浅谈山区公路隧道洞口工程绿色修建技术

浅谈山区公路隧道洞口工程绿色修建技术

韩松

中铁十局集团第七工程有限公司，陕西西安710000

摘要：目前，建设条件较好、地质及地形相对简单的公路多已修建成型，公路建设正在向“山区化”方向发展，后续的隧道洞口建设将会面临越来越多的复杂地质、复杂地形等一系列客观难题。复杂地形洞口的处理稍有不慎，极易产生坡面坍塌、结构开裂及侧移，风险极高，同时对自然生态造成不可逆的破坏影响。因此选择何种隧道洞口修建技术对于既保证复杂地质、地形条件下洞口的施工、运营安全，又满足公路隧道绿色环保的建设要求，显得尤为重要。

关键词：隧道洞口工程；绿色修建技术

引言：传统隧道洞口修建一般采用仰坡、边坡逐级开挖防护，稳定后施作套拱及大管棚超前支护后进洞施工，后续采用圬工+植物防护结构形式进行人为修复。这种传统修建工法设施过程中往往忽视了客观洞口的地形及地质情况，在洞口大挖大刷进洞施工，既影响了山体仰拱及坡脚的自稳性，又不可避免的对洞口自然环境、原始植被造成了破坏。目前针对山区公路隧道洞口施工多秉承环保绿色的修建理念，即保护山体自然进洞的方案进行洞口修建施工，即不刷坡进洞。在洞外不开挖山体坡脚的情况下，采用异形套拱直接抵近隧道明暗分界线或是开槽施工的方案施工套拱，然后在套拱内进行暗洞施工，同时采用挡墙、预加固桩的圬工支挡方案解决危岩、偏压等不良地质问题。这样的绿色洞口修建技术既减少了洞口山体的开挖扰动，又针对性的利用各类圬工支挡结构解决了不良地质对于洞口施工的安全稳定影响，保护了原始植被及自然环境，真正意义实现了隧道施工“早进晚出”的核心理念。

正文部分：

一、工程概况

以中铁十局七公司承建的G7611昭通（川滇界）至西昌段高速公路SG5标为例，段内隧道工程14869延米/5座。项目地处川西南横断山系东北缘，介于四川盆地和云南省中部高原之间，地势沟谷纵横，部分隧道洞口上方密布高位危岩、洞口附近发育小型滑坡、松散堆积层等不良地质，对隧道洞口修建安全影响很大。以段内典型隧道工点洞口修建为实例，洞口工程地形地貌概况如下：

（一）地形地貌

1.瓦洛乌隧道进口

隧道进口位于沟谷两岸的斜坡中下部，坡度较大自然横坡30°～50°，局部达80°。陡坡上植被较发育，以乔木、松树为主，局部可见基岩裸露。

2.洛古隧道进口

洞口地形陡峭且偏压，自然横坡30°～60°，局部可达到80°，高差较大，坡度较陡，坡面植被一般发育，危岩零星出露。

瓦洛乌隧道进口地貌              洛古隧道进口地貌

（二）地层岩性

隧道区上覆第四系全新统人工填土（Q4 ml），第四系全新统坡残积相（Q4 dl+el）粉质黏土、角砾、碎石，第四系全新统坡崩积层（Q4 dl+col）角砾、碎石，下伏基岩为三叠系上统白果湾群（T3bg）泥岩及粉砂岩、泥岩夹炭质页岩、三叠系（T）泥岩夹砂岩、二叠系峨眉山（P2β）玄武岩。

二、隧道洞口绿色修建技术

（一）洞口定测复核

对洞口仰坡及边坡地面线进行定测，复核实际地面线是否与设计洞口横纵断面坡率相符，同时放样明暗分界线桩位，根据隧道开挖断面尺寸计算确定洞口实际成型后平台场地尺寸情况。

（二）确定进洞方案

1.瓦洛乌隧道进口

通过定测并复核设计图纸，瓦洛乌隧道进口洞顶以上仰坡平缓且地质稳定，洞口套拱直立面为顺向坡，节理裂隙发育，若开挖岩体易发生顺层滑塌。

确定隧道进洞采取零开挖方案，即零星整修仰坡局部塌陷部位，边坡及明暗分界直立面清表修整留存中部掌子面核心土区域，套拱直接与山体连接抵紧山体，套拱局部加长采用异形结构，改造地形后再暗挖进洞，避免拱顶露空，尽可能保留原始地貌植被，减少顺层开挖方量，避免大面积扰动造成岩体失稳。

2.洛古隧道进口

洛古隧道进口线路前进方位与山体呈50°～60°斜向相交，洞口右侧偏压且上部既有道路以上存在危岩。洞口基岩裸漏，开挖后揭示为强-中风化玄武岩，岩石强度高。

确定洞口进洞方案为优先施作洞顶截水沟外侧被动型防护网以确保洞口开挖时洞顶以上防护安全，同步施工偏压位置预加固桩支挡山体。洞顶以上仰坡部位不做开挖扰动，局部基岩裸漏部位进行挂网喷浆封闭，明暗分界线直立面开挖采用上下两个断面分次开挖，分次施工套拱及管棚，即直立面开挖后采用套拱支挡开挖后临空面并及时施工套管完成套拱、管棚支挡体系与山体联结。最终下台阶套拱及管棚施工完成后进行暗洞开挖施工。该进洞方案围绕洞口实际地形地貌及地质情况，充分利用防护网+圬工防护相结合方案，实现了原位开挖防护，避免了因避让不良地质，人为造成大开大挖影响山体自稳性并破坏原始植被的不良后果，充分体现了绿色环保施工理念。

（三）绿色修建工艺流程

（四）关键工序技术

1.被动防护网施工

洞顶截水沟外侧施工2道150型被动防护网，高度5m。施工中严格控制钢柱及锚杆基础开挖控制，对覆盖层不厚的地方，当开挖至基岩而尚未达到设计深度时，则在基坑的锚孔位置处钻凿杆孔，待锚杆插入基岩并注浆后才灌注上部基础砼。后续按照钢柱及上拉锚绳安装

→侧拉锚绳的安装→上下支撑绳安装→钢绳网安装→格栅安装的顺序组织施工。

上拉锚绳安装                      侧拉锚绳安装

2.预加固桩施工

洞口预加固桩采用人工开挖方案成孔作业，优先施作孔口四周防护警示装置，后按照人工挖孔作业工序，即锁口圈施工→开挖及护壁施工→垂直出渣运输→孔内通风、排水→终孔检查验收→钢筋笼安装→灌注混凝土施工顺序组织施工。施工中应强化井下作业人员安全培训教育，严格落实吊具各项配重、防坠落设施、上下井爬梯、排烟通风等装置配置及日常排查工作。

3.洞口截排水

隧道洞顶截水沟基槽采用人工持风镐开挖，截水沟开挖断面严格按照设计尺寸、设计坡比开挖。底宽90cm，内净空为40×50cm，两侧沟壁高度根据现场地形进行确定。采用吊车加吊斗进行混凝土浇筑，插入式振捣棒振捣密实。保证混凝土外观质量平整、无气泡和蜂窝麻面产生。

4.边坡、直立面开挖防护

开挖采用挖机施工，人工配合的形式；清除导向墙轮廓线内松散土及腐植土。成洞面及挡墙背后临时坡面采用挂网喷锚进行防护，支护在分层开挖过程中逐层进行，上层的支护应保证下一层的开挖安全顺利进行。上一层的支护完成后，方可进行下一层的开挖。

5.套拱拉槽开挖

施工中视地形、地貌、地质情况可采用拉槽的形式开挖洞口套拱。开挖过程中，施工时注意保留上台阶核心土不受破环，以支挡暗洞掌子面山体稳定，同时便于下步采用台阶法进洞时快速形成台阶。边墙部位采用挖掘机对称向山体推进拉槽，每边墙开挖宽度2m～4m，对裸漏的土体采用挂网锚喷方式进行防护，开挖至基底后进行承载力检测，若承载力不足时，洞门底部采用C20混凝土进行换填处理或采用ф76钢管桩加固处理。

6.套拱施工

在开挖轮廓线以外紧贴岩面施作套拱，套拱衬砌长2m，套拱衬砌内埋设4榀I18工字钢，钢拱架间距60cm。套拱采用模筑法施工。高度方向可根据开挖后明暗分界临空面稳定情况分两次进行浇筑。在进行套拱砼施工前，先加工支撑套拱砼浇筑的拱架和模板。测量人员按照套拱预留变形量进行测量放线，将套拱轮廓线和导向管位置放出。

采用Φ42钢管搭设支撑框架用以支撑型钢拱架，在拱架上铺设木模板及2mm竹胶板作为套拱底模，局部与山体露空部分满铺底模板与山体抵死，堵头模及顶模采用5cm厚木板，套拱顶部44°范围内不采用模板。

套拱施工

7.长管棚施工

洞口段采用φ108mm×6mm超前大管棚支护，套拱砼达到100%强度时，再实施管棚钻孔。管棚钻孔的孔位事先进行编号。按照先奇数后偶数顺序施钻，钻完一孔顶进一根，注浆一根。钻机立轴方向准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中经常采用测斜仪器测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

8.暗洞开挖支护

进洞浅埋段暗洞开挖采用三台阶预留核心土法作业，具体施工步序按照上部弧形导坑环向开挖，施作拱部初期支护→中、下台阶左右错开开挖，施作墙部初期支护→预留核心土开挖、隧底开挖，施作隧底初期支护。

开挖横断面示意图                 开挖纵断面示意图

9.暗洞仰拱二衬

暗洞掌子面掘进至安全步距前，组织洞口首段仰拱及二衬施工。仰拱施工采用定型钢制模板及钢制端头模板，人工绑扎钢筋，浇注由仰拱中心向两侧对称施工，整体浇注，填充稍后浇筑。仰拱浇注施工与掘进工作平行进行，采用自制仰拱栈桥，以便于仰拱施工时车辆通行。二衬采用液压整体式台车进行拱墙、拱部一次整体灌注施工。

10.洞门端墙与挡墙

隧道洞门端墙、挡墙采用C35钢筋混凝土，浇筑前将必须对下层混凝土顶面进行凿毛处理，并对凿除的虚碴、其它杂物、积水的软层清除干净。端墙混凝土采取分层浇筑成型，单次浇筑高度为2m，一次浇筑高度内不得分段分层浇注，浇注过程中必须连续进行。

10.明洞回填

明洞施工完表面两油一膜防水层后即可回填明洞，墙背回填两侧同时进行。洞顶以上回填土必须夯实，夯实度不小于90%。粘土防渗层应与边、仰坡搭接良好，封闭紧密，防渗层与边坡搭接长度不小于0.5m。明洞拱背回填对称分层夯实，每层厚度不大于0.5m，两侧回填的土面高差不大于0.5m。

成型后隧道洞口

参考文献：

【1】王春华.山区高速公路隧道洞口景观设计研究[J]现代隧道技术.2013

【2】申海东.复杂软弱围岩隧道进洞施工技术[J].中华建设,2020(26):221-222