道路隧道工程中超前支護(hù)施工技術(shù)的探討

王 振

(山西平陽(yáng)路橋有限公司，山西 臨汾 041000)

道路隧道工程中超前支護(hù)施工技術(shù)的探討

王 振

(山西平陽(yáng)路橋有限公司，山西 臨汾 041000)

為了進(jìn)一步證實(shí)超前支護(hù)施工技術(shù)能夠有效應(yīng)用于道路隧道工程中，提高道路隧道工程穩(wěn)固性，立足于超前支護(hù)施工技術(shù)，通過(guò)結(jié)合工程案例，著重分析和探討道路隧道工程中超前支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用，希望對(duì)于高質(zhì)高效的建成道路隧道工程有所幫助。

隧道工程，超前支護(hù)，應(yīng)用分析

從近些年道路隧道工程建設(shè)實(shí)際情況來(lái)看，確定超前支護(hù)施工技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于道路隧道工程之中，在高切坡開(kāi)挖之前對(duì)工程危險(xiǎn)性和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷高切坡是否危險(xiǎn)，之后科學(xué)、合理的進(jìn)行超前支護(hù)施工技術(shù)設(shè)計(jì)，以此來(lái)保證此項(xiàng)技術(shù)充分發(fā)揮作用，提高隧道施工的安全性和穩(wěn)定性，當(dāng)然，超前支護(hù)施工也是有一定難度，尤其與隧道結(jié)構(gòu)相結(jié)合。對(duì)此，我們應(yīng)當(dāng)深入了解超前支護(hù)施工技術(shù)，進(jìn)而根據(jù)道路隧道工程實(shí)際情況，科學(xué)、合理的規(guī)劃與實(shí)施此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用方案，包括施工工藝、施工流程等，進(jìn)而有序施工，穩(wěn)固隧道。

1 超前支護(hù)施工技術(shù)的概述

超前支護(hù)施工技術(shù)是針對(duì)地形狀況比較復(fù)雜的道路隧道工程，在工程面開(kāi)挖施工環(huán)節(jié)，通過(guò)采用錨桿及鋼管超前支護(hù)的方式，達(dá)到對(duì)地質(zhì)圍巖進(jìn)行錨固的目的，從而確保道路隧道在開(kāi)挖施工過(guò)程中的人、物安全。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用導(dǎo)向架、管棚等設(shè)備，圍繞道路隧道施工開(kāi)挖線，借助鋼管頂入、錨桿固定等方式對(duì)道路隧道的圍巖進(jìn)行預(yù)支護(hù)，以此來(lái)保證道路隧道工作面開(kāi)挖施工的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于地質(zhì)條件過(guò)于復(fù)雜的施工區(qū)域，要想保證超前支護(hù)施工技術(shù)的有效性，一定要做好輔助及支撐，如合理利用鋼架等，在具體進(jìn)行超前支護(hù)施工時(shí)，首先要做好施工測(cè)量及放樣，并且做好一系列的施工準(zhǔn)備工作；其次，依據(jù)施工要求及施工圖紙，有序的展開(kāi)防護(hù)道路隧道明洞的開(kāi)挖，之后針對(duì)道路隧道的地質(zhì)情況、周邊環(huán)境等，合理規(guī)劃與設(shè)置支護(hù)，如管棚、錨桿支護(hù)等。最后，檢測(cè)道路隧道明洞的強(qiáng)度及坍塌等現(xiàn)象發(fā)生的可能性，進(jìn)而再次進(jìn)行支護(hù)和二次襯砌，以此來(lái)保證道路隧道施工面平整度及隧道應(yīng)力[1]。

2 道路隧道工程中超前支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1工程概述

計(jì)劃建設(shè)某道路隧道工程，對(duì)工程所在地進(jìn)行了一系列的地質(zhì)勘查工作，進(jìn)一步確定了隧道地質(zhì)狀況及地理區(qū)位的復(fù)雜程度，即隧道的地質(zhì)構(gòu)造呈現(xiàn)出松散化特征，土質(zhì)類型為黃土。通過(guò)進(jìn)一步細(xì)致且詳盡的工程放樣勘測(cè)，隧道為上、下行分離的雙洞單向行駛2車道隧道。1號(hào)隧道上行隧道里程為K0+875～K1+175，長(zhǎng)300 m，為3.685%上坡；下行隧道里程K0+853～K1+160，長(zhǎng)307 m，為3.800%上坡，隧道斷面開(kāi)挖面積為160 m2。2號(hào)隧道上行隧道里程為K1+267～K1+730，長(zhǎng)463 m，為3.681%下坡；下行隧道里程為K1+240～K1+593，長(zhǎng)353 m，為2.689%下坡。兩隧道設(shè)計(jì)凈寬9.75 m，凈高5.0 m。Ⅱ類圍巖最大開(kāi)挖寬度12.44 m，最大開(kāi)挖高度9.88 m。在荷載上，由于隧道開(kāi)挖施工的跨度達(dá)到了20 m，有著較大的荷載偏移風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)圍巖予以分析，確定此類圍巖是黃土濕陷性圍巖，其具有穩(wěn)定性不佳等特點(diǎn)，致使其難以有效支撐洞身。面對(duì)此種局面，在洞口開(kāi)挖時(shí)就應(yīng)當(dāng)且必須運(yùn)用超前支護(hù)施工技術(shù)，以此來(lái)穩(wěn)固洞口及洞身，為更好的建成道路隧道工程創(chuàng)造條件。

2.2道路隧道工程中超前支護(hù)施工力學(xué)模型的分析

基于對(duì)以上道路隧道工程實(shí)際情況的了解與分析，確定出于保證整個(gè)工程堅(jiān)固性、穩(wěn)定性及耐用性的考慮，超前支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用是非常必要的。當(dāng)然，要想使此項(xiàng)技術(shù)能夠充分發(fā)揮作用，在具體應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)之前，需要展開(kāi)力學(xué)模型分析。也就是收集和整理道路隧道工程地質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行詳細(xì)的分析，以此來(lái)確定道路隧道工程超前支護(hù)施工力學(xué)模型，即：明確工程的巖體結(jié)構(gòu)的塑性變形及抗剪切強(qiáng)度表現(xiàn)是否一直均勻；隧道襯砌時(shí)注意根據(jù)隧道形狀特點(diǎn)，設(shè)置成圓形；隧道圍巖在狀態(tài)上過(guò)于松散，粘結(jié)力不強(qiáng)，極易對(duì)巖層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性施加影響。在此基礎(chǔ)上，合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)道路隧道工程超前支護(hù)施工方案，也就是以管棚支護(hù)和小導(dǎo)管支護(hù)結(jié)合為主，要求鋼管長(zhǎng)度為20 m，同時(shí)配備鉆機(jī)、測(cè)斜儀等設(shè)備，并且注意加強(qiáng)小導(dǎo)管支護(hù)施工質(zhì)量控制，如鉆孔、鋼管加工、注漿施工等[2]。

2.3超前支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用

在確定道路隧道工程實(shí)際情況，并制定超前支護(hù)施工方案的情況下，施工人員應(yīng)當(dāng)分段進(jìn)行支護(hù)施工，即：隧道洞口和隧道洞身的超前支護(hù)施工。

2.3.1隧道洞口的施工流程

1)隧道洞口開(kāi)挖施工。

隧道洞口超前支護(hù)施工之前，先進(jìn)行洞口開(kāi)挖施工作業(yè)。也就是按照施工要求及施工流程有序的展開(kāi)開(kāi)挖作業(yè)，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。需要特別注意的是隧道底部及邊坡部位的開(kāi)挖施工，應(yīng)當(dāng)先確定預(yù)留底部及邊坡數(shù)據(jù)，之后利用石方爆破的方式來(lái)進(jìn)行施工作業(yè)，以此來(lái)松動(dòng)底板，之后開(kāi)挖施工，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在此需要說(shuō)明的是，針對(duì)隧道明洞進(jìn)行開(kāi)挖施工或拉槽施工，需要先進(jìn)行截水溝開(kāi)挖施工，以此保證在后續(xù)施工之中能夠及時(shí)且有效排水，為提高支護(hù)施工的有效性創(chuàng)造條件。

2)隧道洞口超前支護(hù)施工。

完成洞口開(kāi)挖之后，展開(kāi)支護(hù)施工，則需要施工人員先對(duì)隧道所在區(qū)域的地質(zhì)狀況加以探測(cè)，同時(shí)注意準(zhǔn)確計(jì)算隧道圍巖，進(jìn)而展開(kāi)隧道洞口的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息分析，構(gòu)建支護(hù)施工力學(xué)模型，同時(shí)參照施工標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)量規(guī)范，確定鋼支撐及支護(hù)需求，進(jìn)而合理利用管棚支護(hù)和小導(dǎo)管支護(hù)來(lái)進(jìn)行支護(hù)，提高隧道洞口的穩(wěn)定性和安全性[3]。

2.3.2隧道洞身開(kāi)挖施工及超前支護(hù)施工流程

相對(duì)來(lái)說(shuō)，洞身支護(hù)施工難度更大，為了避免出現(xiàn)施工質(zhì)量問(wèn)題，影響洞身支護(hù)施工效果，再具體展開(kāi)洞身開(kāi)挖施工及超前支護(hù)施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)在洞口支護(hù)施工后，直接展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控，并利用新奧法來(lái)進(jìn)行隧道洞身開(kāi)挖及支護(hù)施工組織設(shè)計(jì)，為后續(xù)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、合理化施工作業(yè)創(chuàng)造條件。按照洞身超前支護(hù)施工組織，再具體展開(kāi)施工作業(yè)之中，應(yīng)當(dāng)注意做好以下幾方面的施工，即：

1)圍巖穩(wěn)固施工。

工程概述中已經(jīng)明確工程的圍巖強(qiáng)度較差，難以有效支撐洞身，所以穩(wěn)固圍巖施工就顯得尤為必要。也就是在隧道洞身開(kāi)挖施工之中，注意了解地質(zhì)狀況及圍巖強(qiáng)度，進(jìn)而合理規(guī)劃和布設(shè)管棚、導(dǎo)管，以此來(lái)設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)固圍巖。之后進(jìn)入核心區(qū)域，此時(shí)最好采用弱爆破的方式來(lái)進(jìn)行開(kāi)挖施工，之后合理布設(shè)管棚，形成堅(jiān)固且穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，提高隧道核心區(qū)域的堅(jiān)固性和可靠性。

在此需要特別說(shuō)明的是管棚支護(hù)是針對(duì)隧道圍巖，上部和下部共同支護(hù)，形成環(huán)形支護(hù)輪廓，對(duì)圍巖進(jìn)行全方位的支撐，達(dá)到穩(wěn)固圍巖的目的。對(duì)于本次道路隧道工程來(lái)說(shuō)，管棚支護(hù)的上部分最好采用工字鋼、錨、噴及網(wǎng)綜合支護(hù)的模式，同時(shí)還要借助鋼架、錨桿及混凝土，最終設(shè)置成梅花狀支護(hù)。

2)鋼筋網(wǎng)布設(shè)施工。

布設(shè)鋼架網(wǎng)的目的是再次強(qiáng)化支護(hù)圍巖工作面，為提高道路隧道工程施工質(zhì)量創(chuàng)造條件。在具體展開(kāi)鋼筋網(wǎng)布設(shè)施工之中，首先是按照施工要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選擇最為適合的鋼材，按照2 m×2 m的規(guī)格來(lái)裁剪方片；其次，采用適合的手段來(lái)對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹、除污施工，提高鋼筋的支護(hù)質(zhì)量；再次，緊貼隧道壁展開(kāi)鋼筋網(wǎng)布設(shè)，并且注意鋼筋搭設(shè)長(zhǎng)度一定要緊跟混凝土噴射面。最后，利用焊機(jī)來(lái)焊接鋼筋網(wǎng)、鋼架及錨桿，從而真正提高鋼筋網(wǎng)的穩(wěn)定性和支護(hù)性。

3)隧道支護(hù)施工。

隧道支護(hù)施工中注意選擇和利用防水卷材來(lái)分割錨固層及襯砌層，同時(shí)借助盲溝來(lái)進(jìn)行隧道地下水引流，將地下水排除。之后在盲溝的具體方位上，對(duì)噴錨層予以加固處理，之后利用防水卷材鋪設(shè)襯砌層，注意中間加設(shè)土工布。

4)混凝土噴射施工。

出于提高道路隧道施工安全性的考慮，還要嚴(yán)格按照施工要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)混凝土噴射施工，也就是全面且有效的清理隧道圍巖巖面上比較松動(dòng)的巖塊，之后利用每間隔1 m左右設(shè)置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定，以此來(lái)確定噴射方位及厚度。在圍巖工作面初次開(kāi)挖施工時(shí)，按照施工工藝流程來(lái)進(jìn)行混凝土噴射施工；之后展開(kāi)鋼架、鋼筋網(wǎng)及錨桿的布設(shè)，待完成以上施工后再次進(jìn)行混凝土噴射施工[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

在近些年道路工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，相關(guān)部門對(duì)道路工程建設(shè)提出了更為嚴(yán)格的要求，尤其是含有隧道的道路工程。此種情況下，為了建成高質(zhì)量的道路隧道工程，在涉及到邊坡開(kāi)挖施工時(shí)科學(xué)、合理的應(yīng)用超前支護(hù)施工技術(shù)是非常必要的，能夠最大限度的保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。基于文本一系列分析，確定道路隧道工程中有效應(yīng)用超前支護(hù)施工，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程實(shí)際情況，合理規(guī)劃洞口超前支護(hù)施工流程和洞身超前支護(hù)施工流程，有序、合理施工作業(yè)，最終提高支護(hù)效果，為保證道路隧道工程施工作業(yè)的安全性創(chuàng)造條件。

[1] 廖澤江.道路隧道工程中的超前支護(hù)施工技術(shù)探析[J].黑龍江交通科技,2012(4):64-65.

[2] 周 磊.道路隧道工程中的超前支護(hù)施工技術(shù)探析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2015(36):226,201.

[3] 李學(xué)智,陳時(shí)彬.道路隧道工程中的超前支護(hù)施工技術(shù)探析[J].城市建設(shè)理論研究,2014(9)：97-99.

[4] 賀云仁.道路隧道工程中的超前支護(hù)施工技術(shù)的探討[J].山西建筑,2017,43(9):175-176.

Discussiononadvancedsupportconstructiontechnologyinroadtunnelengineering

WangZhen

(ShanxiPingyangLuqiaoCo.,Ltd,Linfen041000,China)

In order to further confirm the advanced support construction technology can be effectively applied in road tunnel engineering, improve the stability of road tunnel project, this paper will be based on advanced support construction technology, combined with the engineering case, the application of advanced support construction technology support and mainly focuses on road tunnel engineering, hope for the high quality and efficient completion the road tunnel engineering help.

tunnel engineering, advanced support, application analysis

1009-6825(2017)28-0166-02

2017-07-23

王 振(1982- )，男，工程師

U455.5

A