一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种隧道进洞防护结构及其施工方法，具体的是涉及一种用于V 字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，主要是适用于“V”字地形下公路、铁路隧道等进洞施工，属于隧道施工技术领域。
背景技术
通常来说，隧道施工洞口工程是关键，洞口施工各部工序施工是否顺利，为能否安全进洞奠定了基础。针对隧道洞口处于“V”字地形的特殊情况，在常规施工方法中，一般都是采用大开大挖，暗洞明做，缩短暗洞，增长明洞及回填的方式进洞，这种施工方法不仅破坏了原有地貌、破坏了生态环境、增加了施工成本，而且在开挖过程中易出现边仰坡开裂失稳，造成山体滑坡、坍塌等事故，存在严重的安全隐患。
目前，随着我国高速公路建设的快速发展，其修建范围随之扩大，高速公路逐渐向山区延伸，为了克服山区地域的复杂性和特殊性，隧道就成了必要的选择方式之一。由于地形和线路选择的限制，隧道洞口经常会处于特殊地形位置，而对于一座隧道来说，洞口工程既是整个工程的外显部分，也是最先面临的重点和难点。现在国家高度重视施工对生态环境的保护和对施工人员安全的保障，提倡隧道进洞施工采用零开挖来减少对原有洞口地貌的破坏，保护生态环境和采取适宜的进洞施工工艺来确保施工人员的生命安全。
综上所述，结合“V”字地形的特殊情况，为了保护原有地貌的自然平衡，在减少大开大挖的情况下快速进洞，采用零开挖进洞，考虑通过异形套拱的支护作用，提前进入隧道暗洞施工。
因此，需研制一种实用性较强以及工作可靠性较高的用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法是解决上述技术问题的关键所在。
发明内容
针对上述背景技术中存在的诸多缺陷与不足，本发明对此进行了改进和创新，目的在于提供一种不仅能够减少进洞前的环境破坏和不必要的开挖施工，降低施工成本的同时还能达到安全、快速的进洞施工。
本发明的另一个发明目的是通过“V”字地形下进洞施工方法，采用了异形套拱支护，使隧道提前进入暗挖施工，减少洞口高边仰坡的开挖、防护，降低洞口安全隐患和环境破坏，节约时间及人力。
本发明的再一个发明目的是异形套拱采用喷射混凝土施工，节约了一定的支架模板和减少了关模量，且喷射混凝土凝固时间快，提前使结构进入了受力状态，很大程度上节约了施工时间。
本发明的还一个发明目的是用异形套拱和大管棚支护的方式实现了快速进洞施工。与传统工艺相比，“零开挖”进洞避免了洞口植被的破坏，不仅节约了工期，还降低了施工成本和安全风险，也产生了很好的社会效益。
为解决上述问题并达到上述的发明目的，本发明一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：
作为本发明一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法的改进，作为本发明上述的改进，它包括从内至外依序并列设置在隧道洞口外侧的多个拱形钢拱架(1)和从外至内依序并列设置在隧道洞口内侧的多个异形钢拱架(2)，其中，多个钢拱架(1)通过若干根纵向设置的连接筋连接为一整体并浇筑混凝土，构成拱形套拱，在拱形套拱内根据设计要求依次并列安装有若干根拱形钢拱架大管棚导向管(11)，拱形钢拱架大管棚导向管(11)与连接筋彼此之间呈平行设置；多个异形钢拱架(2)通过若干根横向设置的连接拉杆连接为一整体并填充混凝土，构成异形套拱，异型套拱一端连接外侧套拱，另一端连接山体岩层(3)；在异形套拱内依次并列安装有若干根异形钢拱架套管(21)，异形钢拱架套管(21)与大管棚导向管(11)相衔接连为一整体，构成隧道进洞防护结构。
作为本发明上述的进一步改进，所述拱形钢拱架(1)为型号大小对应一致的半圆形或是拱状工字钢拱架；所述异形钢拱架(2)为型号相同、长度不同的半弧形工字钢拱架，且所述异形钢拱架(2)的长度自洞外沿洞内依次递减。
作为本发明上述的更进一步改进，所述异形钢拱架(2)的自由端垂直连接有多块型号相同、尺寸不同的背板(22)，背板(22)上连接有锁脚锚杆(23)，锁脚锚杆(23)为内部中空的注浆锁脚锚杆，该注浆锁脚锚杆与山体岩层(3) 连接。
作为本发明上述的又进一步改进，所述大管棚导向管(11)和所述异形钢拱架套管(21)均为内部中空的管状体构件；所述连接筋和所述连接拉杆均为内部中空或是实心的管状体或是棒状体构件；
在拱形钢拱架(1)、异形钢拱架(2)和连接筋以及连接拉杆的的外表面上均从内至外依序喷涂有注塑层和防锈层以及防水层。
作为本发明上述的再进一步改进，一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
S1，施工准备，首先确定隧道进洞施工方案，然后进行测量放样，最后确定隧道洞口施工；
S2，洞顶截水沟，进行边仰坡施工前，首先要在边仰坡开挖线5米外设置一条截水沟；
S3，边仰坡开挖支护，边仰坡开挖使用机械开挖，开挖时应严格设计控制坡度，边仰坡开挖时尽量保留坡面的稳定结构层，采用少刷或者不刷的设计方案；
S4，套拱施工，套拱及管棚的施工工艺流程为：测量放样→钢拱架的制作及试拼→钢拱架的安装→纵向连接筋安装→导向管方向的确定及焊接→立模及混凝土的浇筑。
S5，异形段套拱施工，在顶部三角形脱空区域下方设置I18拱架作为模板支撑骨架，间距50cm，然后用竹胶板作为底模，铺设Φ8mm@20cm钢筋网，再安装I18工字钢拱架，间距50cm，用纵向连接筋固定连接固定拱架，环向间距1m；安装导向管，导向管型号与洞外套拱型号完全一致，长度根据地形不同进行下料，延伸至内侧岩体岩面，导向管安装完毕后，喷射1m厚的C25喷射砼，快速形成一个虚拟的洞壁。
S6，超前大管棚施工，超前管棚的施工工序流程为：施工准备→钻机就位→钻孔→安装大管棚钢花管→管棚注浆→检测及验收。
S7，暗洞施工，管棚注浆完成后，根据超前地质预报和监控量测结果，按照施工采用预留核心土三台阶分部开挖法施工，顺利进洞后根据围岩情况调整开挖方法。
作为本发明上述的再更进一步改进，所述S1中，施工前组织测量组对洞口段断面进行复测，并放出结构物的高程位置、进洞里程及暗洞里程，与设计进行对比看是否吻合。若有偏差及时报设计进行调整，确认无误后方可进行施工；
所述S2中，洞顶截水沟(4)采用C20素混凝土浇筑，对顶部冲沟位置设置挡水墙，并加大水沟尺寸，避免顶部流水直接冲刷仰坡，且洞顶截水沟(4) 根据现场实际地形进行调节布设，并必须在边仰坡施工前完成，洞顶截水沟(4) 的水排向隧道两侧的自然沟。
作为本发明上述的又再更进一步改进，所述S3中，边仰坡包括洞口边坡和仰坡，该边仰坡开挖采用明挖法施工，自上向下足迹开挖，预留进洞台阶，边仰坡开挖成形后，及时采用锚喷挂网进行防护；且为了对岩体减少扰动和保证开挖山体稳定性，施工时对一定范围内的边坡进行锚喷防护和小导管注浆加固，加固工艺流程为锚杆施工→铺钢筋网→喷射混凝土；
所述锚喷防护包括砂浆锚杆和挂钢筋网以及C20喷射混凝土，C20喷射混凝土厚度为10cm；其中，锚杆采用Φ22普通砂浆锚杆，该普通砂浆锚杆的长为4.5m，间距1m梅花形布置，交错布置并洞顶以上8m范围内边仰坡三面增设φ42mm× 4mm注浆小导管，小导管长4.5m，按1m×1m间距梅花型布置。
作为本发明上述的又再更加进一步改进，所述S4中，待洞口边仰披开挖，支护完成后，预留核心土，测量人员在坡面上定出中线拱顶高度、套拱位置线、横向十字线，然后开挖两侧套拱位置的土体，边开挖边支护至边墙底高度以后，架立四榀I18工字钢套拱，间距50cm，每榀用拉杆拉紧，防止倾倒，立好工字钢拱后，模筑C20混凝土套拱扩大基础包住拱脚；随后，在钢支撑上以设计大管棚间距安装Φ140mm，长2m的管棚导向钢管，必须用仪器仔细精确无误地检查其中线，确保导向良好，与管棚位置方向一致，管棚导向钢管安装完成后，浇筑C20模筑混凝土。
作为本发明上述的还更加进一步改进，所述S5中，模板支撑骨架同样采用 I18的钢拱架，间距和套拱拱架间距一致，同为50cm；底模安装时，拱脚部位留出缩脚锚杆打设位置，待锁脚锚杆施工完闭后再另行封模；I18钢拱架的制作及试拼，根据边坡地形准确测量出两拱脚位置后，通过拱脚位置，准确确定钢拱架下料长度，使拱架能够准确落位两侧岩体，拱脚用槽钢支垫；异型套拱的导向管型号与洞外套拱型号，位置完全一致，且与洞外套拱导线管连接，长度根据地形不同进行下料，延伸至内侧岩体岩面；导向管安装完毕后，喷射1m厚的C25喷射砼，快速形成一个虚拟的洞壁。
作为本发明上述的还更加的进一步改进，所述S6中，异形套拱施工完毕后，搭建管棚钻孔平台，安装钻机，根据地层不同，采用不同的钻具组合，从导向管向内钻入，先钻奇数孔，注浆后再钻偶数孔，偶数孔不注浆，不得连续编号钻孔施工，以避免塌孔、卡钻，注浆时候须从两侧向拱顶方向注浆；
所述S7中，管棚注浆完成后，根据超前地质预报和监控量测结果，按照施工采用预留核心土三台阶分部开挖法施工，顺利进洞后根据围岩情况调整开挖方法。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
1、本发明不仅能够减少进洞前的环境破坏和不必要的开挖施工，降低施工成本的同时还能达到安全、快速的进洞施工；
2、本发明通过“V”字地形下进洞施工方法，采用了异形套拱支护，使隧道提前进入暗挖施工，减少洞口高边仰坡的开挖、防护，降低洞口安全隐患和环境破坏，节约时间及人力；
3、本发明的异形套拱采用喷射混凝土施工，节约了一定的支架模板和减少了关模量，且喷射混凝土凝固时间快，提前使结构进入了受力状态，很大程度上节约了施工时间；
4、本发明的施工方法操作方便、成本低、施工安全，能够减少洞口土石方开挖工程量，减少不必要的边仰坡支护，有效的保证了工人的施工风险，降低洞口施工环境破坏率，节约了施工成本，缩短了工期，具有显著的经济效益和社会效益；
5、本发明实行“早进洞，晚出洞”和“零开挖”的理念，因地制宜，充分利用“V”字地形两侧山体和“异型套拱+管棚”的支护方式，减少洞口边仰坡开挖，不仅避免了高边仰坡带来的安全风险，还减少了对洞口植被、土体稳定性的影响，使隧道提前进洞，开始暗挖作业；
6、本发明利用C25喷射砼和钢筋网片施工异形段套拱，不用安装两侧模板和砼输送管道，并且喷射凝砼可在短时间内获得较高的强度，操作方便快捷，安全可靠，可以尽快开展下部工序施工；
7、本发明在边仰坡位置采用小导管注浆的方式进行加固处理，可以大幅提高洞口山体稳定性，保障施工安全；
8、本发明根据“早进洞，晚出洞”和“零开挖”的理念，因地制宜，优化隧道洞口设计，解决隧道洞口处于“V”字地形时进洞困难的问题，充分利用“V”字地形两侧山体和“异型套拱+管棚”的支护作用，减少对洞口段山体稳定性的破坏，使隧道提前开始暗挖作业，以保证施工、运营安全，同时缩短工期和减小对环境影响；
9、本发明根据施工现场实际地形情况，采用异形套拱和大管棚支护的方式实现了快速进洞施工。与传统工艺相比，“零开挖”进洞避免了洞口植被的破坏，不仅节约了工期，还降低了施工成本和安全风险，也产生了很好的社会效益。鉴于以上优点，受到建设单位和监理单位的好评。实践证明，本施工方法安全可靠，操作简单，施工的产品质量优良，方法具有可操作性，有广阔的应用前景，社会、经济、环境保护效益突出；
10、本发明的外部上涂防锈漆，因此可以防止生锈的同时也延长了整个防护结构的使用寿命，实现环保的同时也节省了资源，同时，在防护结构的外部涂有可以自发光的荧光材料，可以在夜间或者黑暗室内以及地下施工环境清楚地标示该防护结构的位置，能有效地起到安全提示的作用，提高醒目度，易于人们辨别，增加施工和生活中的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的拱形钢拱架(1)部件的整体结构示意图；
图3是本发明的整体使用状态示意图之一；
图4是本发明的整体结构示意图之二；
图5是本发明的整体结构示意图之三；
图6是本发明的整体结构示意图之四；
图7是本发明的整体结构示意图之五；
图8是本发明的整体结构示意图之六；
图9是本发明的整体结构示意图之七；
图10是本发明的整体结构示意图之八；
图11是本发明的施工流程框图；
表1为本发明的材料与设备表；
表2为本发明的材料表；
表3为本发明的机械设备表；
其中，图中标号：1—拱形钢拱架(1)，11—拱形钢拱架套管(11)；
2—异形钢拱架(2)，21—异形钢拱架套管(21)，22—背板(22)，23—锁脚锚杆(23)；
3—山体岩层(3)；
S1—施工准备；
S2—洞顶截水沟；
S3—边仰坡开挖支护；
S4—套拱及管棚施工；
S5—异形段套拱施工；
S6—超前大管棚施工；
S7—暗洞施工；
A1—测量放样；
A2—钢拱架的制作及试拼；
A3—钢拱架的安装；
A4—导向管安装；
A5—立模及混凝土的浇筑；
B1—施工准备；
B2—钻机就位；
B3—钻孔；
B4—安装钢管；
B5—管棚注浆；
B6—检测及验收。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及具体实施方式对本发明的技术方案作更进一步详细的说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如说明书附图所示的一种用于V字地形的隧道进洞防护结构，它包括从内至外依序并列设置在隧道洞口外侧的多个拱形钢拱架(1)和从外至内依序并列设置在隧道洞口内侧的多个异形钢拱架(2)，其中，多个钢拱架(1)通过若干根纵向设置的连接筋连接为一整体并浇筑混凝土，构成拱形套拱，在拱形套拱内根据设计要求依次并列安装有若干根拱形钢拱架大管棚导向管(11)，拱形钢拱架大管棚导向管(11)与连接筋彼此之间呈平行设置；多个异形钢拱架(2) 通过若干根横向设置的连接拉杆连接为一整体并填充混凝土，构成异形套拱，异型套拱一端连接外侧套拱，另一端连接山体岩层(3)；在异形套拱内依次并列安装有若干根异形钢拱架套管(21)，异形钢拱架套管(21)与大管棚导向管 (11)相衔接连为一整体，构成隧道进洞防护结构。
进一步的，拱形钢拱架(1)为型号大小对应一致的半圆形或是拱状工字钢拱架；所述异形钢拱架(2)为型号相同、长度不同的半弧形工字钢拱架，且所述异形钢拱架(2)的长度自洞外沿洞内依次递减。
具体的，异形钢拱架(2)的自由端垂直连接有多块型号相同、尺寸不同的背板(22)，背板(22)上连接有锁脚锚杆(23)，锁脚锚杆(23)为内部中空的注浆锁脚锚杆，该注浆锁脚锚杆与山体岩层(3)连接。
进一步的，大管棚导向管(11)和所述异形钢拱架套管(21)均为内部中空的管状体构件；所述连接筋和所述连接拉杆均为内部中空或是实心的管状体或是棒状体构件；
在拱形钢拱架(1)、异形钢拱架(2)和连接筋以及连接拉杆的的外表面上均从内至外依序喷涂有注塑层和防锈层以及防水层。
具体的，在注塑层上注塑有高分子耐磨材料；所述防锈层包括环氧富锌底漆和氯化橡胶面漆以及位于环氧富锌底漆和氯化橡胶面漆之间的环氧云铁中间漆；防水层为聚氨酯防水涂料。
在本发明中，拱形钢拱架套管(11)和异形钢拱架套管(21)均设置为多根，多根拱形钢拱架套管(11)和多根异形钢拱架套管(21)之间均呈等距或是不等距布设。
所述连接杆和所述连接拉杆均为内部实心的棒状体构件，该棒状体构件为钢筋，且所述连接杆和所述连接拉杆均设置为多根，多根连接杆和多根连接拉杆之间均呈等距或是不等距布设。
一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，该方法包括如下步骤：
S1，施工准备，首先确定隧道进洞施工方案，然后进行测量放样，最后确定隧道洞口施工；
S2，洞顶截水沟，进行边仰坡施工前，首先要在边仰坡开挖线5米外设置一条截水沟；
S3，边仰坡开挖支护，边仰坡开挖使用机械开挖，开挖时应严格设计控制坡度，边仰坡开挖时尽量保留坡面的稳定结构层，采用少刷或者不刷的设计方案；
S4，套拱施工，套拱及管棚的施工工艺流程为：测量放样→钢拱架的制作及试拼→钢拱架的安装→纵向连接筋安装→导向管方向的确定及焊接→立模及混凝土的浇筑。
S5，异形段套拱施工，在顶部三角形脱空区域下方设置I18拱架作为模板支撑骨架，间距50cm，然后用竹胶板作为底模，铺设Φ8mm@20cm钢筋网，再安装I18工字钢拱架，间距50cm，用纵向连接筋固定连接固定拱架，环向间距1m；安装导向管，导向管型号与洞外套拱型号完全一致，长度根据地形不同进行下料，延伸至内侧岩体岩面，导向管安装完毕后，喷射1m厚的C25喷射砼，快速形成一个虚拟的洞壁。
S6，超前大管棚施工，超前管棚的施工工序流程为：施工准备→钻机就位→钻孔→安装大管棚钢花管→管棚注浆→检测及验收。
S7，暗洞施工，管棚注浆完成后，根据超前地质预报和监控量测结果，按照施工采用预留核心土三台阶分部开挖法施工，顺利进洞后根据围岩情况调整开挖方法。
进一步的，S1中，施工前组织测量组对洞口段断面进行复测，并放出结构物的高程位置、进洞里程及暗洞里程，与设计进行对比看是否吻合。若有偏差及时报设计进行调整，确认无误后方可进行施工；
所述S2中，洞顶截水沟(4)采用C20素混凝土浇筑，对顶部冲沟位置设置挡水墙，并加大水沟尺寸，避免顶部流水直接冲刷仰坡，且洞顶截水沟(4) 根据现场实际地形进行调节布设，并必须在边仰坡施工前完成，洞顶截水沟(4) 的水排向隧道两侧的自然沟。
进一步的，S3中，边仰坡包括洞口边坡和仰坡，该边仰坡开挖采用明挖法施工，自上向下足迹开挖，预留进洞台阶，边仰坡开挖成形后，及时采用锚喷挂网进行防护；且为了对岩体减少扰动和保证开挖山体稳定性，施工时对一定范围内的边坡进行锚喷防护和小导管注浆加固，加固工艺流程为锚杆施工→铺钢筋网→喷射混凝土；
所述锚喷防护包括砂浆锚杆和挂钢筋网以及C20喷射混凝土，C20喷射混凝土厚度为10cm；其中，锚杆采用Φ22普通砂浆锚杆，该普通砂浆锚杆的长为4.5m，间距1m梅花形布置，交错布置并洞顶以上8m范围内边仰坡三面增设φ42mm× 4mm注浆小导管，小导管长4.5m，按1m×1m间距梅花型布置。
进一步的，S4中，待洞口边仰披开挖，支护完成后，预留核心土，测量人员在坡面上定出中线拱顶高度、套拱位置线、横向十字线，然后开挖两侧套拱位置的土体，边开挖边支护至边墙底高度以后，架立四榀I18工字钢套拱，间距50cm，每榀用拉杆拉紧，防止倾倒，立好工字钢拱后，模筑C20混凝土套拱扩大基础包住拱脚；随后，在钢支撑上以设计大管棚间距安装Φ140mm，长2m 的管棚导向钢管，必须用仪器仔细精确无误地检查其中线，确保导向良好，与管棚位置方向一致，管棚导向钢管安装完成后，浇筑C20模筑混凝土。
进一步的，S5中，模板支撑骨架同样采用I18的钢拱架，间距和套拱拱架间距一致，同为50cm；底模安装时，拱脚部位留出缩脚锚杆打设位置，待锁脚锚杆施工完闭后再另行封模；I18钢拱架的制作及试拼，根据边坡地形准确测量出两拱脚位置后，通过拱脚位置，准确确定钢拱架下料长度，使拱架能够准确落位两侧岩体，拱脚用槽钢支垫；异型套拱的导向管型号与洞外套拱型号，位置完全一致，且与洞外套拱导线管连接，长度根据地形不同进行下料，延伸至内侧岩体岩面；导向管安装完毕后，喷射1m厚的C25喷射砼，快速形成一个虚拟的洞壁。
进一步的，S6中，异形套拱施工完毕后，搭建管棚钻孔平台，安装钻机，根据地层不同，采用不同的钻具组合，从导向管向内钻入，先钻奇数孔，注浆后再钻偶数孔，偶数孔不注浆，不得连续编号钻孔施工，以避免塌孔、卡钻，注浆时候须从两侧向拱顶方向注浆；
所述S7中，管棚注浆完成后，根据超前地质预报和监控量测结果，按照施工采用预留核心土三台阶分部开挖法施工，顺利进洞后根据围岩情况调整开挖方法。
同时，在本发明中，所指的连接均为固定连接或者是活动连接或可拆卸连接，其中，固定连接为焊接连接或者是直接加工为一体成型结构；活动连接或可拆卸连接为铰接连接、螺纹连接、卡口连接、插拔连接。
在本发明中，大管棚导向管(11)和所述异形钢拱架套管(21)均为内部中空的φ140*8mm的导向钢管；所述连接筋均为φ20的带肋钢筋，环向间距为100cm。
在本发明中，套拱施工工艺流程为：测量放样→钢拱架的制作及试拼→钢拱架的安装→导向管的方向的确定及焊接→立模及混凝土的浇筑。其中，
测量放样
对洞口位置进行施工放样后，在上台阶预留核心土进行套拱施工，套拱长度不小于2米，并且预埋管棚导向管。
钢拱架的制作及试拼
钢拱架集中制作并在加工完成后进行试拼装，检查拼好后，工字钢是否扭曲变形，是否在同一平面上，
钢拱架的安装
钢拱架的安装是在边仰坡开挖到设计超前管棚的底脚位置，并施作好仰坡面防护后进行拱部拱架安装，在平面为及高程确保无误后，即可安装钢拱架，安装时钢拱架底脚应落在坚实地基上，如基底松散，应采取措施增加基底承载力，先安装靠近岩面那榀，由内向外逐榀进行安装，采用纵向连接钢筋将拱架联为一体，并将拱架固定。
导向管安装
根据设计图纸的角度及位置，将导向管固定在钢拱架上，外插角为1°～3°，导向管焊接好后，即可进行套拱立模即混泥土浇筑施工。
立模及混凝土的浇筑
套拱沿洞口开挖轮廓线以外立模，内模采用钢拱架支撑，钢模拼装，外模可采用木模拼装，箍筋固定及加固，并应留活动模板，便于振捣，模与模之间的夹缝应缝严，保证不漏浆，模板装好后，进行混凝土浇筑，浇筑时应按设计要求的混凝土强度，左右两边应对称浇筑，并及时振捣，浇筑完毕应定期养护，
在本发明中，超前管棚的施工工序流程为：施工准备→钻机就位→钻孔→安装钢管→管棚注浆→检测及验收。
其中，在本发明中，所用的混凝土均为高强度轻质聚苯颗粒混凝土；在高强度轻质聚苯颗粒混凝土内设有水泥基保温消声层、金属板层、岩棉板层、减震层、防水层和应力分散层，水泥基保温消声层、金属板层、岩棉板层、防水层和应力分散层依次层叠或混搭在一起。
施工准备
超前管棚支护施工前，在拱脚部位选2个孔作为试验孔，进行注浆试验，确定或调整注浆半径，注浆压力和单管注浆量，选用适当的导管注浆，在加工厂按要求对导管进行加工，机械设备主要有管棚钻机，高压注浆机，高压风设备及水泥搅拌机等，钢管长度视软弱破碎围岩的厚度而定，一般为20m～30m。
钻机就位
钻孔施工宜采用履带式潜孔钻机或螺旋钻机，利用套管跟进的方法钻进，孔深符合设计要求，孔径壁管棚钢管直径大20～30mm，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行钻进成孔。
钻孔
钻机就位后，可按照预设的点位进行钻孔，钻机大臂必须顶紧在掌子面上或紧靠套拱，以防止过大颤动，钻进过程中随时检查钻机角度，及时进行纠偏，钻机开孔时钻速宜低，钻深20cm后转入正常钻速，在钻进过程中应注意对石粉的收集分析，根据钻进深度对石粉取样，做好记录，钻孔完成后利用高压风将孔内余碴清理干净，以防顶管时卡管。
安装钢管
当钻孔到设计深度并审查合格以后，顶入钢管，钢管应选用φ108mm，壁厚 6mm，节长4m和6m的热轧无缝钢管，管口段2.5m不开孔，钢管纵向间距15～20cm，环向间距9～12cm，按梅花形布置φ10mm的注浆孔，钢管采用丝扣连接，丝扣长度不应小于150mm，钢管预先编排，长短搭配，保证同一截面接头数不大于50％，钢管采用人工顶入，也可采用机械辅助顶入，顶入应缓慢，匀速，根据设计要求，在管棚钢管内置放钢筋笼，以增加管棚钢管的刚度，钢花管安装后，管口用止浆塞封堵钢管与孔壁间空隙，并预埋排气孔。
管棚注浆
钢管顶入完成后，并用高压风进行清管，确保注浆管路畅通，钢管的管口采用钢板封堵，并焊接注浆导管，管棚注浆应选用单液浆或双液浆，注浆施工时由两端开始施工，向隧道拱顶方向推进，或使用间隔式注浆，即先注单号孔再注双号孔，注浆开始时的浆液浓度要低一些，逐渐加浓至设计浓度，浆液按配合比配制，拌制药均匀，具有良好的流动性和粘稠度，初压0.5～1.0MPa，采用注浆泵将浆液压入到孔内，然后带压闭浆10min以上，保证浆液能够快速渗透到周围的岩隙当中，等到排气口有浆液排出时，进行终压注浆，终压为2.0MPa，注浆量达到设计要求时停止注浆，注浆后，扫排管内胶凝浆液，用水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度，注浆完成后检测人员要对注浆效果进行检测，检验合格以后，等到浆体的强度达到70％时，方可进行下道工序施工。
异型套拱的施工工序流程为：施工准备→模板支撑骨架安装→底模安装→钢筋网片安装→I18钢拱架的制作及试拼→拱架安装→纵向连接筋焊接固定→锁脚锚杆打设与连接→缩脚锚杆注浆→导向管方向的确定及焊接→立模及混凝土的浇筑。
质量控制：
7.1质量保证体系
(1)组织保证
项目部组建以项目经理为组长，项目副经理、总工及各科室负责人为成员的质量管理领导小组，负责项目质量决策，下设质检处，负责质量管理日常事务。
(2)制度保证
建立健全如质量责任制度、检查制度、奖惩制度等质量管理规章制度并严格执行。特别是认真开展了月中、月末的项目质量大检查和质检处的不定期巡查。建立项目质量计划及质量体系文件、作业文件，严格按质量体系程序进行项目质量过程管理；建立质量追踪制度，责任落实到具体操作人员，有可追溯性。
(3)思想保证
加强质量意识教育，让员工树立质量第一及责任终身制的质量意识。
2、过程控制
(1)严格按照设计图纸精确放线，确保线形准确无误，并定期对导线进行复核，对测量仪器进行检校；
(2)重视施工技术交底工作和班前质量交底，明确各自职责，确保施工操作的每一个作业人员都了解设计意图，严格按设计图的要求施工，针对本项目民工流动性大，及时对新进民工进行技术交底；
(3)各工序施工前，必须得到监理工程师的施工指令后方能开工；
(4)施工过程中严格执行施工技术规范及合同文件中项目的专用规范，确保各部位施工符合技术规范及设计要求；
(5)严把材料进场质量检验关，实行专人检验和按规程随机抽样检测的方法，对规范要求有合格证的材料必须取得合格证，不得采用不合格材料，确保用于结构的各种原材料达到设计及规范要求，同时对进场材料要妥善保管，防止污染、锈蚀；
(6)混凝土施工进行配合比试验、选定，并严格按选定的配合比进行施工。
(7)对进场的模具、机械等机具设备进行检查验收，确保其技术指标达标，运转正常，满足施工要求；
(8)套拱基础开挖必须到位，并严格按照设计要求进行处理，当地基承载力达到设计要求后方可进行下一道工序；
(9)管棚钻孔、注浆一定跳孔施工，从两侧向中间施工；
(10)开挖时尽量采用机械配合人工开挖，减少对围岩的扰动和周边植被的破坏；
(11)拱架加工过程时，严格按照设计加工拱架弧度，保证拱架圆顺，连接段焊接必须饱满，且满足设计及规范要求：
(12)喷射混凝土施工过程中，要严格控制喷射混凝土的厚度及密度，严禁使用填充物进行填充；
(13)总结提高,根据前期的施工情况，及时召开技术和施工总结，指导下一阶段施工。
安全措施：
1、安全保证体系
(1)组织保证。建立以项目经理为组长的安全领导小组，负责项目安全工作决策；经理部设安保处，负责项目安全工作日常事务；安保处设专职安全员，跟班作业，负责现场安全管理工作。
(2)制度保证。建立健全安全责任制度、安全检查制度、安全奖惩制度等规章制度并逗硬执行。特别是认真开展月中、月末的安全大检查制度和安保处的不定期巡查，认真开展班前安全训话制度，编制项目各项安全操作规程并严格按操作规程组织施工。
(3)思想保证。加强员工安全意识教育、安全技能培训，组织员工进行安全技术交底，以使员工具备与相应职业相适应的安全技能，施工过程中避免伤害他人及被他人伤害。
(4)技术保证。优化施工组织设计，并严格按施工组织设计施工，确保项目施工安全。
(5)经济保证。加强与设计、监理、业主等各方沟通，加大安全设施的资金投入，根据奖惩制度及时奖罚兑现。
2、现场安全管理
(1)施工用电严格按照三相五线制，所有用电设备实行一机一闸一保护，防止发生漏电伤人事故；
(2)高空作业，正确佩戴安全防护用品。
(3)坚持特种作业人员持证上岗，要专人指挥、操作设备，指挥信号清晰、准确；
(4)施工机械设备等按要求设置临边防护和警示标识，确保施工安全。
(5)施工过程中，加强围岩监控量测及超前地质预报，根据围岩监控量测及各种地质资料及时调整施工方案和支护参数，确保施工安全。
环保措施：
(1)执行《环境管理手册》及程序文件的要求，建立环境管理体系，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章；
(2)以环境保护法及相关条例、典型案例加强员工文明施工及环境保护意识教育。
(3)在施工和作业场地内，合理布置，做到标牌齐全、清楚，各种标识醒目，施工场地整洁文明；
(4)施工废水、生活污水不得污染周边环境，必须对废水进行沉淀或过滤净化以达到环保要求。固体废料集中回收、堆放和处置；
(5)本着少占耕地、减少污染的原则合理选择、布置生活营地、施工便道；
(6)对因清方、修建便道等破坏的边坡采取植树等措施进行植被恢复，将生态破坏降到最低。
效益分析
1、经济效益
本方法仍然采用常规设备、材料，通过改进施工工艺，优化施工工序，将生产过程简单化、标准化，人性化，设备材料耗费少。
本方法通过异形套拱的支护作用，使隧道提前进入暗挖施工，减少洞口高边仰坡的开挖、防护，降低洞口安全隐患和环境破坏，节约时间及人力。异形段套拱采用喷射混凝土施工，节约了一定的支架模板和减少了关模量，且喷射混凝土凝固时间快，提前使结构进入了受力状态，很大程度上节约了施工时间。
由于施工速度快，工序衔接紧密，工期提前，节省了一定的机械设备的台班费用和人工费用。
本方法施工相比于按照传统工艺大刷边仰坡的方法，能够节约工期1个月，即相应的人工、设备费用节约情况统计如下：
人员费用：现场施工人员38人、项目部前期管理人员20人，则人工费节约(38+20)人*6000元/月＝348000元；
大型机械设备费用：
挖掘机费用：投入挖掘机日立220挖掘机一台，按26000元/月计算，即装载机节约26000元；
装载机费用：投入2台50型装载机辅助支架搭设等施工，50型装载机按 17000元/月计，即装载机节约17000*2＝34000元；
发电机费用：投入350kw发电机一台，按13000元/月计算，即发电机节约 13000元；
自卸车费用：投入20m3自卸车3台，按22000元/月计算，即自卸车节约 22000*3＝66000元；
拌和站及罐车费用：投入120拌和站1座、罐车3个，按100000元/月计算，即拌和站和罐车节约100000元；
综上所述，通过本方法可以节约
348000+26000+34000+13000+66000+100000＝587000元
表1为本发明的材料与设备表；
表2为本发明的材料表；
表3为本发明的机械设备表；
2、社会效益
(1)本方法基本采用“零开挖”方式施工边仰坡，减少了对原始洞口地貌的破坏，保护生态环境，且该施工方法安全可靠，避免了高边坡、高仰坡，保证了施工期间的作业安全以及运营期间的安全，体现了良好的社会效益。
(2)本方法异形段套拱施工采用喷射混凝土，使得结构提前进入受力状态确保了施工作业的安全，减少了支架的搭设节约了资源。
(3)采用该施工方法工序时间上得到提前，会带来总工期的缩短，可产生较好的社会经济效益。
工程实例
元绿高速公路土建九分部惠民特长隧道，单洞长8475m，其中惠民隧道出口左洞洞口属于“V”字地形进洞施工，施工中采用本方法，于2017年12月1日顺利暗挖进洞。
元绿高速土建一分部承建麻木寨一号隧道，隧道单洞长2727m，其中麻木寨一号隧道进口右洞洞口属于“V”字地形进洞施工，施工中采用本方法，于2018 年4月21日顺利暗挖进洞。
元绿高速土建三分部承建的元绿高速公路七星寨隧道单洞长2934.7m，其中七星寨隧道出口右洞洞口属于“V”字地形进洞施工，施工中采用本方法，于2019 年5月16日顺利暗挖进洞。
综上所述，元绿高速项目经理部通过工程实践、技术课题研究和总结，形成了“V”字特殊地形下隧道快速进洞施工方法，经工程实体检测和应用效果评价，该方法具有操作方便、成本低、施工安全的特点，并且能有效地减少洞口施工造成的环境破坏和有效地缩短工期，具有显著的经济效益和社会效益。
经综合考虑，结合项目实际情况，确定采用零开挖进洞，先适度修整边仰坡后并进行加固支护后，再通过异形套拱的支护作用，提前进入隧道暗洞施工。
最后需要说明的是，以上已结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接、连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
