公路隧道工程項(xiàng)目的開挖支護(hù)施工技術(shù)

黃劍鵬 李 坤 曾凡杰 蔣玉兵

中機(jī)中聯(lián)工程有限公司 重慶 400039

在進(jìn)行公路隧道工程項(xiàng)目的開挖支護(hù)施工的時(shí)候，必須要做好前期的準(zhǔn)備工作，如合理的調(diào)研施工區(qū)域的地質(zhì)條件、地理?xiàng)l件和施工條件等。結(jié)合具體的情況去判斷施工條件，選擇合理的開挖支護(hù)施工方法，從而使公路隧道工程項(xiàng)目的開挖支護(hù)施工質(zhì)量得到實(shí)際性的提升。

1 公路隧道工程項(xiàng)目中開挖支護(hù)施工的作用

對(duì)于公路隧道工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，開挖支護(hù)施工對(duì)于工程項(xiàng)目的建設(shè)有著不可替代的作用。首先，公路隧道通常都建設(shè)在山路比較陡峭的地方，甚至有些隧道還修建在巖石之上，要想提升公路隧道工程項(xiàng)目的安全系數(shù)，必須要采取有效的支護(hù)手段。結(jié)合巖石的質(zhì)地和特性來(lái)講，巖石本身具備比較差的穩(wěn)固性。為了保證公路隧道工程項(xiàng)目的安全性，通常在施工之前要由相應(yīng)的施工隊(duì)做支護(hù)工作，這樣能夠使鋼架的適應(yīng)性和剛性得到提升。同時(shí)，由于使用了鋼架結(jié)構(gòu)作為支撐，就使得支護(hù)工程施工的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性得到了保證[1]。再加上混凝土，在其凝固之后，就能達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并且承受能力也能得到有效的增強(qiáng)。由于混凝土是一種可塑性比較強(qiáng)的材料，因此在開挖支護(hù)施工的前期可以使用混凝土將鋼架和巖石之間的孔隙填滿，這樣不僅能夠增加支護(hù)的牢固性，還能夠使施工隊(duì)的安全得到有效的保障。

其次，當(dāng)公路隧道工程項(xiàng)目開挖之后，其圍巖就很容易受到風(fēng)力的影響，為了使施工隊(duì)的安全和施工進(jìn)度按時(shí)進(jìn)行，需要在開挖支護(hù)施工之后澆筑一定的混凝土，一方面能夠封閉圍巖，另外一方面能夠保證圍巖的穩(wěn)固性。

最后，錨桿能夠?qū)⑵扑榈膸r塊固定在一起，將公路隧道當(dāng)中的梁和拱組合好，進(jìn)而提升拱的抗壓性能。通常情況下，錨桿支護(hù)以普通的砂漿錨桿、中空注漿錨桿和自進(jìn)式錨桿等最為常見(jiàn)，在具體使用的時(shí)候，要保證錨桿和巖層處于緊密貼合的狀態(tài)。同時(shí)，還要注重錨桿墊板的安裝，做好墊板材料的選擇和墊板高度的確定兩者缺一不可，因?yàn)槠洳粌H能夠使墊板位置的準(zhǔn)確性得到提升，還能夠使錨桿的穩(wěn)定發(fā)揮作用。為了做好支護(hù)安裝的全面監(jiān)管，相關(guān)人員必須要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用、原理等有深入的了解，為人員安全和施工流程提供相應(yīng)的支持[2]。

2 公路隧道工程項(xiàng)目的開挖施工技術(shù)分析

在進(jìn)行公路隧道工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要關(guān)注公路隧道工程項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)勘查數(shù)據(jù)，并且采取科學(xué)合理的開挖施工技術(shù)。常見(jiàn)的公路隧道工程項(xiàng)目的開挖施工技術(shù)有很多種，具體內(nèi)容如下：

2.1 全斷面開挖法

在常見(jiàn)的開挖方法當(dāng)中，全斷面開挖法比較常見(jiàn)，在全國(guó)各個(gè)地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。和其他的公路隧道項(xiàng)目開挖技術(shù)相比較而言，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是高效和簡(jiǎn)便，能夠?yàn)樘嵘匪淼拦こ添?xiàng)目的質(zhì)量做貢獻(xiàn)。實(shí)際的公路隧道工程項(xiàng)目開挖要求相關(guān)的施工單位，依據(jù)具體的施工設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行嚴(yán)格的作業(yè)。在公路隧道工程項(xiàng)目開挖工作開始之前，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮鉆孔臺(tái)車的作用，做全斷面的鉆孔掘進(jìn)操作，保證公路隧道項(xiàng)目開挖施工的科學(xué)性。引爆需要在裝藥連接完成之后，在該操作完成之后，才能夠進(jìn)行斷面開挖。在公路隧道工程項(xiàng)目開挖一定的時(shí)間之后，還要重新引爆。為了保證公路隧道工程項(xiàng)目開挖支護(hù)的施工質(zhì)量，需要在開挖期間科學(xué)的鋪設(shè)防水層，從而使開挖支護(hù)施工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在引爆工作開始之前，需要移動(dòng)鉆孔臺(tái)車，保證其處于安全范圍內(nèi)，這樣能夠避免出現(xiàn)意外破壞鉆孔臺(tái)車的事件。

2.2 臺(tái)階法

臺(tái)階法包括長(zhǎng)臺(tái)階法和短臺(tái)階法，長(zhǎng)臺(tái)階法的開挖作業(yè)面積很小，在Ⅰ～Ⅲ圍巖上的應(yīng)用廣泛。長(zhǎng)臺(tái)階法中的開挖參數(shù)對(duì)于公路隧道工程項(xiàng)目的開挖施工面穩(wěn)定性有著重要的作用，在實(shí)際施工的時(shí)候必須要對(duì)上下臺(tái)階的長(zhǎng)度進(jìn)行全面的考慮，盡可能控制臺(tái)階的長(zhǎng)度在100m之內(nèi)。長(zhǎng)臺(tái)階法在安排清晰和工期充裕的施工工程中的應(yīng)用更加適合。從短臺(tái)階法的角度，由于其受到巖石的風(fēng)化、化學(xué)成分的侵蝕等，其圍巖巖石的穩(wěn)定性很容易受到影響，進(jìn)而出現(xiàn)大幅度降低和改變的情況。為了盡可能避免出現(xiàn)這種狀況造成惡劣的影響，可以選擇采用短臺(tái)階法。短臺(tái)階法的調(diào)節(jié)高度和長(zhǎng)度分別為3m 和5m 左右，還要尤其注意兩方面的內(nèi)容，其一是設(shè)置進(jìn)尺為1m，這樣能夠使開挖施工期間的便捷程度得到保證；其二是為了保證在公路隧道工程項(xiàng)目開挖施工中不會(huì)出現(xiàn)上臺(tái)階懸空的情況，需要盡可能避免對(duì)上臺(tái)階的載荷施壓[3]。

2.3 分部開挖法

分部開挖法本質(zhì)上是臺(tái)階法的細(xì)化，將設(shè)計(jì)的巷道斷面分為若干部分，并且對(duì)其進(jìn)行二次或者以上的開挖工作，從而達(dá)到巷道實(shí)際開挖斷面的需求的方法。分部開挖法的確定需要依據(jù)公路隧道工程項(xiàng)目的具體公共環(huán)境和地質(zhì)條件參數(shù)等確定。分部開挖法主要包括環(huán)形開挖留核心土法、上下導(dǎo)坑法和側(cè)壁導(dǎo)坑法這三種具體的方案。側(cè)壁導(dǎo)坑法，通常是在進(jìn)行大跨度隧道開挖的時(shí)候、地層出現(xiàn)松軟和不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)選擇的，相關(guān)的施工單位需要科學(xué)防治支撐架，沿著坑道進(jìn)行開挖作業(yè)。由于受到襯砌的作用，能夠開挖核心，修筑的時(shí)間一般是在開挖作業(yè)之前進(jìn)行，能夠保證開挖的安全性。

2.4 CRD施工法

CRD 施工法主要在軟弱地層隧道施工中應(yīng)用，能夠有效的控制地表沉陷等問(wèn)題。但是，CRD 施工法在公路隧道施工當(dāng)中的應(yīng)用次數(shù)比較少，因?yàn)樵靸r(jià)比較高。在一些特殊的情況下，能夠使用該方式，如土地層呈現(xiàn)膨脹的狀態(tài)。CRD 施工法依據(jù)“小分部、短臺(tái)階、短循環(huán)、快封閉、勤測(cè)量、強(qiáng)支護(hù)”的原則進(jìn)行實(shí)際操作[4]，將隧道自上而下的分割開來(lái)，在快形成環(huán)之后開展施工作業(yè)。同時(shí)，還要做到隨時(shí)開挖、隨時(shí)支撐和及時(shí)做好初期支護(hù)的工作。

3 公路隧道工程項(xiàng)目支護(hù)施工的技術(shù)

公路隧道工程項(xiàng)目支護(hù)施工技術(shù)的種類有很多種，在實(shí)際進(jìn)行公路隧道工程項(xiàng)目施工的時(shí)候，必須要明確各種支護(hù)施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)等，結(jié)合施工的具體狀況，選擇合適的技術(shù)，從而提升公路隧道工程項(xiàng)目施工的整體質(zhì)量和效益。

3.1 噴射混凝土施工技術(shù)

噴射混凝土施工質(zhì)量的優(yōu)劣主要以噴射混凝土的前期強(qiáng)度和密實(shí)度作為具體的表現(xiàn)形式，通常情況下前期的強(qiáng)度高，就意味著能夠承受比較大的圍巖壓力。而噴射混凝土施工密實(shí)度好，則意味著抵抗變形的能力強(qiáng)。噴射混凝土施工技術(shù)在灌注公路隧道內(nèi)襯、薄壁結(jié)構(gòu)或者其他結(jié)構(gòu)的襯里以及鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)層中的應(yīng)用頻率比較高，借助壓力噴槍，能夠?qū)⑴渲坪玫募?xì)石混凝土在具體的施工中應(yīng)用，從而起到保護(hù)薄壁結(jié)構(gòu)的作用。為了使公路隧道工程項(xiàng)目的巖塊穩(wěn)定性得到保證，使巖塊能夠黏接在一起，可以采取向公路隧道表面圍巖噴射混凝土的方式，一方面能夠使黏接力提升，另外一方面還能夠避免圍巖的松動(dòng)現(xiàn)象。噴射混凝土自身具有一定的剛度，對(duì)于抵抗塌方具有很好的作用[5]。噴射混凝土和其他的支護(hù)技術(shù)結(jié)合，能夠使公路隧道工程項(xiàng)目的支護(hù)效果更加理想。在實(shí)際噴射混凝土的時(shí)候，還要注意混凝土的配比，盡可能避免因?yàn)榕浔葐?wèn)題，而產(chǎn)生施工隱患。

3.2 錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)技術(shù)借助的是圍巖內(nèi)部的錨桿，其能夠扭轉(zhuǎn)圍巖自身的力學(xué)狀態(tài)，通過(guò)將圍巖和穩(wěn)定的巖體黏結(jié)在一起，從而起到補(bǔ)強(qiáng)和防止圍巖風(fēng)化的效果。錨桿支護(hù)不僅具備成本低廉、支護(hù)效果好、操作簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，還具備使用靈活等的優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯，并不能封閉圍巖，也不能夠防止圍巖出現(xiàn)風(fēng)化的問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)于錨桿之間裂隙巖石的剝落也不能夠起到相應(yīng)的作用。通常，錨桿支護(hù)需要在噴射混凝土之前完成施工，這樣不僅能夠有效減少施工的干擾，還能夠使錨桿的真實(shí)作用發(fā)揮出來(lái)，達(dá)到節(jié)約時(shí)間和快速施工的目的。

3.3 掛鋼筋網(wǎng)、鋼支撐支護(hù)技術(shù)

一般情況下，鋼筋網(wǎng)要和錨桿支護(hù)一起，這是因?yàn)殄^桿支護(hù)在實(shí)際布設(shè)的時(shí)候，很容易產(chǎn)生距離，為了最大限度的減輕錨桿對(duì)巖石體的約束，避免在施工過(guò)程中發(fā)生坍塌的問(wèn)題，可以借助鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)能夠有效的連接錨桿和鋼筋本身，這種鏈接能夠使巖土體的穩(wěn)定性效果更加明顯。同時(shí)，鋼支撐支護(hù)是借助自身的剛度，來(lái)保證巖土體穩(wěn)定和防治巖土體變形的，通常在開挖結(jié)束之后，要根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，對(duì)鋼支撐進(jìn)行安裝[6]。在這個(gè)過(guò)程中，要盡可能將鋼支撐的效果發(fā)揮到最佳狀態(tài)。同時(shí)，掛鋼筋網(wǎng)和鋼支撐按照設(shè)計(jì)方案的要求進(jìn)行安裝，能夠使其他支護(hù)技術(shù)的不足之處得到彌補(bǔ)。

3.4 超前小導(dǎo)管支護(hù)技術(shù)

作為公路隧道工程項(xiàng)目當(dāng)中的一種工藝技術(shù)，超前小導(dǎo)管支護(hù)加護(hù)借助的是直徑在40～50mm 范圍內(nèi)的焊接鋼管或者無(wú)縫鋼管。在制作超前小導(dǎo)管的時(shí)候，要注意制作的材料，通常選擇直徑38～50mm 范圍內(nèi)的無(wú)縫鋼管，呈環(huán)向布置，保證0.3～0.5m 的間距和10°～15°的外傾角，還要注重布置的范圍，一般在隧道拱部120°的范圍內(nèi)[7]。超前小導(dǎo)管的支護(hù)在完成布孔之后，還要進(jìn)行可鉆孔作業(yè)，之后要安裝小導(dǎo)管，最后進(jìn)行注漿作業(yè)。

3.5 鋼拱架支護(hù)技術(shù)

鋼拱架支護(hù)技術(shù)利用的是型鋼成形后的加固作用，通過(guò)整榀安裝或桿件拼裝的方式，從而起到加固施工的支護(hù)作用。鋼拱架支護(hù)和錨桿、噴射混凝土以及鋼筋網(wǎng)等組合在一起，能夠形成復(fù)合支護(hù)[8]。鋼拱架支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在擁有即時(shí)強(qiáng)度和剛度、能控制圍巖過(guò)大變形上，但是其缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯，即投入的成本高。鋼拱架支護(hù)一般應(yīng)用在圍巖條件差和錨桿作用效果不夠明顯的狀況下，實(shí)施增加隧道施工成本和延長(zhǎng)工期的方式，能夠使初期的支護(hù)剛度達(dá)到理想的狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路隧道工程項(xiàng)目中，具體的施工建設(shè)受到很多因素的影響。當(dāng)下開挖支護(hù)技術(shù)正在逐步得到完善，但是目前的公路隧道工程項(xiàng)目施工還需要更加先進(jìn)的技術(shù)，從而避免重大事故的發(fā)生。因此，公路隧道工程項(xiàng)目的施工工作人員必須要嚴(yán)格進(jìn)行管理和控制，結(jié)合實(shí)際狀況實(shí)施對(duì)應(yīng)的開挖支護(hù)技術(shù)，從而保證公路隧道工程項(xiàng)目的安全性和穩(wěn)定性。