路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)的施工要點(diǎn)分析

田海彬

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 100160）

近些年來(lái)，路橋隧道工程數(shù)量逐漸增多，為避免大規(guī)模建設(shè)的破壞，在路橋隧道工程中合理應(yīng)用開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)已然成為建設(shè)行業(yè)發(fā)展的重要方法之一。其中，路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)可分為明挖及暗挖兩種方式，需要相關(guān)施工人員能夠結(jié)合工程實(shí)際需求與地區(qū)間地質(zhì)情況進(jìn)行擇優(yōu)的選擇。

1 路橋隧道工程的開(kāi)挖施工技術(shù)分析

1.1 隧道開(kāi)挖施工要點(diǎn)

路橋隧道工程相較于其他工程而言，所面臨的地質(zhì)條件更為復(fù)雜，因此在實(shí)施開(kāi)挖技術(shù)之前，應(yīng)對(duì)施工場(chǎng)地的圍巖類(lèi)型、地應(yīng)力以及地下水資源的分布等情況進(jìn)行細(xì)致的勘察，并依據(jù)勘察結(jié)果制定出科學(xué)且合理的路橋隧道工程開(kāi)挖施工工藝及使用流程，從工程地質(zhì)環(huán)境以及圍巖具體情況入手，對(duì)施工方案進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整、修訂與完善。就目前來(lái)看，路橋隧道工程開(kāi)挖技術(shù)主要分為以下幾種類(lèi)型。

第一，全斷層開(kāi)挖法，主要指依據(jù)路橋隧道工程施工組織設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)一次爆破成型，并再利用錨固支護(hù)與二次襯砌的方式進(jìn)行施工。全斷面層開(kāi)挖法更加適用于整體性較好的圍巖結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，在實(shí)施路橋隧道工程全斷面層開(kāi)挖法的過(guò)程中，也需配合一些大型施工設(shè)備，并使其能夠符合隧道長(zhǎng)度以及施工區(qū)段長(zhǎng)度，切實(shí)提升路橋隧道工程施工期間的經(jīng)濟(jì)效益。在京沈客專(zhuān)朝陽(yáng)隧道施工中采用了全斷面三臂鑿巖臺(tái)車(chē)進(jìn)行鉆爆和機(jī)械手濕噴工藝進(jìn)行初支施工。

第二，臺(tái)階開(kāi)挖法。由全斷面層開(kāi)挖法衍生出的一種新型施工方式，通常被應(yīng)用在圍巖結(jié)構(gòu)開(kāi)挖階段到支護(hù)階段維持穩(wěn)定形態(tài)的地層中。就目前來(lái)看，臺(tái)階開(kāi)挖法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在大部分路橋隧道工程中。依據(jù)臺(tái)階的具體長(zhǎng)度，可分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法以及超短臺(tái)階法，因此這就要求相關(guān)人員能夠從初期支護(hù)形成閉合斷面圍巖穩(wěn)定性以及上部施工開(kāi)挖支護(hù)環(huán)節(jié)施工場(chǎng)地對(duì)設(shè)備的需求入手，從根本上提升路橋隧道工程中機(jī)械設(shè)備的利用率。同時(shí)，應(yīng)用臺(tái)階施工方式對(duì)施工調(diào)整度較小，在圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，也可采用先進(jìn)的施工技術(shù)提升施工安全性。但利用臺(tái)階開(kāi)挖法也有一定的弊端，即施工工序較多，不利于整體施工效率的提升。在京沈客專(zhuān)遼西隧道和同盛隧道的弱圍巖施工中施工中，廣泛采用了三臺(tái)階七步開(kāi)挖施工工藝，取得了良好的效果。

對(duì)于圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差的路橋隧道工程而言，也可使用導(dǎo)坑法開(kāi)挖施工技術(shù)，在工程正式施工之前采用掛網(wǎng)錨噴支護(hù)、鋼結(jié)構(gòu)支護(hù)，提升路橋隧道工程整體施工過(guò)程中的質(zhì)量及效率。但是就導(dǎo)坑法施工而言，有逐步被三臺(tái)階七步開(kāi)挖取得的趨勢(shì)，施工現(xiàn)場(chǎng)真正使用導(dǎo)坑法施工的正在逐步減少。

1.2 隧道開(kāi)挖方式的選擇

在路橋隧道工程開(kāi)挖施工過(guò)程中，為減低對(duì)周?chē)鷩鷰r的干擾率，應(yīng)對(duì)開(kāi)挖及掘進(jìn)方式進(jìn)行擇優(yōu)選擇，提升挖掘總體進(jìn)度，保證工程整體穩(wěn)定性及安全性。同時(shí)，在工程開(kāi)挖及施工方式選擇期間，也應(yīng)結(jié)合施工場(chǎng)地圍巖地質(zhì)條件以及變化，結(jié)合隧道圍巖類(lèi)別及斷面的尺寸，對(duì)開(kāi)挖方式進(jìn)行系統(tǒng)的整合。施工中和設(shè)計(jì)積極溝通，動(dòng)態(tài)管理，及時(shí)根據(jù)圍巖情況變更調(diào)整開(kāi)挖方式，確保施工安全。

2 路橋隧道工程支護(hù)施工技術(shù)分析

2.1 混凝土噴射技術(shù)

為從根本上提升路橋隧道工程支護(hù)施工的質(zhì)量，施工人員在噴射混凝土的過(guò)程中也應(yīng)注重圍巖結(jié)構(gòu)整體的咬合及鑲嵌作用，將裂縫分割的巖塊體重新粘結(jié)起來(lái)，從而更好防止圍巖結(jié)構(gòu)的松動(dòng)，有效減應(yīng)力相對(duì)集中的問(wèn)題發(fā)生。不僅如此，在隧道圍巖結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生一定的抗剪力，將圍巖始終保持在相對(duì)穩(wěn)定的三軸應(yīng)力狀態(tài)下，并使所噴射混凝土結(jié)構(gòu)表面自身剛度對(duì)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)起到穩(wěn)固及抵抗的作用。不僅如此，在應(yīng)用其他支護(hù)方式的過(guò)程中，也可結(jié)合混凝土噴射技術(shù)，共同承擔(dān)支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載力，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的情況。京沈客專(zhuān)全線采用了大型機(jī)械手濕噴技術(shù)，不僅大大加快了噴射速度，也明顯保證了噴射混凝土強(qiáng)度，在國(guó)內(nèi)是首條全線推廣濕噴技術(shù)的大型工程項(xiàng)目。

2.2 錨桿支護(hù)技術(shù)

為從根本上提升路橋隧道工程周?chē)Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，現(xiàn)階段施工人員也可采用向巖石土層打入錨桿的方式，向周?chē)Y(jié)構(gòu)施加壓力，并使其從原有二軸應(yīng)力的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S應(yīng)力的狀態(tài)，從而更加有效的控制隧道圍巖結(jié)構(gòu)剛性惡化的問(wèn)題發(fā)生。不僅如此，此種方式也可被應(yīng)用在松動(dòng)區(qū)域的圍巖結(jié)構(gòu)中。隧道巖土體內(nèi)部的錨桿起到了被約束變形的加固作用，并形成了能夠承擔(dān)起外部荷載巖土承載構(gòu)件，在原有基礎(chǔ)上提升了路橋隧道工程整體的穩(wěn)定性。

2.3 鋼筋網(wǎng)設(shè)置

一般情況下，鋼筋網(wǎng)與錨桿施工應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。在路橋隧道工程中布設(shè)錨桿結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)木嚯x。錨桿結(jié)構(gòu)對(duì)于周?chē)鷰r土體的約束力相對(duì)薄弱，設(shè)置相應(yīng)的鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)后，提升了隧道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了坍塌的風(fēng)險(xiǎn)性，使其保持在三軸應(yīng)力的狀態(tài)之下也必須受到施工人員的高度重視。

2.4 鋼架結(jié)構(gòu)

在路橋隧道工程鋼架支護(hù)施工的過(guò)程中，主要分為兩個(gè)方面。

第一，鋼架施工。在鋼架加工過(guò)程中，加工廠下料分節(jié)焊接制成，因此需保證鋼架的弧度與尺寸應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)方案中的具體參數(shù)，每節(jié)鋼架都需要利用連接板連接。鋼架安裝應(yīng)嚴(yán)格控制其內(nèi)部輪廓的尺寸，結(jié)合工程的具體需求，預(yù)留一定沉降量。不僅如此，鋼架與圍巖結(jié)構(gòu)之間所產(chǎn)生的空隙利用噴射混凝土填充，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖結(jié)構(gòu)之間具有緊密的聯(lián)系，降低圍巖結(jié)構(gòu)的變形幾率，以更好的形成整體受力結(jié)構(gòu)。

第二，大拱腳鋼架設(shè)計(jì)施工。在對(duì)穩(wěn)定性較差的圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過(guò)程中，為確保開(kāi)挖下臺(tái)階時(shí)上臺(tái)階機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相關(guān)工作人員應(yīng)注重在上臺(tái)階結(jié)構(gòu)設(shè)置大拱腳鋼架，并集合人工修造技術(shù)，擴(kuò)大拱腳。大拱腳鋼架施工技術(shù)適用于路橋隧道工程中的大多數(shù)支護(hù)手段，但對(duì)于薄層頁(yè)巖等的地質(zhì)條件實(shí)用性的較差，因此在應(yīng)用此項(xiàng)施工技術(shù)的過(guò)程中，需結(jié)合工程的具體情況進(jìn)行選擇。

3 提升路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)施工有效性的措施

3.1 完善路橋隧道工程的開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)理念

以新建鐵路北京至沈陽(yáng)客運(yùn)專(zhuān)線遼寧段TJ-2為例，該工程均位于遼寧省凌源市境內(nèi)。主要工程數(shù)量為路基20段長(zhǎng)2.777km，橋梁10座5.516km，隧道10座20.056km，隧道部分地段位于斷層上。

就該工程的開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，雖然其為路橋隧道工程施工的安全性帶來(lái)了巨大的保障，但這中間依然存在著諸多問(wèn)題，亟待施工工作者的解決。不僅如此，在實(shí)際的施工工作中，開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)也應(yīng)隨著時(shí)代的潮流不斷完善開(kāi)挖技術(shù)及支部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念，讓其不斷朝向更加系統(tǒng)與科學(xué)的方向前進(jìn)，以有效提升路橋隧道工程施工階段的安全性，進(jìn)一步鞏固路橋隧道工程在社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中所占據(jù)的主要地位。具體而言，針對(duì)工程內(nèi)容及特征，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，基于實(shí)際施工情況，對(duì)設(shè)計(jì)方案中關(guān)于開(kāi)挖及支護(hù)作業(yè)流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

3.2 強(qiáng)化路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)監(jiān)督工作

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)消費(fèi)水平不斷提升的背景下，對(duì)于自身出行的安全性也提出了更高的要求。因此現(xiàn)階段的施工工作者就要以強(qiáng)化開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)的監(jiān)督工作作為企業(yè)發(fā)展的立足點(diǎn)，不斷完善與優(yōu)化開(kāi)挖支護(hù)施工設(shè)計(jì)方案內(nèi)的不足之處，有效整合路橋隧道在設(shè)計(jì)過(guò)程中生成的參數(shù)數(shù)據(jù)，并做好提升相關(guān)施工工作者綜合素質(zhì)的工作，以進(jìn)一步推進(jìn)工程的穩(wěn)定發(fā)展。

3.3 注重開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)信息化管理

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，在路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)管理期間，也可構(gòu)建起一個(gè)實(shí)現(xiàn)工程各部門(mén)信息共享的信息系統(tǒng)，將開(kāi)挖及支護(hù)施工期間具體流程及存在問(wèn)題錄到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過(guò)多角度對(duì)造成此問(wèn)題發(fā)生的因素進(jìn)行整合與分析。與此同時(shí)，在開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)期間，也可實(shí)現(xiàn)基于信息系統(tǒng)中的BIM軟件，構(gòu)建起路橋隧道三維模型，進(jìn)行更加完備的施工規(guī)劃。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，路橋隧道工程的開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)對(duì)施工環(huán)境及施工人員專(zhuān)業(yè)技能具有一定的要求，因此為從根本上發(fā)揮出開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)在路橋隧道工程中的積極作用，相關(guān)施工人員也應(yīng)結(jié)合施工方法、施工機(jī)械設(shè)備、施工現(xiàn)場(chǎng)等因素構(gòu)建起一系列科學(xué)且具有高度可行性的開(kāi)挖支護(hù)管理機(jī)制，切實(shí)提升路橋隧道工程整體的施工安全性，并為促進(jìn)地區(qū)間的穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。