超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道施工中的應用

李愛民

(貴州遠航交通工程有限公司，貴州 貴陽 550001)

1 超前支護施工技術(shù)概述

超前支護施工技術(shù)包括管棚支護、鋼管支護、錨桿支護、注漿支護等，該技術(shù)涉及到的小型技術(shù)手段比較多，但是其實際支護效果比較出色，而且能夠在正式施工之前進行提前支護，有效提高了高速公路隧道施工的安全性。超前支護主要包括導向墻、管棚、鉆孔、注漿等施工技術(shù)組成。

2 超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道施工中的優(yōu)缺點

2.1 超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道中的優(yōu)點

超前支護施工技術(shù)可以幫助高速公路隧道施工降低安全事故發(fā)生的幾率，防止施工人員在隧道洞深施工時發(fā)生坍塌事故，該技術(shù)可以有效保障隧道施工人員的生命安全。超前支護施工技術(shù)為高速公路的隧道提供輔助的支撐措施，提高了其隧道的強度和實際支撐能力，降低了隧道圍巖強度和支撐能力不夠所造成的潛在風險。超前支護施工技術(shù)是保障高速公路隧道施工安全穩(wěn)定進行的重要手段，目前該技術(shù)被廣泛使用在高速公路的隧道施工中。

2.2 超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道中的缺點

超前支護施工技術(shù)對導向墻、管棚、鉆孔及注漿施工的技術(shù)要求比較高，如果任何一個超前支護措施存在質(zhì)量問題都會對其他結(jié)構(gòu)的支護效果產(chǎn)生極大影響，最后威脅到高速公路隧道施工人員的生命安全。而且超前支護施工技術(shù)中很多都要結(jié)合施工現(xiàn)場進行調(diào)整，并不能直接應用其他高速公路隧道工程中的施工案例，必須結(jié)合實際施工環(huán)境進行調(diào)整才能保證其質(zhì)量符合要求。

3 超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道施工中的應用

3.1 超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道洞口施工

(1)高速公路隧道洞口開挖施工

超前支護施工技術(shù)應用在高速公路隧道施工的各個階段中，而高速公路隧道施工的第一步是洞口開挖施工，所以該階段同樣要使用超前支護施工技術(shù)。高速公路隧道洞口開挖施工首先應該按照隧道設(shè)計圖紙的需求對其仰坡和明洞兩個位置進行施工，然后按照設(shè)計圖紙在這兩個位置上畫出開挖的輪廓線，在隧道頂部位置設(shè)置好截水管道，防止山體中的水流影響隧道施工，最后根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況選擇合適的施工技術(shù)開挖隧道。高速公路隧道雨水引流工作十分重要，滲水漏水導致圍巖強度降低，最終其支撐力不足而導致隧道整體坍塌，因此在隧道頂部要做好雨水預防措施，防止雨水從邊坡滲入隧道頂部，最后腐蝕圍巖和土層，降低硬度和粘度，不利于隧道安全施工。如果高速公路隧道洞口開挖施工時因巖石或者土質(zhì)強度過大導致無法順利挖掘，可以結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況判斷是否能夠使用炸藥或者雷管進行爆破，洞口開挖的施工質(zhì)量必須得到保證，否則無法保證洞深施工的安全性。

(2)高速公路隧道洞口導向墻施工

高速公路隧道洞口開挖之后需要進行超前支護，而超前支護使用的就是管棚支護。管棚支護需要使用鋼管和導向墻兩種結(jié)構(gòu)，鋼管需要以管棚支護的形式插入鉆孔。而導向墻是鋼管管棚支護的基礎(chǔ)，只有先保證好導向墻的支撐能力和強度符合標準，才能保證在管棚鋼管澆筑合龍后不會導致導向墻沉降。導向墻的外側(cè)區(qū)域應該使用漿砌片石填充，提高導向墻的穩(wěn)定性，導向墻作為承載管棚支護的地基必須要保證其實際承載能力大于0.3 MPa時，才能進行后續(xù)的超前支護施工，否則超前支護的穩(wěn)定性得不到保障。管棚支護位置應該與導向墻保持一致，而且管棚支護與開挖線之間的距離應該保持不變，最后以管棚支護的軸線為基礎(chǔ)架設(shè)鋼管。管棚鋼管應該保證能夠插入孔洞中，所以在打洞時應該使孔洞的直徑大于鋼管直徑，否則不利于后面的鋼管插孔工作。管棚支護施工完成澆筑后還要對導向墻進行保護，通常使用公布材料覆蓋到導向墻上，防止后面的灑水工作影響導向墻的結(jié)構(gòu)強度和支撐性能。

3.2 超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道洞深施工

(1)高速公路隧道超前支護鉆孔施工

超前支護施工在高速公路隧道洞深施工時需要使用鉆孔施工技術(shù)，鉆孔施工需要保持低壓低速的鉆進狀態(tài)，防止鉆進產(chǎn)生的振動影響整個隧道的施工質(zhì)量。鉆孔工作在持續(xù)鉆進1 m后應當逐漸提高鉆進壓力，防止鉆孔的精度隨著深度的增加而降低，當鉆孔工作鉆進一定深度時需要使用測斜儀來修正鉆孔精度，防止鉆孔完成時與設(shè)計圖紙差距過大，影響后續(xù)施工的穩(wěn)定性和安全性。在鉆孔之前應該做好止?jié){準備， 在鉆孔過程中會產(chǎn)生泥漿，如果鉆孔工作人員對泥漿不進行封堵，會導致隧道鉆孔坍塌。所以高速公路隧道鉆孔人員要在鉆孔的同時噴涂15 cm厚的混凝土，可以對鉆孔起到超前支護的作用，有利于保證鉆孔圍巖的強度和支撐性能不受影響。鉆機的工作狀態(tài)同樣會影響鉆孔的質(zhì)量，如果鉆孔工作人員發(fā)現(xiàn)鉆機運行狀態(tài)異常時應該立即查找原因，防止鉆孔質(zhì)量不符合隧道設(shè)計標準。高速公路隧道鉆孔施工人員一般使用監(jiān)測設(shè)備監(jiān)控鉆機的工作是否正常，當鉆機鉆進到巖石或者土壤性質(zhì)較差的區(qū)域應該時刻注意混凝土層是否能夠有效阻擋泥漿的滲漏，同時使用泥漿護壁保證鉆機的運行狀態(tài)穩(wěn)定。當鉆進難度過大時可以使用其他鉆進方法，防止鉆機被隧道巖石或者土壤夾住，整個鉆進過程都必須嚴格控制，使其保持在低壓低速的狀態(tài)。鉆孔工作還要及時對其鉆孔中的雜質(zhì)進行清理，防止鉆機被鉆孔中的雜質(zhì)干擾，影響正常的鉆進速度。鉆孔可以使用高壓風輔助清理，同時對鉆孔的精準度進行校正，防止鉆孔的偏差超出一定范圍。

(2)高速公路隧道超前支護注漿施工

高速公路隧道超前支護工作中還要做好注漿施工，注漿施工是保證施工巖面不會發(fā)生漏漿的基礎(chǔ)，注漿施工可以有效降低隧道坍塌的幾率。高速公路超前支護隧道注漿施工應該保證其混凝土強度達到C25等級，防止其混凝土不能防止隧道中的泥漿滲漏，最后威脅到隧道洞內(nèi)施工人員的人身安全。注漿施工一般以噴射的形式進行，除了鉆孔過程中的混凝土注漿施工，還要對其他巖面、開挖、拱圈等部位進行注漿。注漿施工對材料的要求比較高，注漿混凝土必須要保證自身與圍巖的黏合性良好，同時注漿混凝土材料必須保證可以進行澆灌。高速公路隧道超前支護工作中需要使用注漿施工提高隧道圍巖的強度和承載能力，所以其注漿施工使用的混凝土材料的配比需要結(jié)合隧道的水土情況進行調(diào)整，盡量保證其混凝土材料的性能不受施工現(xiàn)場水土環(huán)境的影響。注漿施工正式投入使用之前需要對其進行水泵和注水測試，查看其是否可以由水泵抽灌至指定位置以及在受到隧道滲水的影響下是否能夠保持自身性能不受影響。注漿施工使用的混凝土材料混合液在使用前需要經(jīng)過過濾，防止?jié){液堵塞灌漿管道，當注漿管道堵塞后可以使用泄壓法停止灌漿設(shè)備的運行，待清理好注漿管道后才可以繼續(xù)進行注漿施工。如果注漿管道出現(xiàn)裂縫可以使用浸水后的麻絲對其裂紋進行封堵，注漿作為超前支護的一種，在使用前必須對其材料配比進行測試，保證注漿混凝土的壓力、擴散度、強度、承載能力等參數(shù)均符合超前支護的要求。

3.3 超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道施工受力模型

高速公路隧道施工人員在進行超前支護施工之前需要對隧道結(jié)構(gòu)進行受力分析，構(gòu)造出當前隧道的力學模型，根據(jù)力學模型可以分析出該隧道哪些結(jié)構(gòu)的強度和支撐力等參數(shù)不符合施工要求，然后再使用超前支護施工技術(shù)對這些部位進行加固，防止施工人員在高速公路隧道施工中出現(xiàn)安全事故。超前支護施工技術(shù)包括開挖施工、導向墻施工、鉆孔施工及注漿施工等，這些施工技術(shù)需要由鋼管、錨桿和箱體等結(jié)構(gòu)組成，每個結(jié)構(gòu)的強度和承載能力參數(shù)必須達到一定值才能保證該結(jié)構(gòu)能夠起到超前支護的作用。超前支護可以增加隧道圍巖的承載能力，其箱體和導向墻可以從支持力和抗剪應力兩個方面提高隧道圍巖的參數(shù)，所以可以將其箱體和導向墻看作一個獨立的超前支護結(jié)構(gòu)。超前支護的結(jié)構(gòu)多為梁式保護殼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以以支點的形式支撐起圍巖，防止圍巖在重力的作用下塌方，有效降低了高速公路隧道施工中安全事故發(fā)生的幾率。超前支護施工還可以根據(jù)力學模型分析出強度和支撐力薄弱的點，然后再使用支護施工技術(shù)對其注漿，提高高速公路隧道圍巖的強度，有利于提高隧道圍巖整體的支撐力。

4 結(jié) 論

綜上所述，超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道施工中可以分為洞口施工和洞深施工兩個方面，其中高速公路隧道洞口施工可以分為開挖施工和導向墻施工、洞深施工可以分為鉆孔施工和注漿施工。超前支護施工技術(shù)可以提高高速公路隧道施工的質(zhì)量，根據(jù)高速公路隧道施工的受力模型還可以設(shè)置超前支護結(jié)構(gòu)，保證高速公路隧道洞深施工人員的人身安全。