道路隧道工程中的超前支護施工技術(shù)探析

廖澤江

(貴州省公路工程集團有限公司)

道路隧道工程的超前支護是在高切坡開始挖開之前對其危險性和穩(wěn)定性進行評估，在判斷高切坡是否屬于危險的邊坡之后在進行施工過程的技術(shù)設(shè)計，適當?shù)倪M行支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及施工。加強坡面的穩(wěn)定性，方便隧道開挖。這種超前支護施工技術(shù)具有一定的難度，是與隧道結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一種有機組成，相對來說比較薄弱。道路隧道工程的超前支護技術(shù)對施工的整體設(shè)計和操作都有極為重要的影響，對隧道施工的排水系統(tǒng)以及地質(zhì)監(jiān)測和測量等也有一定的聯(lián)系。

道路隧道施工中支護技術(shù)是一個難點，利用巖層的自身承載能力研究，進行圍巖的加固，提高其承載力和彈塑力。從結(jié)構(gòu)工程、巖層工程以及地質(zhì)工程三個方面進行分析，圍繞施工支護因素和環(huán)境以及結(jié)構(gòu)原理進行分析，加強巖層結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素以及工程施工三者之間的關(guān)系，通過發(fā)揮隧道施工的控制能力提高巖體強度，改善工程技術(shù)，提高超前支護技術(shù)的有效性。

1 分析隧道施工道路的地址特征及規(guī)模

以貴州某隧道為例，分析其地理位置以及地質(zhì)特征。根據(jù)實地研究和勘察分析，表層黃土溝壑縱橫，且地址結(jié)構(gòu)較為松散。黃土的淺埋段的雙線長度大約在1 203 m 左右，而斷面相對來說比較寬大，開挖的面積大約在162 m2左右，跨度為17 m，隧道的洞頂覆蓋平均厚度在15 m 左右，存在一定的偏壓現(xiàn)象。在大斷面黃土隧道的圍巖屬于濕陷性的黃土圍巖，存在部分的滯水現(xiàn)象，穩(wěn)定性不強。同口施工需要用20 m 左右的長管進行棚輔。而其余的例如YK93 +877 ～YK94 +470 和ZK93 +890 ～ZK94 +460 則采用超前的小導(dǎo)管進行支護。有效的防治大斷面黃土隧道的坍塌和事故發(fā)生。

至于施工技術(shù)，根據(jù)隧道工程的具體特征和新奧法的基本施工原則，從總的工序上著手，進行施工準備，在根據(jù)測量放樣實行洞口的防排水工程施工，之后，進行明洞開挖及防護，對于穩(wěn)定性不強的地段采用超前的管棚施工，掘進洞身之后采取草簽支護措施，進行二次襯砌，保障隧道內(nèi)部的路面平整，保障隧道巖層的承受能力及穩(wěn)定性。

2 隧道支護施工的力學模型分析

在道路的隧道施工中，利用新奧法進行支護和巖層的共同作用進行支護施工技術(shù)的分析。從力學概念來看，隧道的支護技術(shù)可以盡量一下的模型。

(1)巖體是質(zhì)地均勻的同性連續(xù)彈塑料性，且在塑性變形和剪切破壞平衡的條件下具有一定的剩余強度。

(2)隧道形狀和襯砌都是呈圓形狀態(tài)。

(3)在深埋情況下，隧道看成孔洞問題。

因而，在毛洞情況下，圍巖手里相對比較小，處于松散狀態(tài)。通過節(jié)理發(fā)育和破碎的軟弱圍巖實現(xiàn)粘結(jié)力的相互作用，最終判斷巖層的穩(wěn)定性。如果粘結(jié)力不夠，有可能導(dǎo)致坍塌，所以必須要實施超前支護。

3 支護施工技術(shù)分析

針對隧道工程的具體步驟和技術(shù)分析需要根據(jù)實際情況進行一步一步的分析。

首先，要對隧道洞口進行施工，土方施工一般采用的是機械化的作業(yè)，采用石方爆破進行淺眼臺階爆破，并在隧道地步和邊坡采用小炮實現(xiàn)松動，保障隧道的底板收到破壞，根據(jù)其坡度和計算預(yù)留邊坡的厚度，然后在明洞拉槽開挖之前做好科學的排水工作，保障洞口的環(huán)形截水溝施工完成。而對施工過程中，隧道的地質(zhì)結(jié)構(gòu)要進行科學的預(yù)測，嚴密的注意圍巖的開挖情況和圍巖結(jié)構(gòu)，通過探測和計算，科學的預(yù)測開挖工作的數(shù)據(jù)，結(jié)合實際的水文地質(zhì)條件，以及實際操作中的變化，做好各項預(yù)防和準備工作，放置由于支護不力而造成的塌方事故。在施工過程中還需要及時的進行施工監(jiān)控和測量，針對施工技術(shù)規(guī)范及要求，對隧道內(nèi)的支護工作進行事先測量，通過隧道內(nèi)的目測以及隧道拱頂?shù)南孪萘亢涂兆兾患颁撝蔚冗M行測量和控制，利用新奧法圍巖觀測數(shù)據(jù)信息進行科學的數(shù)據(jù)和信息處理。

第二步要開始洞身的開挖，在隧道現(xiàn)場實現(xiàn)監(jiān)控測量，根據(jù)新奧法進行隧道的具體設(shè)計和施工，如是進行施工設(shè)計測量，并反饋修正設(shè)計方案，科學的進行現(xiàn)場施工指導(dǎo)。

洞身開挖之后要實現(xiàn)圍巖的穩(wěn)固，根據(jù)實際情況來看，大斷面的黃土隧道圍巖條件相對來說比較差，先進行一定的超前管棚或者小導(dǎo)管的施工，在核心部位開始進行開挖和施工，用弱爆破的方式實現(xiàn)預(yù)裂爆破，并嚴格控制用量。施工過程中是必要遵循管超前和弱爆破的原則，加強支護措施，提高測量和監(jiān)測的密度。在進行施工管棚超前支護技術(shù)時，先要進行開挖上不的環(huán)形穩(wěn)固，對上部初期支護之后實現(xiàn)核心土的開挖，然后加強下部的支護技術(shù)施工。一般來說，初期的支護技術(shù)采用的是錨、網(wǎng)、噴、工字鋼聯(lián)合起來的支護結(jié)構(gòu)以及間距為50 cm 左右的鋼架進行支撐。而系統(tǒng)錨桿采用的是Ф25 的中空注漿錨桿。支護技術(shù)施工中的錨長為4 cm，按照梅花形進行布置，在通過25 cm 的混凝土實現(xiàn)鋼架鎖腳錨桿加固，形成系統(tǒng)完善的初期支護和圍巖。在實現(xiàn)噴射混凝土的封閉圍巖施工之后，可以采用掛網(wǎng)和鋼拱進行支撐，再分層進行混凝土噴射，并精確計算設(shè)計厚度。

針對Ⅳ級圍巖則要采用上半斷面進行臺階法施工，保障施工技術(shù)的短開挖和強支護，并在上斷面進行支護，保障巖層的穩(wěn)定性，然后根據(jù)邊墻擴大底部進行開挖，開挖的上部高度為5 cm 左右，而進尺一般在2 cm 以內(nèi)，保障爆破的下過。同樣采用錨、噴和網(wǎng)進行聯(lián)合支護，保障結(jié)構(gòu)和設(shè)置的超前錨桿，其長度為3 cm，間距控制在1 cm 左右，并按照梅花形進行支護布置，混泥土的分層噴涂厚度為15 cm，形成系統(tǒng)完善的巖層支護。

實施隧道支護同時要進行科學的排水施工工作，首先在襯砌與噴錨層之間要設(shè)置專門的復(fù)合防水卷材，通過隧道內(nèi)水通過排水濾層到墻角，進入盲溝進行積水，然后在采用橫向的排水管將其引出。一般來說，盲溝應(yīng)該設(shè)置在排水溝的外層，并固定在噴錨層上，且在原襯砌和襯背土工布排水層之間設(shè)置環(huán)形的排水盲溝。同時，設(shè)置準們的隧道防卷材在襯背面，并在原襯砌層和防水卷材之中設(shè)置一定的土工布，當做排水層的緩沖層面，有效的防治柔性的防層在施工中出現(xiàn)的防水失敗現(xiàn)象。因而該層的采用自防水混凝土結(jié)構(gòu)的襯砌，并用低堿性膨脹水泥混凝土，使防水結(jié)構(gòu)的抗?jié)B標準達到S8。二次襯砌根據(jù)隧道的設(shè)計要求，利用強度C25的混凝土和S8 抗?jié)B指標，保障其自行式全斷面鋼模臺車配混凝土輸送泵泵送入模。

最后，在支護施工過程中要做好仰拱和鋪底的施工，可以焦躁的閉合放置塌方，同時保障隧道內(nèi)的道路暢通，排水工作以及施工過程做到合理有序，采用防干擾的簡易平臺作為其過渡通道。

4 結(jié) 語

綜上所述，道路隧道工程的超前支護施工具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性的特征，在進行隧道支護施工前，要對其圍巖及水文地質(zhì)進行深入的研究，通過建立力學模型，采用現(xiàn)代化的科學技術(shù)手段進行分析，合理進行支護施工和后期監(jiān)測，從而有效的防止隧道施工的塌方事故發(fā)生。

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