隧道工程公路橋梁隧道工程開挖防護施工技術研究

摘要：隨著交通基礎設施建設的不斷推進，公路橋梁隧道工程在交通網絡中的地位日益凸顯。作為連接地面與地下、水域與陸地的關鍵樞紐，隧道工程不僅承載著重要的交通流量，還直接關系到交通安全、運行效率以及使用壽命。因此，加強隧道工程的施工質量控制尤為重要。在施工過程中要確保施工安全，采用先進的開挖技術和防護措施，有效降低施工過程中的安全風險，減少事故發生的可能性。同時，合理的開挖方案和管理標準還能提高施工效率，縮短工期，降低工程成本。

關鍵詞：隧道工程公路橋梁隧道開挖防護施工技術

中圖分類號：U44

ResearchonExcavationProtectionConstructionTechnologyforTunnelEngineering，HighwayBridgeandTunnelEngineering

BENXianglu

QinghaiGuoluoHighwayEngineeringConstructionCo.，Ltd.，Xining，QinghaiProvince，810000China

Abstract：Withthecontinuousadvancementoftransportationinfrastructureconstruction，thepositionofhighwaybridgeandtunnelengineeringinthetransportationnetworkisbecomingincreasinglyprominent.Asakeyhubconnectingthegroundandunderground，waterandland，tunnelengineeringnotonlycarriesimportanttrafficflow，butalsodirectlyaffectstrafficsafety，operationalefficiency，andservicelife.Therefore，strengtheningtheconstructionqualitycontroloftunnelengineeringisparticularlyimportant.Duringtheconstructionprocess，itisnecessarytoensureconstructionsafety，adoptadvancedexcavationtechniquesandprotectivemeasures，effectivelyreducesafetyrisksduringtheconstructionprocess，andreducethepossibilityofaccidents.Atthesametime，areasonableexcavationplanandmanagementstandardscanalsoimproveconstructionefficiency，shortentheconstructionperiod，andreduceprojectcosts.

KeyWords：Tunnelengineering;Highwaybridgesandtunnels;Excavationprotection;Constructiontechnology

交通基礎設施的重要組成部分包括公路、橋梁和隧道，工程建設質量影響著區域經濟發展。然而，在公路橋梁隧道工程的開挖過程中，由于地質條件復雜、施工技術要求高、安全風險大等特點，給工程建設帶來了很大的挑戰。對此，各單位要注意開挖防護施工技術的應用標準，可保障工程質量，能促進交通基礎設施建設的可持續發展。

1工程實例

某公路橋梁隧道工程，作為地區交通網絡的關鍵節點，其建設質量直接關系到區域交通的順暢與安全。該項目采用分離式雙向雙洞設計，每個隧洞的長度均超過4km，對施工技術提出了極高的要求。特別是考慮到隧道穿越的圍巖條件復雜，主要分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ這3個等級，這給隧道的開挖和支護工作帶來了極大的挑戰。為了確保隧道的施工安全與質量，項目團隊經過深入研究和多次討論，決定采用3臺階法進行開挖。這種方法能夠根據不同的圍巖等級，靈活調整開挖步驟和支護措施，從而確保隧道的穩定性和安全性。在隧道進出口的明暗交接處，項目團隊設計了超前大管棚支護結構，以增強隧道的承載能力，防止圍巖坍塌。這種支護結構主要由熱軋無縫鋼管制成，尺寸為108mm×6mm，并根據實際需要，長度分為2m、3m、6m這3種。通過絲扣長15cm以上的套筒，將相鄰的管棚緊密連接起來，形成一道堅固的支護屏障。

2施工要點

2.1明洞施工

在施工過程中，為確保施工效率和安全，各工段的施工長度控制在12m，開挖工作遵循自上而下原則，每個工段的開挖完成后及時保護，防止圍巖暴露時間過長而發生坍塌。同時，邊坡開挖是隧道開挖工作中比較困難的部分，在邊坡開挖前先計算邊坡的開挖角度，并詳細規劃具體的開挖細節，開挖過程中嚴格按照相關步驟進行，確保邊坡的穩定性和安全性[1]。另外，為增強隧道的承載能力，給進行工程加固，包括明洞的內襯施工，將混凝土澆筑在準備好的模板中，待其凝固后，再進行下一步的澆筑工作。內襯完成后對洞門部分澆筑，加裝防水層，以保護整體結構免受水害影響?；靥罟ぷ魍瓿珊笳{整臺階的厚度，達到國家標準后方可進行洞身的開挖工作，有效保證開挖工作的安全性，避免發生安全事故。

2.2隧道洞身開挖施工

該隧道采用分離式雙向雙洞設計，全長達4km以上，開挖斷面分為上、中、下、底4個區塊。為確保施工安全與質量，需精準確定各區塊的開挖位置與高度。開挖斷面設計為4個區塊，分別為上部、中部、下部和底部。為確保施工穩定，需確定上段高度約為2m，中部比下部高2m左右，下部比底部高10m左右，上、中、下臺階的高度分別設定為4.5m、4.5m、3.5m[2]。另外，在完成上部臺階的整體支護后，且確保現澆混凝土強度超過設計值的70%，方可開始開挖核心土和下部臺階，為避免施工截面完成受阻，導致上部結構沉降變形，需在施工前將槽鋼梁架設在規定的位置上，并調整其整體角度，增加穩定性，混凝土澆筑完成后，為確保洞身整體結構的完整性和穩固性，需及時進行養護，通常采取將澆筑部分密封的措施，使混凝土在密封狀態下凝固。

3開挖防護施工技術的應用

3.1地質勘探與方案制訂

在進行開挖工程前，地質勘探是至關重要的一步。通過地質勘探，地質人員了解施工地點的地質條件、土質、地下水情況、地質斷層等因素，這些信息對確定開挖方式、支護方式以及支護時間等關鍵參數具有至關重要的作用，再根據勘探結果，制訂合適的開挖支護方案，并進行建筑設計[3]。其中，開挖支護方案應考慮到地質條件和土質特點，選擇合適的開挖方式（如順層開挖、逆層開挖等）以及相應的支護方式（如鋼支撐、混凝土支護墻等），確保開挖施工的安全和穩定性。

3.2開挖方式的選擇

在公路橋梁隧道工程中，常用的開挖方法包括全斷面開挖方法、臺階法、分部開挖法等，根據地質條件、施工設備、工期要求等因素選擇適合的開挖方式。其中，全斷面開挖方法是指一次性將整個斷面的土石方開挖完成，適用于巖土較堅固的情況下；臺階法是將土石方分層開挖，每層開挖后設置支護措施，適用于較軟的土質或需要控制開挖速度的情況；分部開挖法則是將整個斷面劃分為若干部分，逐步進行開挖，適用于復雜地質條件或需要減少對周圍環境影響的情況。在開挖過程中，要控制開挖速度和方向，確保圍巖的穩定性，減少對周圍環境的擾動，避免因快速開挖引起的地質災害風險，有利于及時采取支護措施[4]。

3.3支護方式的選擇與應用

支護方式的選擇對于保證隧道施工安全和質量至關重要，而且需要根據地質條件、開挖方式等因素進行合理選擇。常見的支護方式包括噴射混凝土、錨桿支護、掛鋼筋網、鋼支撐等。噴射混凝土是一種常見的支護方式，適用于一些較為堅固的巖層，通過高壓噴射混凝土來形成堅固的襯砌，提供穩定的支護效果；錨桿支護則適用于較松軟或不穩定的地層，通過預埋錨桿加固圍巖，增加其穩定性；掛鋼筋網和鋼支撐等方式也可以根據具體地質條件和工程要求來進行選擇和應用，在實際施工中，嚴格控制支護材料的質量和支護結構的穩定性[5]。支護材料的質量直接關系到支護結構的穩定性和使用壽命，要確保材料符合相關標準和規范，并通過檢測驗證其質量。

該項工程在隧道開挖前，項目部首先對隧道沿線的地質條件進行詳細勘察和分析，確定軟弱圍巖和斷層破碎帶的具體位置和范圍，根據地質勘察結果，項目部選擇多種支護方式，包括噴射混凝土支護、錨桿支護、鋼拱架支護等。其中，噴射混凝土支護方式，在隧道開挖后立即對圍巖表面噴射混凝土，形成一層密實的防護層，增強圍巖的穩定性，具有施工速度快、成本較低的優點，適用于軟弱圍巖和斷層破碎帶的初期支護；錨桿支護方式，在隧道開挖過程中根據圍巖的穩定性和變形情況，適時安設錨桿。錨桿通過注漿與圍巖緊密結合，形成一個整體受力體系，提高圍巖的抗剪強度和承載能力，具有施工靈活、適應性強的特點，適用于各種地質條件下的隧道支護；鋼拱架支護方式，在隧道開挖過程中對于變形較大或穩定性較差的段落，采用鋼拱架支護。鋼拱架通過連接錨桿和噴射混凝土層，形成一個穩固的支撐體系，有效防止圍巖的變形和失穩，具有承載能力強、穩定性好的優點，適用于地質條件較差或變形較大的隧道段落。

3.4監控與檢測

監控內容主要包括圍巖變形、支護結構穩定性、地下水狀況等。圍巖變形監測是對圍巖的位移、收斂等變形情況進行實時監測，通過設置測點、使用變形傳感器等方式監測圍巖變形情況，及時了解圍巖的穩定性，判斷是否存在變形超限情況，從而及時采取相應的支護措施；支護結構穩定性監測主要是對支護結構的變形、裂縫情況進行監測，以確保支護結構的穩定性；地下水狀況監測則是對地下水位、水壓等情況進行監測，及時了解地下水對施工的影響，以便調整相應的施工參數和支護方案。

該項工程對開挖工作的監控與檢測，詳細記錄各項數據（如表1所示），及時了解隧道開挖過程中的圍巖變形、應力分布、支護結構受力等情況，為施工安全和質量控制提供有力保障。

3.5排水處理

在公路橋梁隧道工程開挖過程中會產生地下水，如果不能及時有效地排除，會對施工質量和安全造成嚴重的影響。因此，制訂合適的排水處理方案，考慮地質條件、地下水狀況等多方面因素。首先，對地質條件詳細調查與分析，包括地質構造、巖層性質、裂隙發育情況等，以了解地下水的來源和流向；其次，對地下水位和水質監測，確定地下水的水位變化規律和水質特點，為排水處理方案的制訂提供依據，根據實際情況，采用不同的排水處理方式，如井點降水、抽水井降水、溝渠引水等。針對不同地質條件和地下水狀況，采取單一排水方式或多種排水方式相結合的方式，確保排水暢通、有效。另外，在制訂排水處理方案時，還需考慮排水設施的設置位置、管道布置方式、排水泵的選型等具體細節，以確保排水系統的可靠性和高效性。

4結語

公路橋梁隧道工程開挖防護施工技術的研究是一個永無止境的過程，需不斷學習、探索和創新，技術的選擇并非一成不變，是根據具體的工程地質條件、施工環境以及經濟效益等多方面因素綜合考慮。同時，在開挖過程中加強安全防護，減少工程事故的發生，確保施工人員的生命安全，保障工程的順利進行。再不斷研究和探索更加先進、更加有效的防護施工技術，為隧道工程的安全施工提供有力保障。

參考文獻

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[2] 李靜，唐忠林，郭愛國.泥質砂巖地層下穿運營線小凈距大斷面隧道開挖技術研究[J].科技與創新，2022（24）：26-30，35.

[3] 董興兵.北樂原隧道開挖技術研究[J].大眾標準化，2022（24）：131-133.

[4] 禚錦鑫.JQ高速公路改擴建項目施工風險管理研究[D].濟南：山東大學，2023.

[5] 劉全.隧道施工安全管理風險評價研究[D].大連：大連交通大學，2023.