公路隧道施工中支護(hù)技術(shù)及施工要點(diǎn)研究

郭銳

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

隨著我國交通體系逐漸完善，隧道工程數(shù)量逐漸增多，隧道施工需要進(jìn)行地下作業(yè)，容易遇到坍塌風(fēng)險(xiǎn)，易造成嚴(yán)重的安全事故。因此隧道施工需要加強(qiáng)支護(hù)施工控制，提高邊坡的穩(wěn)定性，并注意保護(hù)周圍生態(tài)環(huán)境，合理設(shè)計(jì)施工方案，提高施工的安全性和穩(wěn)定性。錨桿施工技術(shù)、混凝土噴射技術(shù)、立拱架等技術(shù)的應(yīng)用能夠邊施工邊支護(hù)，為施工提供安全穩(wěn)定的條件，尤其適合不良土質(zhì)位置的施工，可保障施工安全。

1 工程概況

本文以黔大東清高速公路第一合同段工程為例，該工程從大方縣東關(guān)鄉(xiāng)至畢節(jié)市金海湖區(qū)野鴨寨村，路線全長17.87km，工程包括互通2處、隧道1個(gè)。工程為高速公路，路基寬24.5m。野鴨寨隧道采取分離式下坡隧道，該隧道工程屬瓦斯隧道，穿越4層煤層，是施工的難點(diǎn)。該工程隧址區(qū)雖然不存在特殊性巖土，主要的不良地質(zhì)現(xiàn)象為：軟弱土層且存在淺埋偏壓情況，可能出現(xiàn)洞內(nèi)和洞頂局部坍塌情況；較破碎灰?guī)r及崩坡積層也存在淺埋和偏壓，可能發(fā)生局部坍塌情況。因此隧道施工中主要支護(hù)技術(shù)十分關(guān)鍵，需要對(duì)施工各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，提高施工安全性和工程穩(wěn)定性?；谠摴こ讨ёo(hù)經(jīng)驗(yàn)，本文總結(jié)了該工程的支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)。

2 隧道工程主要支護(hù)技術(shù)

2.1 錨桿施工技術(shù)

確定錨桿方位時(shí)需研究風(fēng)化程度、圍巖級(jí)別以及巖層狀態(tài)，合理確認(rèn)錨桿位置。隧道工程內(nèi)涉及到很多施工段，因此水文地質(zhì)條件各有不同。因此布設(shè)錨桿的方向、長度和間距要和巖層平面保持垂直，從而充分發(fā)揮出懸吊錨桿作用。施工期間施工人員要充分體現(xiàn)出錨桿組合梁和拱的作用。實(shí)踐期間，需要詳細(xì)勘測(cè)工程現(xiàn)場地質(zhì)條件，進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)。嚴(yán)格按照施工方案施工。

2.2 混凝土噴射技術(shù)

完成隧道開挖施工后，使用混凝土噴射技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)方案在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將圍巖閉合?；炷羾娚涫┕ぶ饕褂脟娚錂C(jī)分層噴射，完成噴射處理后要做到及時(shí)養(yǎng)護(hù)。一般情況下施工期間要保證噴射混凝土和圍巖面充分連接，施工期間隧道工程常出現(xiàn)超挖問題，提高了混凝土噴射難度，且增加了混凝土噴射量。

2.3 鋼架支護(hù)

對(duì)鋼框架支護(hù)施工時(shí)，應(yīng)預(yù)制鋼架，并進(jìn)行鋼框架焊接，保證鋼框架尺寸和弧度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。使用螺栓對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，尤其做好端部的焊接。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)，注意對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，做好沉降預(yù)留[1]。使用混凝土材料進(jìn)行圍巖和鋼結(jié)構(gòu)的填補(bǔ)，充分保證支護(hù)和圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定?？v向連接鋼架應(yīng)控制間距在1m之內(nèi)，保證受力均衡。

2.4 全斷面開挖施工

根據(jù)隧道工程實(shí)際情況和隧道工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行斷面開挖施工，利用鉆孔設(shè)備進(jìn)行鉆孔施工。先根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行爆破，再使用鉆孔設(shè)備進(jìn)行開挖。隨后建立支護(hù)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行襯砌施工，最終形成完整的支護(hù)體系。在全斷面開挖施工中，要注意結(jié)合實(shí)際施工條件，選擇合適的開挖方式，嚴(yán)格遵守施工方案和施工順序施工。

2.5 臺(tái)階施工技術(shù)

臺(tái)階施工技術(shù)中，先進(jìn)行隧道上部斷面的開挖，達(dá)到一定距離后進(jìn)行下部開挖，組織上部和下部臺(tái)階開挖進(jìn)度[2]。這一技術(shù)具有干擾影響小、施工效率高的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)隧道工程的圍巖條件，確認(rèn)閉合時(shí)間，安排合理的施工工序。根據(jù)施工設(shè)備和空間確定臺(tái)階長度，一般情況下臺(tái)階小于3m為微臺(tái)階施工法；臺(tái)階長度10～15m為短臺(tái)階施工法；臺(tái)階長度大于100m為長臺(tái)階施工法。

3 野鴨寨隧道專項(xiàng)施工中支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工流程

圖1為野鴨寨隧道施工流程。

圖1 野鴨寨隧道施工流程

3.2 邊坡開挖

路基成型穩(wěn)定后，按照施工圖紙進(jìn)行隧道仰坡施工。出口洞前為填方，土質(zhì)為堅(jiān)石，可將開挖棄方作為填料。不管是隧道出口還是進(jìn)口，在開挖過程中，先對(duì)邊坡開挖，再進(jìn)行仰坡開挖。先上后下開挖，每挖一級(jí)要進(jìn)行一級(jí)防護(hù)。在坡間平臺(tái)設(shè)置排水溝，在開挖前完成截水溝的開挖，避免積水累積。在進(jìn)口位置設(shè)置抗滑樁，完成開挖仰坡后設(shè)置抗滑樁。完成抗滑樁施工后觀測(cè)仰坡沉降，確定仰坡穩(wěn)定后進(jìn)行隧道工程施工。

3.3 套拱管棚施工

根據(jù)施工圖紙準(zhǔn)確測(cè)量套拱的位置，預(yù)留變形量。在套拱過程中，一起進(jìn)行管棚套管的施工，完成施工且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，進(jìn)行管棚施工。鉆孔時(shí)如果遇到地質(zhì)原因可能造成管棚無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需準(zhǔn)確記錄鉆孔尺寸，并及時(shí)進(jìn)行管棚和注漿的施工[3]。進(jìn)洞后到達(dá)末端但未及設(shè)計(jì)深度，根據(jù)施工記錄尺寸，搭接至少兩個(gè)掘進(jìn)深度的小導(dǎo)管，并進(jìn)行注漿施工。當(dāng)?shù)竭_(dá)管棚末端且達(dá)到設(shè)計(jì)深度，在滿足搭接長度后按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行超前小導(dǎo)管注漿。施工期間，根據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行支護(hù)，避免發(fā)生塌方事故。施工主要使用C25和C40氣密性混凝土，嚴(yán)格按照表1配比配制，充分保證注漿質(zhì)量。

表1 混凝土配比

3.4 支護(hù)施工

支護(hù)施工作為隧道工程重點(diǎn)部分，要嚴(yán)格遵守技術(shù)規(guī)范，提高支護(hù)工程的穩(wěn)定性。由于本工程多為Ⅴ級(jí)圍巖路段，屬于瓦斯地帶。按照設(shè)計(jì)圖的要求，采用環(huán)形預(yù)留核心進(jìn)行開挖，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行支護(hù)。如果巖層完整且堅(jiān)硬，采用光面爆破技術(shù)開挖；如果巖層為泥土或軟石，則采取機(jī)械開挖的方式，避免對(duì)巖體造成過度擾動(dòng)；如果為泥夾石巖層，要利用機(jī)械清理泥土后，再使用鉆孔爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制炮孔間距在40cm±5cm，并控制掏槽眼距離為5cm，嚴(yán)格控制超挖或欠挖問題。施工時(shí)，需將洞內(nèi)的臺(tái)階錯(cuò)開至少3m的間距，將循環(huán)進(jìn)尺距離控制在0.6～2m。支護(hù)施工時(shí)要保證鎖腳安裝質(zhì)量。在噴射4cm混凝土后，安裝型鋼拱架，安裝系統(tǒng)錨桿，重復(fù)噴射混凝土，保證覆蓋型鋼厚度在2cm以上。完成支護(hù)施工后進(jìn)行開挖，將核心土挖出，形成上導(dǎo)坑。在進(jìn)行側(cè)拱和跳槽的開挖時(shí)，同時(shí)做好支護(hù)施工，使用瓦斯隔離板。仰拱二襯施工完成后進(jìn)行全斷面支護(hù)的施工，將支護(hù)距離控制在70m之內(nèi)，預(yù)埋好洞室和構(gòu)件。開挖期間對(duì)欠挖和超挖嚴(yán)格控制，使用混凝土充分填實(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙安裝支護(hù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)瓦斯地層貫通時(shí)，應(yīng)在統(tǒng)一指揮下進(jìn)行施工，當(dāng)兩側(cè)工作面距離50m左右，改為單向開挖施工，工作面不允許停風(fēng)，做好調(diào)整風(fēng)流的準(zhǔn)備。當(dāng)挖掘面風(fēng)流監(jiān)測(cè)到瓦斯?jié)舛刃∮?%時(shí)，可以利用鉆爆法進(jìn)行貫通施工。貫通后調(diào)試通風(fēng)系統(tǒng)，將瓦斯?jié)舛冉档偷?.5%以下才能繼續(xù)施工。

為了控制隧道內(nèi)瓦斯和粉塵的濃度，使用濕鉆技術(shù)鉆孔，鉆孔和爆破后均需要使用清水將巖面潤透。爆破后進(jìn)行瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)，達(dá)到0.5%以下后可進(jìn)洞作業(yè)。若隧道內(nèi)圍巖級(jí)別良好，需要提高施工進(jìn)度，在保證施工質(zhì)量和安全的前提下，根據(jù)現(xiàn)場情況利用上下導(dǎo)坑開挖技術(shù)進(jìn)行施工，將循環(huán)進(jìn)尺控制在2.5～3m。經(jīng)過監(jiān)理方允許后進(jìn)行施工，并密切觀察沉降情況。若施工期間觀測(cè)到圍巖失控跡象，需立即將人員和機(jī)械撤出，并邀請(qǐng)專家進(jìn)行現(xiàn)場評(píng)估，判斷施工的可行性。

3.5 洞內(nèi)支護(hù)

進(jìn)洞后保證通風(fēng)良好，嚴(yán)格控制瓦斯?jié)舛仍?.5%以下。在隧道二襯施工100m后進(jìn)行洞內(nèi)施工，使用上下導(dǎo)坑開挖法，停車帶使用CD開挖法施工。

3.6 回填施工

將上導(dǎo)坑挖開40～50cm左右，可以進(jìn)行仰拱和回填仰拱部分的施工，將循環(huán)進(jìn)尺控制在6m。首先將上導(dǎo)坑鋼支護(hù)鎖腳焊接嚴(yán)密，使用鎖腳鋼花管，按照施工圖要求焊接鎖腳，并注漿處理。在鎖腳位置上牢固焊接型鋼支護(hù)，通過注漿施工和巖體緊密連接，建立開挖仰拱穩(wěn)定的工作面。其次根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙依次進(jìn)行仰拱部分的開挖、噴射混凝土、型鋼初支護(hù)、仰拱預(yù)埋鋼筋。最后對(duì)仰拱拱圈混凝土進(jìn)行澆筑，根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)埋排水管，預(yù)留瓦斯排放孔，并對(duì)仰拱回填混凝土進(jìn)行澆筑。

4 結(jié)語

綜上所述，隧道工程涉及到開挖和地下施工，具有坍塌風(fēng)險(xiǎn)，支護(hù)技術(shù)和支護(hù)體系是保證施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵。現(xiàn)階段隧道施工中主要支護(hù)技術(shù)包括錨桿施工技術(shù)、混凝土噴射技術(shù)、鋼架支護(hù)、全斷面開挖施工、臺(tái)階施工技術(shù)。本文以野鴨寨隧道施工段為例，總結(jié)了支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)，需要以施工方案為依據(jù)，嚴(yán)格控制施工每一道工序，充分保證每一步施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提高邊坡穩(wěn)定性。