隧道工程開挖支護技術分析

辛 丙 輝

(山西遠方路橋(集團)有限責任公司，山西 大同 037006)

0 引言

當代交通的快速發展，促進了隧道工程的建設，在近些年對隧道施工技術的廣泛應用更是促進了隧道理論和施工工藝的發展。然隧道施工的環境復雜，稍有不慎便會引起工程事故，造成人員傷亡。為此，越來越多的專家學者投入大量精力對隧道在施工過程中的穩定性進行研究分析，提出了許多新的施工工藝。以下對隧道施工中的開挖支護技術進行簡單的介紹和分析。

1 隧道工程開挖支護的類型

由于地質條件的不同造成隧道工程的施工環境復雜多樣，因此在隧道的施工中對各類支護器材和施工工藝都有著較高的要求。隨著近些年隧道施工技術的快速發展，隧道的支護器材也得到了不斷的改善。目前常見的支護方式主要有錨桿、鋼架、超前小導管和混凝土噴射。

1.1 錨桿

錨桿作為支護工具，主要是對破碎巖石或巖層進行局部的加固，是連接穩定巖層和不穩定巖層時常用到的支護方法。施工時需確保錨桿與巖層間連接的可靠性。為防止巖層局部應力過大造成錨桿脫落現象，通常會在錨桿端部安裝墊板以降低應力集度。目前工程中常用的錨桿類型為普通砂漿、自進式、水泥藥卷和預應力錨桿。

1.2 鋼架

當遇到破壞情況較為嚴重的巖層時，錨桿便不再適用。而為了避免破碎的圍巖塊對施工人員帶來生命危險，就必須確保穩定這些圍巖。此時便會使用鋼架對隧道進行支護。支護時一般通過鋼架的安裝將鋼架與其周邊的圍巖進行緊密連接，而在鋼架與圍巖的空隙處采用預制的混凝土楔形來進行固定。這樣處理就可以使隧道中的圍巖處于一個較為穩定的狀態，保證了施工環境的安全性，大大減少了工程事故的發生。

1.3 超前小導管

對軟弱破碎帶、淺埋段及洞口偏壓段通常采用超前小導管進行支護。小導管如圖1所示。材料一般選用無縫鋼管，前段為尖錐狀。在支護施工時對超前小導管進行注漿，漿液凝固后會將原來松散的顆粒連接為一個穩定式整體，改善了原來圍巖較為破碎的狀況，提高了圍巖的穩定性。從而保證開挖作業的順利進行。

1.4 混凝土噴射

對圍巖進行混凝土噴射是為了使圍巖處于一個密閉的環境中，防止在施工過程中由于開挖面的風化作用造成圍巖的不穩定。是為了保證巖層自身的穩定性而采取的防護措施。而混凝土的強度等級一般不低于C25，且應滿足后期強度要求并與圍巖具有較好的粘結強度。還應具備一定的早期強度，阻止圍巖碎塊的脫落。

2 隧道開挖工程的施工要點

2.1 錨桿施工技術要點

錨桿支護是隧道開挖支護的重點。在隧道開挖后需盡快進行錨桿的安設作業，加固隧道坑道的穩定。一般施工工序為：施工前準備、測定孔位、鉆孔、安插錨桿及安裝墊板。施工前的準備階段主要是制作錨桿，一般選用螺紋鋼筋來進行錨桿制作，并需要對鋼筋尾部進行處理。在尾部處理后需要注意將錨桿的桿件進行調整，確保錨桿呈直線。在錨桿制作完成后需確定錨桿的位置，在實際的施工中往往需要根據當地的實際地質情況和巖層的狀況對錨桿位置進行合理的設置。由于地質情況的復雜多樣，為充分發揮錨桿的連接作用，必須確保錨桿與巖層面垂直連接。在布置安裝完錨桿后需要在錨桿端部設置墊板，墊板是將錨桿與混凝土進行緊密連接的重要保證。為此，需對墊板的安裝質量進行控制，施工中應確保墊板與巖層表面接觸的緊密性。在將墊板的螺絲擰緊后還應切除多余的錨桿，并在螺絲處進行封堵確保表面平整，方便之后對防水板進行鋪設。在施工過程中若發現錨桿的布置不合理可進行適當的調整，防止因為錨桿不足為施工過程帶來安全隱患。

2.2 鋼架施工技術要點

由于鋼架是在工廠分節預制的，因此尺寸的精度可以得到有效的保證。而在現場進行鋼架連接施工時要注意對鋼架的內輪廓進行嚴格控制，需對鋼架兩拱腳處的基礎進行檢測，確保基礎的牢固性，若基礎承載能力不夠可采用加設鋼墊板、澆筑混凝土等手段對基礎進行處理，防止基礎的不均勻沉降影響隧道的后期施工。同時為滿足隧道內凈空的要求，可預留出鋼架的沉降量。在對鋼架安裝時要確保鋼架軸線與平面的垂直關系。鋼架和圍巖之間的空隙可采用噴射混凝土的方法進行密實地填充，以制約圍巖的變形。

2.3 超前小導管施工技術

在實際施工中采用超前小導管進行施工時常常會忽略對超前小導管進行注漿。值得一提的是超前小導管之所以能夠加固圍巖全憑借注漿凝固后與原巖層形成的牢固連接。因此采用超前小導管進行施工通常達不到預定的功能要求，嚴重者還會導致在隧道施工過程中發生巖壁的坍塌，對施工人員的生命造成極大地威脅。

2.4 噴射混凝土施工技術

采用噴射混凝土對隧道進行施工時，需注意在隧道開挖后要及時噴射混凝土，使開挖面的圍巖及早處于封閉的環境中，防止風化作用降低圍巖本身的穩定性。并在混凝土噴射完成后及時地對混凝土進行養護，防止施工過程的不規范影響隧道支護施工的質量。此外，施工現場中開挖的圍巖輪廓并不整齊。而為了保證開挖面的平整度，施工人員經常采用棉板、木板等材料對凹面進行遮蓋、填充以實現平整度的要求。這就導致施工中很難對支護進行嚴格的把控。為后期隧道的施工和正常使用帶來了極大的安全隱患，不利于隧道的運營。

3 對隧道開挖支護技術施工的建議

隧道開挖防護技術的發展和應用有利于保證洞口巖層的穩定性，為施工人員的生命安全增添一道保險。然而不規范的施工和不恰當的處理方式已經嚴重影響了支護的實際功效，給施工和駕駛人員帶來了生命的威脅。對此，特提出以下意見望各位同行指教。

3.1 確保支護工具的可靠性

在市場材料參差不齊的今天，為控制隧道支護施工的質量首先應對支護工具進行嚴格的檢查。對鋼管規格、鋼架材料進行嚴格的監督管理。施工單位的采購人員還應加強對建筑材料的質量檢測，購買合格的材料。此外還要注意支護材料在施工現場的擺放位置，避免因為材料的不合理放置影響到支護工具的質量，進而對支護施工的整體質量造成影響。

3.2 對施工過程進行監督管理

由于混凝土的質量和強度受配合比的控制，鋼架的質量受到安裝質量的影響，超前小導管能否實現預定效果受到施工工程的制約。因此要確保隧道支護施工的質量應首先規范施工流程，加強對施工過程的監督管理。確保施工人員執行相關的施工技術規范，嚴格按照設計圖紙進行施工。在影響施工質量的關鍵階段還應安排專人對施工現場進行監督。例如混凝土的拌合階段應安排人員對拌合過程進行監督，嚴格監督材料投放的順序和攪拌的時間，避免不合理的施工造成混凝土質量上的缺陷。在超前小導管安裝后進行監督可以避免缺少注漿這一施工流程，從而對隧道支護施工的質量做到進一步的控制，以滿足隧道施工質量和功能的要求。