隧道工程超前支護(hù)施工技術(shù)及質(zhì)量控制分析

鄭宏巍

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

隧道施工在工程中較為常見，而超前支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用也比較廣泛。要想促進(jìn)隧道工程順利開展，提升其安全性與可靠性就必須加強(qiáng)對(duì)超前支護(hù)技術(shù)的分析管理。在正式施工以前，施工單位需要做好超前支護(hù)技術(shù)的準(zhǔn)備工作，進(jìn)行地質(zhì)勘察與力學(xué)模型建立，提高施工質(zhì)量，不斷提升相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用水平。

1 隧道工程超前支護(hù)施工技術(shù)

1.1 超前小導(dǎo)管施工

超前小導(dǎo)管施工大多數(shù)應(yīng)用在隧道巖層較為破碎、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的隧道工程中，能夠?qū)ι皩印⑸奥咽瘡V泛分布的地段產(chǎn)生預(yù)支護(hù)作用。一般在使用該施工技術(shù)時(shí)，采用鋼管厚度為5 mm的小導(dǎo)管，直徑范圍在42～50 mm。在小導(dǎo)管施工結(jié)束后，為了提高支護(hù)作用，對(duì)小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，固結(jié)周邊圍巖，從而提高圍巖的整體穩(wěn)定性。與其他超前支護(hù)技術(shù)相比，超前小導(dǎo)管施工安全、方便，效果更加顯著，并且超前小導(dǎo)管管體的優(yōu)異抗拉性和抗剪性，對(duì)于巖層之間的滑動(dòng)破壞起到有效地控制作用，提高隧道施工安全[1]。

1.2 超前支護(hù)大管棚施工

1.2.1 鉆孔施工

按照鉆孔施工方式的不同分為人工鉆孔、設(shè)備鉆孔等。在實(shí)際的使用過程中，要根據(jù)不同的施工區(qū)域、土壤特點(diǎn)以及施工設(shè)備性能進(jìn)行合理選擇。針對(duì)土壤黏度較大的施工區(qū)域，可以通過人工鉆孔的方式進(jìn)行鉆孔施工。針對(duì)一般的土壤結(jié)構(gòu)，可以選用鉆孔機(jī)等設(shè)備開展鉆孔施工。同時(shí)在施工過程中，需要充分考慮隧道施工的真實(shí)需求和使用標(biāo)準(zhǔn)，按照原有的施工計(jì)劃將鉆孔施工技術(shù)進(jìn)行合理地利用，減少對(duì)后續(xù)施工進(jìn)度的不利影響。同時(shí)充分考慮不同的鉆孔技術(shù)的使用條件，對(duì)鉆孔時(shí)間進(jìn)行有效控制。除此之外，在運(yùn)用鉆孔施工技術(shù)時(shí)，需要將施工區(qū)域的環(huán)境和土壤因素進(jìn)行充分結(jié)合，應(yīng)用現(xiàn)代化的測(cè)量技術(shù)，并在充分考慮工程實(shí)際建設(shè)需求的情況下，保障鉆孔施工測(cè)量的準(zhǔn)確度[2]。

1.2.2 管棚安裝

在鉆孔結(jié)束后，需要對(duì)超前大管棚進(jìn)行安裝。一般在安裝過程中采用Ф108 mm 鋼化管，使用機(jī)械設(shè)備和人工配合的方式，用絲扣進(jìn)行連接。需要注意的是，在安裝過程中需要將鋼化管的頂進(jìn)方向與孔軸線保持一致，用錨固劑將鋼管與孔壁之間的空隙進(jìn)行封堵，然后安裝三通接頭，為后續(xù)的注漿施工工作提供便利。

1.2.3 注漿施工

為了使超前支護(hù)的效果得到充分發(fā)揮，在鉆孔施工后要對(duì)鉆孔進(jìn)行清理：①對(duì)鉆孔施工區(qū)域進(jìn)行打掃，避免周圍雜質(zhì)對(duì)后期其他施工環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響；②通過人工或機(jī)械操作方式對(duì)需要進(jìn)行打孔的位置進(jìn)行預(yù)留；③使用清水提高其清潔程度，并根據(jù)實(shí)際需要在漿體表面留存一定水分，為后期進(jìn)行注漿工作打下良好基礎(chǔ)；④在鋼管頂入工作結(jié)束后，可以使用機(jī)械注漿法將1∶1 水泥漿注入相應(yīng)的鉆孔中，提高后期隧道工程施工的穩(wěn)定性；⑤進(jìn)行相應(yīng)的水泥漿檢測(cè)試驗(yàn)，充分的檢驗(yàn)準(zhǔn)備能夠?qū)ψ{工作的壓力進(jìn)行有效管理，減少后期施工過程中安全問題的發(fā)生概率，提高注漿緊密程度。

1.3 超前錨桿支護(hù)施工

超前錨桿支護(hù)施工具有不同類型的錨桿結(jié)構(gòu)：①懸吊式超前錨桿，該類型的超前錨桿主要針對(duì)隧道工程爆破之前，利用機(jī)械工具將超前錨桿掘進(jìn)巖層結(jié)構(gòu)內(nèi)部，然后在末端進(jìn)行支撐，形成超前錨桿進(jìn)行支點(diǎn)保護(hù)的徑向懸吊錨桿，從而為整體錨桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐保護(hù)，避免在爆破工作后巖層發(fā)生坍塌事故。一般使用Ф22 mm 的橫向短鋼筋，焊接在鄰近懸吊錨桿上，然后在超前錨桿末端形成支護(hù)作用；②格柵拱支撐超前錨桿，該超前錨桿在實(shí)際施工中對(duì)于整體施工測(cè)量要求較高，比如橫向間距、超前傾角、格柵拱支撐間距等。除此之外，可根據(jù)不同的圍巖級(jí)別使用超前錨桿與超前導(dǎo)管，一般Ⅴ級(jí)圍巖采用超前導(dǎo)管，Ⅳ級(jí)圍巖會(huì)采用超前錨桿[3]。

超前錨桿技術(shù)在實(shí)際施工過程中，首先需要沿著輪廓線進(jìn)行開挖，從大角度外插角入手，向開挖面的前方安裝相應(yīng)的錨桿，然后形成對(duì)于隧道前方巖層的預(yù)支護(hù)作用。在此基礎(chǔ)上，施工人員可以在其錨桿的保護(hù)下開展相應(yīng)的隧道開挖工作。結(jié)合不同的隧道施工情況，超前錨桿支護(hù)施工主要針對(duì)整體圍巖應(yīng)力較小、巖體結(jié)構(gòu)較軟、地下水較少等隧道施工工程。該隧道工程周圍巖層結(jié)構(gòu)較為松散，具有較低的穩(wěn)定性，在施工中發(fā)生坍塌事故的概率較高，采用超前錨桿支護(hù)施工能夠提高隧道支護(hù)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。這種技術(shù)對(duì)于隧道工程的巖石、土壤等隧道結(jié)構(gòu)的變形具有一定的抑制作用，促進(jìn)隧道的穩(wěn)定運(yùn)行。超前錨桿支護(hù)施工在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要結(jié)合隧道深度、穩(wěn)定度等實(shí)際數(shù)據(jù)，創(chuàng)建科學(xué)、完整的錨桿支護(hù)系統(tǒng)。為了提升超前錨桿支護(hù)系統(tǒng)的有效性和匹配性，相關(guān)工作人員要結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇錨桿支護(hù)技術(shù)，減少在使用過程中的不安全情況。

2 提高隧道工程超前支護(hù)施工質(zhì)量的措施

2.1 提高超前小導(dǎo)管施工質(zhì)量

在進(jìn)行超前小導(dǎo)管施工過程中，需要將小導(dǎo)管鉆孔的外插角度控制在10°左右，同時(shí)將導(dǎo)管外部進(jìn)行適當(dāng)外露，為后期與注漿管的連接提供便利。在使用之前，對(duì)超前小導(dǎo)管進(jìn)行抽取實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)其力學(xué)性能和工藝性能，保障材料的質(zhì)量和規(guī)格在國家相關(guān)安全管理和設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。將小導(dǎo)管的壓降孔口壓力控制在合理范圍內(nèi)，根據(jù)不同施工要求鉆取檢查孔，從而及時(shí)掌握小導(dǎo)管的注漿效果。在開展超前小導(dǎo)管施工前，完成一系列初期支護(hù)工作，對(duì)開挖面進(jìn)行混凝土噴射，避免后期鉆孔過程中出現(xiàn)坍塌事故[4]。

2.2 提高超前支護(hù)大管棚施工質(zhì)量

在明洞襯砌外部施工做相應(yīng)的套拱設(shè)備，將隧道的仰坡面進(jìn)行緊密貼合；根據(jù)不同的隧道施工需要，在套拱內(nèi)側(cè)安裝環(huán)向支撐裝置，一般可選用工字鋼拱架；對(duì)鋼拱架采用鋼筋連接，將導(dǎo)向管固定在鋼拱架上，采用定位筋定位，確保導(dǎo)向管間距及外插角；使用拼裝方式對(duì)立模模板進(jìn)行拼裝，提高支護(hù)效果[5-6]。

2.3 提高超前錨桿支護(hù)施工質(zhì)量

目前隧道建設(shè)企業(yè)中廣泛應(yīng)用超前錨桿支護(hù)施工，所以可以通過對(duì)該技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化，提升隧道的穩(wěn)定性和安全性，從而減少隧道工程企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。在超前錨桿支護(hù)施工技術(shù)改進(jìn)中，可以從以下3 個(gè)方面著手進(jìn)行：①提前考察隧道巖層，充分了解巖層的結(jié)構(gòu)等性質(zhì)，然后結(jié)合實(shí)際工作情況對(duì)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，保障工程運(yùn)行的安全性[7]；②及時(shí)分析確定隧道的數(shù)據(jù)情況，數(shù)據(jù)參數(shù)會(huì)隨著挖掘深度和規(guī)模的增加而逐漸增大，因此參數(shù)必須符合實(shí)際工作情況，使挖掘的過程得到有效控制；③提升超前錨桿支護(hù)施工在特殊的隧道內(nèi)的應(yīng)用情況，及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整。

3 結(jié)束語

綜上所述，在隧道工程超前支護(hù)施工的過程中，需要根據(jù)隧道實(shí)際的地質(zhì)情況，選擇適合自身?xiàng)l件的超前支護(hù)方法，并建立完善的監(jiān)管體系，確保隧道工程施工質(zhì)量的統(tǒng)一性和超前支護(hù)技術(shù)的規(guī)范性，提高隧道工程施工的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。。