路橋隧道工程開挖支護的施工技術

李寶璽

（山東省公路橋梁建設集團有限公司，山東 濟南 250000）

0 引言

路橋隧道工程施工中安全保護是最關鍵的問題，所以在進行路橋隧道工程施工時需要借助于各種先進的施工技術來保障施工安全。近些年，我國建設施工的發展促進了我國各種施工技術的創新發展，為路橋隧道施工提供了重要的技術支持，但是，在路橋隧道工程發展中，對施工質量的要求也在增加。開挖支護技術是路橋隧道工程施工中常用的一種有效施工技術，采用開挖支護技術可以很好地提高路橋隧道工程開挖安全性，結合施工經驗，對開挖支護技術進行創新，開挖支護施工技術水平得到了明顯提升，在很大程度上推動了路橋隧道工程的高速發展。

1 開挖支護技術對路橋隧道開挖的作用和價值

1.1 保障隧道開挖的安全

在路橋隧道工程中，很多工程現場在山區地下，施工環境和施工地址非常特殊，一些工程需要在山體中施工，也有一些工程需要在巖石上施工，所以，無法保障隧道工程的安全，在進行隧道開挖的過程中需要通過支護的方式來對隧道的結構進行加固，提高隧道結構的安全性，確保工程施工和施工人員的安全。

1.2 提高圍巖的穩定性

在隧道開挖支護施工的過程中，大大提升了隧道內部施工的安全性，同時也加固了隧道周圍巖體的穩定性。在很多隧道施工中，施工周期比較長，在進行開挖之后，隧道周圍的巖體會受到風化侵蝕的影響，造成巖體穩定性不足，不僅影響到了施工的工期，同時也影響到了施工的安全性。而采用隧道開挖支護施工技術中的混凝土封閉支護方式，可以減少環境對隧道周圍巖體的侵蝕，提高圍巖的穩定性，保障施工安全。

1.3 保證隧道施工進度

在路橋隧道工程施工中，應用開挖支護技術可以確保施工效率和施工安全。通常情況下，支護技術的應用方法比較多，需要根據施工的實際情況選擇合適的支護方式，所以，在進行路橋隧道開挖時要對支護方式進行選擇，在對巖體進行支護結構安裝之后，還要對安裝的情況進行檢查，在確保沒有安全隱患之后，才可以進行下一步施工，而此過程就是開挖支護技術應用的主要目的，保障隧道結構的穩固性和安全[1]。此外，支護技術加固了隧道結構，施工人員在進行施工時無后顧之憂，在很大程度上提高了隧道開挖的進度和施工效率，在一定程度上節省了一些不必要時間的浪費，提高了整個隧道施工的效率。

2 路橋隧道工程中開挖支護技術的應用

2.1 工程介紹

為了更好地對路橋隧道工程中開挖支護技術的應用，該文以實際隧道工程為例進行了分析和討論。隧道工程總長4000米左右，采用的是分離形式，埋深的最深處為330米。分析標段是隧道工程的后半段，隧道出口洞門采用的是端墻形式，右線的起訖長度為2000米左右；左端也為2000米。隧道口的埋深控制在了14～53米，所以需要對其加強支護，采用掛網錨噴的方式來進行左右線40米和28米的防護。

2.2 隧道洞身和洞室的開挖

2.2.1 全斷面開挖分析

開展全斷面開挖作業時，用風鉆鉆孔機聯合多功能臺架對巖面進行一次性爆破成型。在進行全斷面開挖支護的過程中，還要按照科學的施工流程[2]。首先，要先對需要進行作業施工位置的地質情況進行勘測和分析，在做好充分準備之后，把各種設備運輸到施工現場，相關的施工人員也要進場等候施工；施工人員測量斷面，并進行劃線鉆孔，制作爆破炮眼，進行爆破作業，并把爆破后的殘渣進行清除；再對施工現場進行安全檢查，檢查無誤后方可進行巖渣運輸清除。第二，進行錨桿的設置，噴射混凝土，并對其安全性能進行檢測和監控測量，在保證符合施工標準之后進行下一步施工。在此工序中，巖渣的運出要使用側翻式的裝載機和自卸式汽車把廢棄的巖渣運輸出去。另外，在進行混凝土噴射過程中，要先進行第一次的噴射，之后再對錨支護進行噴射，同時，隧道洞口的支護也要和開挖施工同步進行，這樣才可以確保施工進度和安全，具體施工流程如下圖1所示。

圖1 臺階法施工工藝流程圖

2.2.2 臺階開挖分析

因為此次工程施工中使用的是多功能臺架和風鉆來進行鉆孔處理的，下部的臺階可以使用風鉆的方式進行鉆孔，并進行光面爆破處理。在進行開挖支護施工時利用臺階開挖的方式。在所有的開挖工序結束之后要進行支護施工處理，并進行下半斷面的仰拱施工。

2.2.3 弧形導坑預留核心土開挖分析

這種施工方式可以保障施工的安全，在進行施工時需要對上下臺階進行人工風鉆打眼，進行光面爆破，然后用挖土機從上斷面清楚殘渣，下斷面的殘渣用挖掘機和裝載機運輸到隧道外；之后，進行開挖，在開挖時要在兩榀鋼架之內進行開挖[3]。

2.2.4 三臺階七步開挖分析

受到圍巖特殊地質的影響，采用的是三臺階七步開發技術來進行錢脈和偏壓施工的，由施工人員進行人工風鎬開挖，并用裝載機進行巖渣的運輸，之后，利用卸載汽車把巖渣運輸到隧道之外[4]。如果遇到特殊的情況可以選擇微振動爆破來進行施工，但是，這種爆破方式會對圍巖造成影響，震碎，圍巖掉落的風險增加。另外，要利用雙側壁導坑開挖的方式對淺埋段開挖，先進行分段處理，可以分為6段，之后，逐一進行開挖；導坑開挖可以采用臺階開挖法，對導坑距離的設置要在6m～8m，其余的部分可以分成四部分來進行開挖。另外，在進行開挖的過程中，還要利用人工和機械相結合的開挖方式，在需要時也可以選擇爆破方法。每個施工流程都要保證開挖的進尺在60cm左右，也就是一榀鋼架的實際間距；臺階的開挖長度也要控制在3m～5m。

3 隧道洞身的超前支護施工分析

隧道洞身的超前支護可以選擇注漿錨桿和普通錨桿，之后進行超前小導管施工。施工時要根據圍巖的登記進行選擇性施工，圍巖如果是Ⅴ級，超前小導管的距離需要設置為4榀鋼架，0.3m左右的環向距離；如果圍巖檢測為Ⅳ級，要設置成2榀鋼架，0.4m左右的環向間距。

3.1 超前小導管分析

該工程使用的外徑為42mm，長為3.5m，4.0m，厚為3.5mm的超前小導管。4.0m的小導管把環向間距設置成了30cm左右；使用長度為3.5m的超前小導管，其環間距控制在了40cm左右，并且外插腳的角度在5°～10°。另外，還要對鋼管進行處理，保證一端是尖錐狀，另一端和加勁箍焊接起來，在鋼管尾端1m以上周圍的位置做一些壓漿孔；用鑿巖機進行直徑為20mm以內的鉆孔，需要比管徑稍微大一點即可。之后，把導管和鉆孔進行銜接，預留2cm的鋼架進行支撐，這樣支護體系就施工完畢；最后，只要進行水泥注漿處理后就可以對隧道進行拱部的開挖，并進行混凝土的噴射。

3.2 超前錨桿分析

第一，用風鉆進行鉆孔處理，并利用臺階上的臺架來作為輔助。鉆孔時每個孔之間的間距要按照設計方案的要求來設置。第二，鉆孔鉆桿和結構面要呈現出垂直的狀態，并保持一定的距離，鉆孔的直徑要比鉆孔桿的桿徑大一些，孔深的誤差要控制在50mm以內；在鉆孔作業完成之后，要對所鉆的孔進行清理，保證每個鉆孔的干凈清潔。第三，要從鉆孔的底部逐漸進行注漿作業，同時，為了避免出現空洞的情況，要先把管取出來，然后把錨桿安裝到鉆孔內部進行固定。第四，注漿時還要使用專用的注漿機，注漿液的配比也要滿足施工設計的要求。第五，在進行漿液注入時，漿液要用多少攪拌多少，并且還要在漿液初凝之前使用完畢，在漿液凝固后不能再次使用。一般情況下，漿液的攪拌量要滿足3個孔的需求量，這樣可以保證漿液不會在管內凝結起來[5]。第六，要把鋼筋網和錨桿焊接起來，形成一個整體，等到漿液凝固后，就可以對錨桿支護的穩定性進行試驗檢驗，無誤之后即可。在進行鋼筋網施工時，要先在隧道洞外可以進行大面積施工的空地，進行鋼筋網的加工成型，之后將隧道洞外的成片鋼筋網按照隨高就低的方式來進行第一次噴面施工，這里需要注意的是鋼筋網鋪設時要緊貼出噴面，同時要用沖擊孔打淺孔埋膨脹螺栓，把鋼筋網固定在碰撞螺栓上，之后，用電焊和錨桿的尾端進行緊密焊接，焊接結束后要對焊接位置的牢固性進行檢測，保證焊接的穩定性和牢固性。在對中注漿錨桿進行選擇時，要選擇25mm×7mm的規格，形成孔之后對其進行高壓風清理；然后，用螺母和墊片將錨桿的頭部和端頭牢牢地鏈接起來。錨桿成型后，把錨桿插入鉆孔中，并把止漿塞插入錨桿尾端和孔口相同的高度。此外，止漿作業施工時注漿的壓力也是非常重要的，通常情況下注漿的壓力需要控制在0.2MPa～0.5MPa，在這樣的壓力下進行注漿，直到孔口深處漿液后才可以結束注漿作業。但是，在進行注漿時需要停止半小時以上的注漿作業，那么，在再次開始注漿前，必須用水將管路濕潤，在管路潤滑之后才可以再進行注漿，這種操作的目的是為了減少黏連問題的發生。最后，對孔口的壓力進行檢測控制，一般孔口的壓力要高于0.4MPa。

3.3 鋼筋網和鋼架的安裝分析

首先，不同的鋼架和鋼筋網片都要符合施工設計的要求和規范。其次，在鋼筋網片運輸到現場之后，要由專業的人員來進行安裝，可以按照1.5m×1m的規格進行加工處理，并且鋼筋網片的搭接長度要控制在20cm以上。此外，在隧道開挖后，還要先在圍巖的表面進行第一次混凝土的噴射，厚度要控制在4cm左右，之后再進行一次鋼筋網片的鋪設，并且在進行安裝時還要把露在外面的錨桿點和電焊點進行焊接處理。在進行噴射時需要注意的是要避免出現晃動。另外，根據施工的實際情況和設計要求，在工廠對鋼架加工制作結束之后，還要進行詳細檢查，在保證無誤之后放置到存儲倉庫以備后期使用。在運輸鋼架時，要用專門的裝載機進行運輸，人力進行輔助。此外，鋼筋網片安裝結束之后，還要進行鋼架的設置處理，并對鋼筋進行定位焊接，最后在進行混凝土噴射處理，噴射的厚度要控制3cm以上。還要用鋼筋把鋼架之間連接起來，一般情況下，鋼架的長度要控制在80cm以內，并按照1.0m的長度來進行環向間隔的控制。鋼架的設置位置要在比較堅固的地面上，同時鋼架還要和隧道中線之間形成垂直的關系，垂直度、高程和中線都要通過控制和測量之后進行處理，還要把所有的錨桿和鋼架焊接到一起，形成一個穩定的開挖支護整體。

4 提升路橋隧道工程開挖支護施工有效性的辦法

4.1 加強路橋隧道工程開挖支護監控測量工作

在路橋隧道工程開挖支護施工過程中，要想保障路橋隧道施工的安全和質量，還要加強監控測量工作。施工管理人員要重視隧道工程開挖支護的監控技術，提高隧道施工的安全性，確保施工質量。另外，監控測量還要有針對性和重點內容，例如要對隧道的下沉情況以及隧道周圍巖體的位移情況進行重點監控和測量，通過實時動態監控的方式，按照相關的數據來對隧道后期的噴錨支護和混凝土二次襯砌參數信息等進行準確的檢測和控制[6]。此外，在進行實時監控時，還要把隧道的沉降速度以及沉降的尺寸進行記錄，在進行施工會議上進行討論，為施工人員合理控制隧道沉降參數的范圍，并以這些數據為重要參考，為后期隧道工程開挖支護技術的施工提供依據，也為路橋隧道工程施工目標的實現提供重要基礎保障。

4.2 重視開挖支護設計的信息化管理

在路橋隧道工程開挖支護施工過程中要充分利用網絡技術和信息化技術，在進行開挖支護設計的過程中，建立起一個專門的信息化管理部門，以此來完成隧道開挖支護設計信息的共享處理?？梢园验_挖支護施工期間關于工程施工的各種數據信息以及出現的一些問題等錄入信息管理系統中，由專業的技術人員來對設計問題進行分析和評估，并從不同角度和方面來對這些問題發生的原因進行分析，并對路橋隧道開挖支護施工影響因素進行整合分析，制定完善的預防方案[7]。另外，在進行開發支護設計的過程中，還要構建信息系統中的BIM系統網，對路橋隧道施工情況建立起三維模型，并在系統中錄入實際工程的環境情況、地質情況、施工進度、施工要求等信息；對隧道開挖支護施工流程和各個環節的操作進行模擬分析，提前對可能出現的問題以及影響因素進行分析，制定完善的施工計劃和方案，提高施工效率和質量，同時還可以規避實際施工中可能存在的風險，減少施工安全事故和施工成本，提高路橋隧道開挖支護施工的效率和質量。

5 結語

路橋隧道工程施工中的開挖支護技術的重要性是不言而喻的，可以說開挖支護施工技術是保障路橋隧道施工安全的基礎，然而，在實際的施工過程中，在采用開挖支護施工技術時沒有按照書面的內容和要求，要根據實際的隧道施工環境和施工情況制定合適的開挖支護施工技術，并且還要考慮周圍環境、人為因素等不同的影響因素對施工的影響，并對開挖支護技術進行調整和優化，完善施工方案，提高隧道開挖支護施工技術的應用效率和質量，保障路橋隧道施工安全和穩定，為路橋隧道工程施工經濟效益和社會效益的實現提供重要的技術保障。