩为主，节理裂隙极发育~较发育，岩体极破碎~较破碎，遇水易软化，失水易崩解，岩体破碎。隧道洞口段设计支护方案为：采用35m大管棚超前支护；套拱C25混凝土I18型钢支护，间距50cm。
二、“零开挖”进洞施工的流程
为了在工程的进程中保护好周围环境，促使工程施工进度快速推进，决定采用“零开挖”进洞方式施工。在原地面实施进洞施工，根据现场实测洞口段地形与设计路面标高确定合适的明暗分界，明暗分界处采用掏槽施作套拱，能够降低进洞风险发生率，洞口工程中产生的常见病害也能够得到解决。采用“零开挖”进洞施工技术，确保工程顺利展开，同时环境得到有效保护。
隧道“零开挖”进洞施工顺序为：（1）施工准备→（2）原地面测量确定明暗分界位置→（3）洞顶截水沟施工→（4）掏槽施作套拱墙→（5）超前管棚施工→（6）管棚注浆→（7）暗洞施工→（8）洞门施工
三、“零开挖”进洞施工技术应用
（一）确定洞门位置及截水沟施工
首先组织相关施工技术人员对设计图纸进行复核，结合现场的测量放样数据，确定在确定进洞明暗分界位置的时候，对横断面高程以及平面进行测量放样，确定边仰坡位置及洞顶截水沟位置，在洞口套拱掏槽施工前将洞顶及两侧截水沟做好，正常情况下采用人工开挖沟槽，以发挥其截排水功能。根据现场实测洞口段地形确定合理的明暗分界线位置，是能否达到了山体隧道洞口真正的“零开挖”的关键因素。
（二）套拱槽开挖
根据测量位置对套拱掏槽施工范围进行开挖，开挖出拱脚施工范围即可，考虑套拱施工支模，开挖面放大0.6~0.8米，开挖完成后立即进行挂网喷锚支护，施作拱脚基础。
（三）套拱施工
套拱施工是整个超前管棚施工中的重要施工工序，作为固定或支撑管棚端部及确定管棚方向角度的拱形结构。套拱采用C25混凝土浇筑，截面尺寸为0.6*2m，内设4榀I18钢架，钢架外边缘设Φ140*8mm导向钢管，钢管焊接于钢架外缘，钢管环向中心间距40cm，拱顶120°布置，倾角1~3°。用钢板焊接在钢架上并固定好。控制导向钢管上倾角，两侧孔口用胶带封堵严实并与端模紧固，避免浇筑过程中混凝土进入导向钢管。
钢架及导向钢管安装完毕后，安装套拱模板，模板用木模拼装成型，内设竹胶板，做好脱模剂的涂刷工作，之后将堵头板安装好。模板缝粘贴透明胶带或泡沫胶处理，保证混凝土浇筑时不漏浆。模板底设置Ф42钢管对模板进行支撑，侧模底模均应增加横向、纵向钢管或方木对模板进行加固，保证模板稳固。
混凝土经试验合格后方可浇筑。施工时严格控制混凝土浇筑质量和浇筑速度，并配置专人对模板稳固程度进行检查，发现问题及时停止浇筑并进行处理。
（四）超前管棚施工及注浆
由于隧道口围岩较差，现场无法按正常大管棚施工。调整为偏心钻具扩孔钢套管跟进管棚施工方法，采用R780地质钢材φ108*6mm，1.5m/根，丝扣连接。套管内设置4根HPB300Ф22钢筋笼，钢筋笼由Ф42*4mm热轧无缝钢管环固定。
工艺原理：潜孔钻钻进施工时，钻机带着钻杆回转，钻杆将回转扭矩传导给潜孔钻冲击器，利用压缩空气从钻杆传入使潜孔钻冲击器工作。潜孔钻冲击器带动偏心钻头对孔内围岩进行破碎掘进。钻杆导正器将钻压力和冲击波部分施加给管靴，再加上钻压力的作用，迫使管靴带动整个连接管棚与钻杆同步跟进，保护已钻孔段的孔壁。iii
注浆对掌子面前喷射混凝土进行封闭处理，形成止浆墙，防止浆液回流对注浆效果造成影响。注浆由低孔位向高孔位对称注浆，注浆初始压力为0.5MPa～1.0MPa，终压2MPa，持续稳压15min后停止注浆。
（五）洞身开挖施工
隧道洞口浅埋段洞身开挖采用环形开挖预留核心土法进洞。环形开挖预留核心土法是上导弧形导坑开挖，中部预留核心土，下台阶左、右侧错开错步开挖，分部封闭成环。每循环开挖后及时施作锚喷支护、安设拱架。
在对上部弧形导坑进行环向开挖的过程中，按规范要求预留核心土。具体的开挖施工中，根据设计钢架间距确定循环进尺，台阶高度控制在2.5米~3.5米左右。当开挖施工结束，立即初喷混凝土，厚度为4厘米，然后进行钢架安装和挂网等作业，之后继续喷混凝土达到设计厚度。下台阶左、右侧错开错步开挖，错开距离为3米左右，每次施工2榀钢架，台阶高度控制为3m左右，开挖后及时跟进仰拱初期支护，仰拱分段长度控制3米以内。二次衬砌与掌子面间的距离不宜大于70米。进洞施工前进行超前地质预报，及时进行洞顶、洞内监控量测，做到超前掌握掌子面前方围岩情况，及时调整开挖方式及支护参数。
结束语：
通过上面的研究可以明确，隧道“零开挖”进洞是在尊重自然、保护生态环境的基础上展开施工的。在隧道洞口开挖中采用“零开挖“技术，施工成本大大降低，而且还可以保护好生态环境。在隧道施工的过程，不会对山岭的原始环境造成严重破坏，且可以获得良好的施工效果。
参考文献：
李长林. 大跨度千枚岩隧道零开挖进洞施工技术研究［Ｊ］． 江西建材, 2019, 250(11):179－180.
2杨勇. 浅谈隧道零开挖进洞施工技术［Ｊ］．建筑学前沿，2018第31期.
3卢雷.蔡家坪隧道塌方段偏心钻具扩孔全钢套管跟进长管棚法施工技术.
个人简介：曹永杰，1994年10月，男，汉，湖南省郴州市人，本科学历，助理工程师（定职工程师），研究方向：公路隧道“零开挖”进洞施工技术分析.