公路隧道工程中的洞口超前支護(hù)施工技術(shù)

王丹

摘要：在公路隧道施工中，超前支護(hù)作為一項(xiàng)高效的技術(shù)，得到了廣泛地應(yīng)用。公路隧道施工需要防止隧道坍塌事故的發(fā)生，在支護(hù)手段選擇過(guò)程中，對(duì)支護(hù)的快速性和支護(hù)的強(qiáng)度有較高的要求。同時(shí)，結(jié)合公路隧道施工的實(shí)際需要，在支護(hù)技術(shù)的選擇方面，普通的支護(hù)手段難以滿足施工需要，而超前支護(hù)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)隧道的提前支護(hù)，并提高支護(hù)的效果，使超前支護(hù)能夠保證隧道的強(qiáng)度和承載力達(dá)到要求。鑒于此，本文就公路隧道工程中的洞口超前支護(hù)施工技術(shù)展開探討，以期為相關(guān)工作起到參考作用。

關(guān)鍵詞：超前支護(hù);公路;隧道施工

1.道路隧道工程中超前支護(hù)施工技術(shù)事前工作內(nèi)容

1.1地質(zhì)勘查工作

道路隧道工程首要工作是地理位置的分析以及地質(zhì)的勘察工作，根據(jù)對(duì)于當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出相關(guān)技術(shù)的使用，對(duì)該區(qū)域的表層土質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、隧道開挖區(qū)域的實(shí)際承力水平、周邊區(qū)域的地下水分布情況等項(xiàng)目進(jìn)行全面的分析，以此為基礎(chǔ)制訂后續(xù)的具體開發(fā)過(guò)程。比如在某隧道的施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的表層黃土環(huán)境較為復(fù)雜，并且地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散，而該隧道的實(shí)際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙線長(zhǎng)1203m，并且整個(gè)斷面較為寬大，開發(fā)面積為162m2，跨度的參數(shù)為17m，隧道的洞頂平均厚度是15m，這就導(dǎo)致在具體的施工過(guò)程中存在一定的垮塌風(fēng)險(xiǎn)。此外該隧道的圍巖屬于濕陷性黃土結(jié)構(gòu)，并且其中含有大量的水資源，在了解了這些參數(shù)之后確定后續(xù)的施工項(xiàng)目[1]。其中使用鋼管的長(zhǎng)度為20m，并使用各類不同型號(hào)的鋼管進(jìn)行其余系統(tǒng)的支護(hù)。

1.2力學(xué)模型建設(shè)

在完成地質(zhì)勘探工作之后，則需要落實(shí)承力模型的建設(shè)工作，具體建設(shè)過(guò)程中要了解結(jié)構(gòu)承力系統(tǒng)的穩(wěn)定性水平，并且總結(jié)對(duì)于圍巖結(jié)構(gòu)中水資源的抽取工作形式，從而讓該隧道的整體承力性能獲得上升。新建成的力學(xué)模型要在建成原有隧道建設(shè)區(qū)域模型的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類鋼管插入后隧道力學(xué)參數(shù)的嚴(yán)格分析，尤其是需要研究在插入鋼管的作用下，分析是否會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的隧道施工過(guò)程以及后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中的垮塌問(wèn)題。此外研究的項(xiàng)目包括各類支護(hù)系統(tǒng)二次襯砌的質(zhì)量，從而保證隧道的承力水平進(jìn)一步提高[2]。

2.道路隧道工程中超前支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1管棚支護(hù)

管棚預(yù)支護(hù)法是該課題研究階段內(nèi)的主要對(duì)象。其中，管棚法即在隧道開挖之前，將開挖輪廓外的鋼管打入之前準(zhǔn)備好的鉆孔中，而后進(jìn)行水泥砂漿的灌注，使其能夠均勻的分布到管棚附近的圍巖內(nèi)，進(jìn)而滿足一體化施工要求。對(duì)應(yīng)階段內(nèi)，圍巖的整體穩(wěn)定性將得到全面改善。管棚預(yù)支護(hù)的距離較長(zhǎng)，而且剛度指標(biāo)偏高，但是容易受到場(chǎng)地因素的影響，其只能夠在固定范圍內(nèi)實(shí)施，如含水破碎帶、對(duì)地表變形控制要求較高的區(qū)域等。

2.2超前錨桿

超前錨桿在最初支護(hù)以及超前支護(hù)階段內(nèi)應(yīng)用范圍比較廣泛。其中，超前錨桿可以根據(jù)施工區(qū)域要求，將其劃分為拱部超前錨桿以及邊墻超前錨桿兩個(gè)組成部分。其中，拱部超前錨桿會(huì)沿著隧道頂端的位置設(shè)定一定角度的傾斜狀態(tài)，根本原因即承擔(dān)隧道形成的臨空圍巖應(yīng)力，即發(fā)揮插板作用效果;邊墻超前錨桿即在隧道開挖方向的輪廓外墻設(shè)置一定角度的傾斜，根本作用即承擔(dān)圍巖應(yīng)力，并將其均勻的分布在更深層次的巖體內(nèi)[3]。不僅如此，一旦圍巖出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，開完以后整體穩(wěn)定性出現(xiàn)問(wèn)題，則可以考慮在開挖施工之前，針對(duì)掌子面位置進(jìn)行超前錨桿的修建，這樣能夠起到加固作用，同時(shí)避免開挖以后，掌子面穩(wěn)定性發(fā)生變化。超前錨桿支護(hù)的核心特征即施工工藝簡(jiǎn)單，而且應(yīng)用效果顯著。其主要在破碎圍巖掌子面位置進(jìn)行加固等階段內(nèi)進(jìn)行使用。

2.3超前小導(dǎo)管

超前小導(dǎo)管即是在開挖輪廓線的對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行平行開孔操作，通常情況下都會(huì)存在固定角度的外插角，而后放置固定直徑的鋼管，在進(jìn)行注漿操作以后，可以在固定范圍內(nèi)打造完善的棚架支護(hù)系統(tǒng)。小導(dǎo)管注漿技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)特征即是施工環(huán)節(jié)比較簡(jiǎn)單，而且工藝也并不復(fù)雜。具體施工階段內(nèi)，結(jié)合實(shí)際狀態(tài)，隨時(shí)決定是否進(jìn)行小導(dǎo)管灌注;而且小導(dǎo)管注漿帶有較為明顯的適應(yīng)性特征，結(jié)合實(shí)際情況，隨之進(jìn)行施工方案的調(diào)整;小導(dǎo)管主要起到掌子面的固定作用，這樣能夠最大限度避免滲水現(xiàn)象產(chǎn)生[4]。但是，小導(dǎo)管注漿的一個(gè)顯著不足之處即是施工規(guī)模有限;注漿效果也是不確定的。比較常用的方式可以不滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，因此穩(wěn)定性方面存在很大缺陷。

2.4超前預(yù)注漿

超前預(yù)注漿即通過(guò)高壓注入的方式，將水泥砂漿注入到固定管件內(nèi)，其能夠均勻的滲透到指定圍巖內(nèi)，進(jìn)而使圍巖的物理性能得到全面改善。保持較高圍巖強(qiáng)度條件下，整體穩(wěn)定性效果也會(huì)有所提升。注漿方式一般也有固定的施工流程。超前預(yù)注漿在加固領(lǐng)域內(nèi)，施工效果顯著，但是施工成本壓力方面卻存在很大不足。其主要在水含量豐富的地層進(jìn)行應(yīng)用，或者掌子面穩(wěn)定性已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題等。

2.5掌子面封閉

開挖過(guò)程中，一旦掌子面的自主穩(wěn)定性出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，則可以通過(guò)該施工方式進(jìn)行錨桿的固定，這樣能夠妥善解決掌子面不穩(wěn)定問(wèn)題。此種施工方式流程比較簡(jiǎn)單，而且不容易出現(xiàn)穩(wěn)定性失衡現(xiàn)象。此種固定效果工藝簡(jiǎn)單，但是局限性特征較為顯著，無(wú)法滿足大范圍應(yīng)用要求。

2.6凍結(jié)法

凍結(jié)法即是利用特殊的材料進(jìn)行隧道輪廓特殊部位的修筑，凍結(jié)壁會(huì)有很好的防水效果，在有效降低變形問(wèn)題基礎(chǔ)上，施工安全也會(huì)得到相應(yīng)保障。上述幾種超前支護(hù)方式中管棚在隧道施工階段內(nèi)應(yīng)用范圍較為廣泛，主要在施工階段內(nèi)起到輔助作用，目前該方式在隧道洞口淺埋段內(nèi)應(yīng)用范圍也相對(duì)較大。在技術(shù)水平持續(xù)提升狀態(tài)下，隧道施工也要參照實(shí)際情況做出科學(xué)預(yù)算方案，這樣在確保施工安全條件下，也會(huì)合理進(jìn)行施工成本控制，同時(shí)避免造成嚴(yán)重環(huán)境損害現(xiàn)象。

結(jié)語(yǔ)

公路隧道工程施工中，開挖邊坡容易出現(xiàn)滑坡等現(xiàn)象，為加強(qiáng)坡面的穩(wěn)定性且具有較大支撐作用，通常采用超前支護(hù)施工技術(shù)對(duì)邊坡等進(jìn)行加固。采用該技術(shù)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守施工工藝流程，高質(zhì)量完成長(zhǎng)管棚、小導(dǎo)管等環(huán)節(jié)的施工，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠，保障公路隧道的整體穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘劍，傅鶴林，唐超.巖溶隧道洞口段超前支護(hù)數(shù)值模擬[J].公路與汽運(yùn)，2020，（01）：124-128.

[2]王振.道路隧道工程中超前支護(hù)施工技術(shù)的探討[J].山西建筑，2017，43（28）：166-167.

[3]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（09）：175-176.

[4]李久棟.公路工程隧道洞口施工技術(shù)[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，25（05）：6-7.

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