隧道工程開挖支護(hù)技術(shù)分析

辛 丙 輝

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 大同 037006)

0 引言

當(dāng)代交通的快速發(fā)展，促進(jìn)了隧道工程的建設(shè)，在近些年對隧道施工技術(shù)的廣泛應(yīng)用更是促進(jìn)了隧道理論和施工工藝的發(fā)展。然隧道施工的環(huán)境復(fù)雜，稍有不慎便會引起工程事故，造成人員傷亡。為此，越來越多的專家學(xué)者投入大量精力對隧道在施工過程中的穩(wěn)定性進(jìn)行研究分析，提出了許多新的施工工藝。以下對隧道施工中的開挖支護(hù)技術(shù)進(jìn)行簡單的介紹和分析。

1 隧道工程開挖支護(hù)的類型

由于地質(zhì)條件的不同造成隧道工程的施工環(huán)境復(fù)雜多樣，因此在隧道的施工中對各類支護(hù)器材和施工工藝都有著較高的要求。隨著近些年隧道施工技術(shù)的快速發(fā)展，隧道的支護(hù)器材也得到了不斷的改善。目前常見的支護(hù)方式主要有錨桿、鋼架、超前小導(dǎo)管和混凝土噴射。

1.1 錨桿

錨桿作為支護(hù)工具，主要是對破碎巖石或巖層進(jìn)行局部的加固，是連接穩(wěn)定巖層和不穩(wěn)定巖層時常用到的支護(hù)方法。施工時需確保錨桿與巖層間連接的可靠性。為防止巖層局部應(yīng)力過大造成錨桿脫落現(xiàn)象，通常會在錨桿端部安裝墊板以降低應(yīng)力集度。目前工程中常用的錨桿類型為普通砂漿、自進(jìn)式、水泥藥卷和預(yù)應(yīng)力錨桿。

1.2 鋼架

當(dāng)遇到破壞情況較為嚴(yán)重的巖層時，錨桿便不再適用。而為了避免破碎的圍巖塊對施工人員帶來生命危險(xiǎn)，就必須確保穩(wěn)定這些圍巖。此時便會使用鋼架對隧道進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)時一般通過鋼架的安裝將鋼架與其周邊的圍巖進(jìn)行緊密連接，而在鋼架與圍巖的空隙處采用預(yù)制的混凝土楔形來進(jìn)行固定。這樣處理就可以使隧道中的圍巖處于一個較為穩(wěn)定的狀態(tài)，保證了施工環(huán)境的安全性，大大減少了工程事故的發(fā)生。

1.3 超前小導(dǎo)管

對軟弱破碎帶、淺埋段及洞口偏壓段通常采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行支護(hù)。小導(dǎo)管如圖1所示。材料一般選用無縫鋼管，前段為尖錐狀。在支護(hù)施工時對超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，漿液凝固后會將原來松散的顆粒連接為一個穩(wěn)定式整體，改善了原來圍巖較為破碎的狀況，提高了圍巖的穩(wěn)定性。從而保證開挖作業(yè)的順利進(jìn)行。

1.4 混凝土噴射

對圍巖進(jìn)行混凝土噴射是為了使圍巖處于一個密閉的環(huán)境中，防止在施工過程中由于開挖面的風(fēng)化作用造成圍巖的不穩(wěn)定。是為了保證巖層自身的穩(wěn)定性而采取的防護(hù)措施。而混凝土的強(qiáng)度等級一般不低于C25，且應(yīng)滿足后期強(qiáng)度要求并與圍巖具有較好的粘結(jié)強(qiáng)度。還應(yīng)具備一定的早期強(qiáng)度，阻止圍巖碎塊的脫落。

2 隧道開挖工程的施工要點(diǎn)

2.1 錨桿施工技術(shù)要點(diǎn)

錨桿支護(hù)是隧道開挖支護(hù)的重點(diǎn)。在隧道開挖后需盡快進(jìn)行錨桿的安設(shè)作業(yè)，加固隧道坑道的穩(wěn)定。一般施工工序?yàn)椋菏┕で皽?zhǔn)備、測定孔位、鉆孔、安插錨桿及安裝墊板。施工前的準(zhǔn)備階段主要是制作錨桿，一般選用螺紋鋼筋來進(jìn)行錨桿制作，并需要對鋼筋尾部進(jìn)行處理。在尾部處理后需要注意將錨桿的桿件進(jìn)行調(diào)整，確保錨桿呈直線。在錨桿制作完成后需確定錨桿的位置，在實(shí)際的施工中往往需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際地質(zhì)情況和巖層的狀況對錨桿位置進(jìn)行合理的設(shè)置。由于地質(zhì)情況的復(fù)雜多樣，為充分發(fā)揮錨桿的連接作用，必須確保錨桿與巖層面垂直連接。在布置安裝完錨桿后需要在錨桿端部設(shè)置墊板，墊板是將錨桿與混凝土進(jìn)行緊密連接的重要保證。為此，需對墊板的安裝質(zhì)量進(jìn)行控制，施工中應(yīng)確保墊板與巖層表面接觸的緊密性。在將墊板的螺絲擰緊后還應(yīng)切除多余的錨桿，并在螺絲處進(jìn)行封堵確保表面平整，方便之后對防水板進(jìn)行鋪設(shè)。在施工過程中若發(fā)現(xiàn)錨桿的布置不合理可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，防止因?yàn)殄^桿不足為施工過程帶來安全隱患。

2.2 鋼架施工技術(shù)要點(diǎn)

由于鋼架是在工廠分節(jié)預(yù)制的，因此尺寸的精度可以得到有效的保證。而在現(xiàn)場進(jìn)行鋼架連接施工時要注意對鋼架的內(nèi)輪廓進(jìn)行嚴(yán)格控制，需對鋼架兩拱腳處的基礎(chǔ)進(jìn)行檢測，確保基礎(chǔ)的牢固性，若基礎(chǔ)承載能力不夠可采用加設(shè)鋼墊板、澆筑混凝土等手段對基礎(chǔ)進(jìn)行處理，防止基礎(chǔ)的不均勻沉降影響隧道的后期施工。同時為滿足隧道內(nèi)凈空的要求，可預(yù)留出鋼架的沉降量。在對鋼架安裝時要確保鋼架軸線與平面的垂直關(guān)系。鋼架和圍巖之間的空隙可采用噴射混凝土的方法進(jìn)行密實(shí)地填充，以制約圍巖的變形。

2.3 超前小導(dǎo)管施工技術(shù)

在實(shí)際施工中采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行施工時常常會忽略對超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿。值得一提的是超前小導(dǎo)管之所以能夠加固圍巖全憑借注漿凝固后與原巖層形成的牢固連接。因此采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行施工通常達(dá)不到預(yù)定的功能要求，嚴(yán)重者還會導(dǎo)致在隧道施工過程中發(fā)生巖壁的坍塌，對施工人員的生命造成極大地威脅。

2.4 噴射混凝土施工技術(shù)

采用噴射混凝土對隧道進(jìn)行施工時，需注意在隧道開挖后要及時噴射混凝土，使開挖面的圍巖及早處于封閉的環(huán)境中，防止風(fēng)化作用降低圍巖本身的穩(wěn)定性。并在混凝土噴射完成后及時地對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止施工過程的不規(guī)范影響隧道支護(hù)施工的質(zhì)量。此外，施工現(xiàn)場中開挖的圍巖輪廓并不整齊。而為了保證開挖面的平整度，施工人員經(jīng)常采用棉板、木板等材料對凹面進(jìn)行遮蓋、填充以實(shí)現(xiàn)平整度的要求。這就導(dǎo)致施工中很難對支護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格的把控。為后期隧道的施工和正常使用帶來了極大的安全隱患，不利于隧道的運(yùn)營。

3 對隧道開挖支護(hù)技術(shù)施工的建議

隧道開挖防護(hù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用有利于保證洞口巖層的穩(wěn)定性，為施工人員的生命安全增添一道保險(xiǎn)。然而不規(guī)范的施工和不恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞揭呀?jīng)嚴(yán)重影響了支護(hù)的實(shí)際功效，給施工和駕駛?cè)藛T帶來了生命的威脅。對此，特提出以下意見望各位同行指教。

3.1 確保支護(hù)工具的可靠性

在市場材料參差不齊的今天，為控制隧道支護(hù)施工的質(zhì)量首先應(yīng)對支護(hù)工具進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。對鋼管規(guī)格、鋼架材料進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督管理。施工單位的采購人員還應(yīng)加強(qiáng)對建筑材料的質(zhì)量檢測，購買合格的材料。此外還要注意支護(hù)材料在施工現(xiàn)場的擺放位置，避免因?yàn)椴牧系牟缓侠矸胖糜绊懙街ёo(hù)工具的質(zhì)量，進(jìn)而對支護(hù)施工的整體質(zhì)量造成影響。

3.2 對施工過程進(jìn)行監(jiān)督管理

由于混凝土的質(zhì)量和強(qiáng)度受配合比的控制，鋼架的質(zhì)量受到安裝質(zhì)量的影響，超前小導(dǎo)管能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定效果受到施工工程的制約。因此要確保隧道支護(hù)施工的質(zhì)量應(yīng)首先規(guī)范施工流程，加強(qiáng)對施工過程的監(jiān)督管理。確保施工人員執(zhí)行相關(guān)的施工技術(shù)規(guī)范，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。在影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵階段還應(yīng)安排專人對施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)督。例如混凝土的拌合階段應(yīng)安排人員對拌合過程進(jìn)行監(jiān)督，嚴(yán)格監(jiān)督材料投放的順序和攪拌的時間，避免不合理的施工造成混凝土質(zhì)量上的缺陷。在超前小導(dǎo)管安裝后進(jìn)行監(jiān)督可以避免缺少注漿這一施工流程，從而對隧道支護(hù)施工的質(zhì)量做到進(jìn)一步的控制，以滿足隧道施工質(zhì)量和功能的要求。