淺析超前支護技術在公路隧道施工中的應用

陳仁寬

宣城市交通建設工程質量監督站 安徽 宣城 242000

引言

新時代背景之下，我國的公路建設覆蓋的面積越來越廣，但由于我國的地質條件較為復雜，所以在公路建設過程中經常會因地勢問題而對建設產生阻礙。但公路隧道的建立有效解決了這一問題，隧道工程不僅可以有效解決地質問題帶來的困難，還能節省公路施工成本，進一步推進我國社會經濟發展。

1 超前支護施工技術的概述

本文在闡述超前支護技術在公路隧道施工中的應用時，主要以績溪縣S456上金山隧道工程為案例進行深入分析。該工程項目中，公路隧道整體建設使用的是端墻式洞門結構，隧道主體是單洞雙向行車道，二級公路等級，設計時速60km/h，隧道凈寬10m，凈高5m，隧道全長2505m。襯砌結構按新奧法原理，采用復合式襯砌結構形式。本隧道洞身Ⅴ級圍巖打設Φ42超前小導管注漿，IV級圍巖打設超前錨桿進行超前支護。本隧道洞身Ⅴ級圍巖打設Φ42超前小導管注漿，IV級圍巖打設超前錨桿進行超前支護。在隧道工程施工開始之前，專業的勘測人員會對隧道建設所在地的地質情況進行細致調查，根據調查結果再對工程施工技術進行選擇和分析，該工程項目中，首先要將施工圍巖結構進行不同等級的劃分，然后使用錨桿錨網混凝土噴射和鋼拱架支撐這兩種方式來對工程進行支護作業。在進行水泥漿注漿施工時，本工程采用的是小導管，水泥漿中水灰的比例為1∶1，為有效實現注漿作業在工程中的加固作用，所以要在水泥漿中加入一定量的速凝劑。注漿時，先在小導管的上方鉆取多個直徑為8mm的注漿孔，注意注漿孔排布不能過于密集，兩個注漿孔之間的距離要保持在15cm以上，為了能夠實現順利注漿，在小導管內部的鋼管前端應該設置一個10cm左右的尖錐結構[1]。

2 超前小導管施工工藝流程

2.1 鉆孔施工

在超前小導管進行鉆孔作業之前，要先對拱部位置的鉆孔作業面進行隔離封閉，最好的封閉方式就是向作業面噴射混凝土材料，噴射時要注意混凝土材料的厚度最好不要大于5cm，并且要對混凝土材料凝結后的質量進行檢測，不能夠出現過多的裂縫，否則會影響整個隧道的施工質量。在打孔作業前，先要按照設計和規范要求對超前支護的孔位進行布孔。在進行打孔作業時，要先利用鉆機對整個輪廓面上的外部區域進行挖掘，并在施工過程中要保證沿斜插角角度進行。在成孔后，采用高壓水或高壓風進行清孔，清孔完成后應盡快進行送桿，防止再次出現堵塞。在小導在小導管向作業面進行頂進時，要注意使用沖擊振動的方法來實現鉆孔目的，最好使用風動鑿巖機來進行作業。小導管頂進工作中，需要對設備的回轉抓作業角度進行調整，以實現在設備沖擊力之下鋼管能夠快速且順利地進入鉆孔中，且要保證一定的進入深度，在這一過程中要注意的是，要加強小導管尾端與鋼架之間的連接，避免出現因沖擊力度過大而導致小導管與鋼架分離的情況出現。鉆孔施工過程之中，需要將小導管按照順序編排號碼，排號碼的原因是在進行施工時，施工人員會按照奇數和偶數的不同來進行穿插注漿作業，先將奇數號的小鋼管建設并注漿，然后再對偶數號的鋼管進行搭建并注漿，這種作業方式能夠實現施工人員對注漿作業的二次檢查，保證公路隧道施工質量，若在作業過程中發現某一鋼管未完成一輪注漿工作，需要立即進行補漿。對小鋼管的注漿工作進行兩輪檢查之后，確保鉆孔、注漿作業達到了公路隧道的施工要求之后，才可以進行下一步的施工作業[2]。

2.2 注漿施工

公路隧道注漿施工過程中需要注意的施工要點也很多，在進行小導管的安裝時，應該保證小導管能夠向外延長一定的長度，這一目的是為了有效實現注漿管的連接。安裝過程要保證小導管周圍不能存在空隙或裂縫，若有裂縫可以使用塑膠泥漿材料對導管周圍實現密封處理，在這一過程中可以同時對作業面噴射的混凝土材料進行二次檢查，若混凝土材料出現裂縫應及時進行二次密封處理。注漿工作對后續的公路隧道順利建設有著至關重要的作用，因此工作人員要在注漿工作開始之前，將注漿漿液的配比進行細致的設計和檢查，并對注漿設備的工作狀態、導管之間的連接、接口的密封程度等因素進行檢測，盡力將注漿工作保質保量的一次完成，避免出現漏漿的情況。在保證所有檢測工作都按照標準完成之后，可以將水泥漿液濃度為1∶1的漿液直接傾倒進注漿機的儲存筒之中，然后就可以將注漿機開啟向小導管周圍的區域進行壓漿作業，在注漿工作進行過程中，注漿壓力需要由低向高逐漸加壓，剛開始注漿作業時壓力最好保持在0.5MPa左右，然后緩慢地將壓力逐漸升至1.0MPa，整個注漿工作持續時間大約為10min，注漿完成之后，就可以關閉注漿設備并對注漿質量進行檢查。

2.3 施工控制要點

在公路隧道的建設過程之中，鉆孔、注漿工作屬于前期工作，前期工作的質量對后續的隧道建設起決定性作用。因此，工作人員在進行這兩個施工步驟前，一定要做好充足的前期準備工作，首先要先對作業設備進行調試和檢查，其中注漿設備必須要進行試運轉工作，一旦發現設備出現異常運轉的情況，就要立即維修排除隱患，才能夠保證注漿工作的順利完成。其次，在進行注漿作業時，施工人員一定要保證對注漿壓力產生有效控制，避免由于注漿壓力過大或過小而產生注漿變形或串漿的問題，以保證后續建設工程的順利開展。在鉆孔注漿過程中普遍的施工問題解決方法如下，第一，針對隧道建設區域內的地質進行深入調查，并根據調查結果實現有效注漿方案的建設，利用最為適宜的注漿方法來實現注漿質量的提升。第二，在進行注漿作業時，可以使用較低的注漿壓力或者采用間隙注漿的注漿方法，這兩個方法能夠將注漿過程中所發生的大部分問題實現有效避免。第三，在注漿過程中一旦出現了串漿問題，可以在注漿作業中同時使用2臺注漿設備，利用2臺設備實現對工程的同步注漿作業，還可以將出現串漿問題的鉆孔進行堵塞處理，然后可以使用細鐵絲或者鋼筋徹底清除串漿孔內部貯存的雜物，然后再開始繼續進行注漿作業。在進行注漿工作時，現場施工人員要隨時關注注漿進度和情況，一旦發現水泥漿凝結的時間與計劃的時間出現時間差，施工人員應立即停止注漿作業、實現協調配合，將公路隧道的施工工藝做出及時的修改以及調整，將注漿工作順利完成。針對注漿過程中存在的漏漿問題，施工人員可以在整個管道的尾部設置一個阻塞工具，以實現對漏漿孔的填堵工作，進而保證整個注漿工作順利完成，公路隧道建設能夠更加穩定[3]。

3 超前錨桿施工工藝流程

3.1 施工原材料制備

公路隧道建設中，在進行超前錨桿施工之前，施工人員需要先準備好該施工流程所需要應用到的原材料，這一環節主要使用的主要原材料為錨桿材料，錨桿施工對于錨桿的質量要求較高，所以需要進行細致的材料選取工作。選取好高質量錨桿之后，施工人員還應該對錨桿進行除銹、除油污作業，以保證錨桿材料能夠實現高質量隧道建設。超前錨桿施工的第二原材料為水泥砂漿，水泥砂漿的制備要格外注意其原料配比，并在其中加入適量的早強劑，以實現P42.5普通硅酸鹽水泥材料的制備。超前錨桿施工的第三原材料為砂石材料，選取時要注意砂石顆粒不能過大，但是要保證砂粒具有足夠強的硬度，砂粒直徑保持在2.5mm以內為最佳，在使用前要經過細致的篩選和清潔工作。3種施工原材料配備完成之后，施工人員也要注意，砂漿材料在使用時要保證充分攪拌，且砂漿材料不宜一次攪拌量過多，因為砂漿材料的質量和黏度會隨著放置時間的延長而下降。所以施工人員應少量多次的對砂漿材料進行攪拌，避免砂漿材料初凝現象的產生，影響后續的公路隧道建設質量。

3.2 錨桿孔施工

在對錨桿孔進行施工的過程中，錨桿孔的鉆取作用是為了能夠實現錨桿的插入作業，錨桿孔位置準確建立，能夠實現整個高速公路隧道建設的高質量完成，所以在這一步驟中施工人員要先對錨桿孔的設定位置進行確認，針對工程建造地區的不同，施工人員也需要結合隧道建設所在區域周圍的巖石具體情況，對錨桿孔的位置進行合理的設定和標注，這一步驟中，要求施工人員必須要保證自身的專業性，錨桿孔的標注偏差必須要在5cm之內，否則就會出現質量問題。且在設置錨桿孔的孔內直徑時，一定要保證其標準度。施工人員還要注意錨桿孔需要具備足夠的深度，以保證錨桿能夠完全進入錨桿孔，保險起見錨桿孔的深度要比實際的錨桿長度多出10cm左右，這一步驟的專業性要求同樣很高，要保證錨桿孔深度的誤差小于50mm。這一步驟對于施工人員的專業性要求較強，為實現隧道工程良好建設，工程代理商可以加強對于專業施工人員的專業培訓和招聘工作，來保證施工人員的專業度能夠覆蓋整個工程建設。錨桿孔鉆孔完畢后，施工人員還應該及時進行收尾工作，將儲存在錨桿孔內部的雜物、積水和施工廢料進行清除，以避免這些雜物的存在影響后續錨桿的施工，從而帶來不必要的麻煩，影響公路隧道建設的施工效率和質量。

3.3 錨桿安裝

在進行錨桿安裝作業時，主要的安裝步驟有3個。首先，需要進行注漿施工，施工人員根據工程建設的實際情況，采取灌漿法或注漿法向錨桿孔中進行注漿作業。在進行注漿作業時除意外情況之外，盡量不要中途暫停注漿，這樣才能夠實現注漿工作的高質量、穩定進行，防止注漿工作不能發揮作業意義的情況產生。注漿時還應該保證注漿過程中的啞鈴控制，保證錨桿孔所受到的注漿壓力不超過0.4MPa。注漿工作過程之中應該時刻保持錨桿孔處于密封狀態，以避免漏漿情況產生。注漿時，注漿管應保持與錨桿孔底部保持5～10cm的距離，并隨著注漿作業的逐漸完成而慢慢地將注漿管抽出來，以保證整個注漿過程的均勻和穩定。其次，要進行錨桿的插入工作，錨桿插入之前，施工人員需要把水注入牛角泵中，但是注入牛角泵中的水含量不宜過多，只需要占牛角泵總容積的2/3即可，同時向牛角泵中注入一定量的砂漿材料，砂漿材料在注入牛角泵之前，需要先用水對砂漿材料做潤濕工作，然后再將潤濕后的砂漿材料注入牛角泵之中。之后需要將注漿管插入錨桿孔之中，需要注意的是注漿管應該盡可能地進入錨桿孔底部，并對牛角泵的蓋子做有效的密封處理。這次的注漿作業中，更應該保證較小的注漿壓力，注漿壓力保持在0.2MPa為最佳。在對砂漿材料進行壓鑄工作時，工作人員要密切關注壓鑄過程中的壓力表數值變化，一旦發現壓力表上顯示的壓力數值過高，就要立即停止注漿作業，并立即找出壓力值過大這種情況產生的原因，并將問題解決后，再繼續進行接下來的注漿工作。最后，需要進行的操作步驟就是錨桿的安裝工作，在錨桿安裝過程中需要注意，錨桿插入錨桿孔的深度，不能超過錨桿長度的95%，且施工人員在進行錨桿的安裝工作時，最好能夠實現一次成型，避免安裝完成后再對錨桿安裝進行調整，二次調整可能帶來的后果是，導致錨桿以及灌注進錨桿孔之中的砂漿材料無法實現良好的結合，使得兩者之間的黏性減弱，導致錨桿安裝不穩定。為了實現整個支護工作的穩定性，需要在錨桿的底端與鋼架之間進行加固處理[4]。

4 結束語

綜上所述，在進行公路隧道建造時，要對建造過程所涉及的地形地貌、圍巖狀況、水文地質、氣候等各類因素進行充分的考量，并根據設計、現場勘查、監控量測結果實現對于隧道建設支護工作的完善。支護工作在公路隧道設計中的穩定、有效實現，能夠提升整個隧道工程的穩定性和建造質量，為保護人民生命及財產安全有著重要意義。