高速公路隧道洞口支護技術分析

劉肖弟

（江西省交通工程集團有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

高速公路隧道為現(xiàn)代交通基礎設施的重要組成部分，其安全和可靠性對于保障道路交通的順暢運行具有關鍵意義。隧道洞口作為隧道系統(tǒng)的入口和出口，處于地表和地下的過渡區(qū)域，承受著地質條件的復雜性和外界環(huán)境的多變性。因此，對隧道洞口進行有效的支護是確保隧道結構穩(wěn)定性、保護洞口開挖面和提高交通安全的關鍵環(huán)節(jié)。

1 高速公路洞口隧道施工特點分析

首先，施工環(huán)境較差，由于地下工程的特殊性，施工現(xiàn)場空間有限，質量和安全方面的要求較高。同時，地質、水文、巖石結構和土壤條件等因素增加了出現(xiàn)安全事故的風險，嚴重威脅到工程項目的順利進行。此外，與傳統(tǒng)公路項目相比，隧道工程的施工工序繁多，施工技術要求較高，各個工序之間相互影響，容易出現(xiàn)同一時間多個工序同時進行的情況，增加了現(xiàn)場施工的難度。

其次，施工風險較高。高速公路隧道工程是一項復雜的綜合性工程，涉及的施工內容繁多，而隧道內部空間的可見度較低，許多施工因素無法預見，容易導致嚴重的質量和安全問題，威脅施工人員的生命安全，同時也給企業(yè)帶來較大的經濟損失[1]。

2 超前支護施工技術

某高速公路項目建設在山區(qū)地帶，包含4 座隧道，總計長度為1.3km。對現(xiàn)場的地質條件勘測發(fā)現(xiàn)，圍巖類型比較多，地質條件較為復雜，對高速公路隧道工程項目建設實施的速度和質量有極大的影響?？紤]到施工效果，采用超前支護施工技術進行施工，操作內容如下。

2.1 超前長管棚施工

對于此次工程項目來說，超前管棚支護方式應用的是φ108×6mm 的無縫鋼管材料進行施工，各個管棚環(huán)向間隔40cm。為了使鉆孔作業(yè)符合要求，各個結構施工順利地完成，應在明洞襯砌設置70cm 厚、長2.0m 的C30 鋼架混凝土套拱結構。但是在現(xiàn)場施工中，容易發(fā)生質量偏差，應將誤差控制在1～3°。該項目中隧道左右兩線進口超前管棚支護長度為30m，出口為40m，以達到現(xiàn)場支撐的效果和標準。該工超前長管棚施工流程見圖1。

圖1 超前長管棚施工流程圖

2.1.1 隧道洞口套拱施工

在進行明洞的臺階開挖作業(yè)后，對現(xiàn)場洞口仰坡的危石等雜物進行徹底清理。首先，按照設計方案標準，加強邊仰坡結構的支護施工。這可以采用錨噴支護的方式進行施工，確保邊仰坡的穩(wěn)定性。接下來，進行混凝土套拱結構的施工。在套拱施工和導向管安裝過程中，要加強定位精度控制，確保鋼管的位置和方向符合設計標準。為了固定套拱結構和導向管，可以使用直徑為14mm 的鋼筋進行固定處理。鋼筋與孔口管和工字鋼穩(wěn)定連接，并確保焊縫的長度為直徑的5 倍以上。此外，在沒有孔口管的鋼拱架上，可以利用直徑為22mm 的縱向鋼筋進行連接，保證鋼筋之間的間距為環(huán)向100cm。為了保證鉆孔和注漿作業(yè)的有序開展，在明洞開挖施工時，需要預留作業(yè)平臺。該作業(yè)平臺要符合管棚、套拱等的施工標準要求，以便進行后續(xù)的施工作業(yè)。

2.1.2 隧道洞口鉆孔

鉆孔作業(yè)前預埋導向管，并根據(jù)從下到上的順序，用導向管鉆進逐步進行，過程中應對速度加強控制，以免對結構施工造成不利影響。在現(xiàn)場施工中應用全站儀進行檢測和控制，鉆孔作業(yè)質量符合要求，空斜率在1/2000 以內，且每完成一次鉆孔之后，使用鋼管開始頂進施工，快速完成現(xiàn)場注漿施工，有序地組織開展鉆孔作業(yè)。鉆進工作中加強質量監(jiān)督檢測，使偏斜度始終符合工程的要求，如果發(fā)現(xiàn)偏差不合格，立即采取措施調整處理，使深度、方向等安裝精度全都符合工程的要求，以免給工程質量和效果帶來負面影響。一般來說，現(xiàn)場施工中，左右兩側應同時進行施工作業(yè)，在該項目中，左側1 號孔鉆孔作業(yè)之后，鉆機移動到右側51 號鉆進施工，同時進行1 號孔注漿作業(yè)，注漿結束后，51 號孔鉆進完成。然后，把鉆機移動到2 號孔，同時開展右側51 號孔注漿，按照該順序逐一完成各個孔位的鉆進、注漿施工。在鉆進環(huán)節(jié)，如果存在塌孔、卡鉆等情況，立即采取補漿處理措施，合格后再次鉆進施工。

2.1.3 隧道洞口清孔

在鉆孔結束后，對鉆孔位置進行清孔處理是非常重要的一步。清孔的目的是徹底清除鉆孔內部的雜質和浮渣，確?？椎缀涂妆诘母蓛艉凸饣?。這樣可以有效防止堵孔問題，并保證后續(xù)的注漿作業(yè)順利進行。清孔處理一般采用高壓風進行，高壓風通過噴射高壓氣流，將孔底和孔壁的雜質、浮渣吹除，且具有強大的沖擊力和吹掃能力，能夠將鉆孔中的雜質迅速清除，確?？讖胶涂咨畹臏蚀_度。

清孔處理需要注意以下幾點：首先，選擇適當?shù)那蹇坠ぞ吆蛧娮?，根?jù)鉆孔的直徑和深度進行選擇，以確保清潔效果。其次，控制清孔的風壓和噴射角度，使其能夠充分覆蓋整個鉆孔表面，并有效清除雜質。同時，清孔時要注意操作安全，穿戴好個人防護裝備，避免被飛濺的雜質傷害。清孔處理的結果應該符合設計要求，孔徑和孔深應與設計標準一致。只有在清潔的孔底和孔壁上進行后續(xù)的注漿作業(yè)，才能保證注漿材料的充分滲透和固化，從而增強地基的穩(wěn)定性和承載能力[2]。

2.1.4 管棚制作及安裝

現(xiàn)場施工中，長管棚的制作尤為重要，分節(jié)段進行制作和安裝施工，鋼管接頭應用15cm 長度的絲扣進行連接，達到穩(wěn)定、嚴密性的標準。在現(xiàn)場施工中做好各項記錄工作，執(zhí)行工藝方案的要求，各個結構部分的施工效果合格，以免產生質量缺陷。

2.1.5 隧道洞口注漿

上述各項工作結束后，開始現(xiàn)場注漿施工。注漿液的質量加強控制，各項參數(shù)檢測合格，水灰比為1∶1，注漿開始時壓力為1.0MPa，最終注漿壓力為2.0～2.5MPa。選擇合適的注漿機開展現(xiàn)場高壓注漿作業(yè)，加強注漿壓力、注漿量的控制，并且在結束之后，及時清理現(xiàn)場管道內殘留的漿液，防止影響工程的質量。

2.2 超前小導管施工

施工方法是開啟風動鑿巖機開展現(xiàn)場作業(yè)，通過人工方式安裝小導管，與鋼架結構穩(wěn)定地連接，采取焊接的方式固定處理，小導管的外插角為12°，通過注漿泵開展現(xiàn)場注入作業(yè)，壓力達到0.5～1.0MPa；施工現(xiàn)場地下水含量較高的情況下，注入水泥-水玻璃漿液，水灰比為1∶1，水泥和水玻璃配比按照1∶0.5 設置，注漿壓力符合要求。小導管由專業(yè)廠家生產加工制造，前部制作為尖錐形式，并間隔15cm 在孔壁上交錯打出8cm 直徑的小孔，但是距離端部500mm 的范圍內部打孔。鉆孔工作全部結束后，執(zhí)行設計方案的要求，將小導管插入孔內，如果圍巖穩(wěn)定性比較差，應用鑿巖機等設備打入內部，插入深度合格，并且通過焊接方式連接形成整體的結構。注漿作業(yè)之前，噴射5～10cm 的漿液進行現(xiàn)場掌子面的封閉處理，單孔注漿施工符合設計要求后即可停止注漿施工作業(yè)。注漿環(huán)節(jié)，根據(jù)試驗參數(shù)進行現(xiàn)場的質量檢測，加強注漿環(huán)節(jié)施工記錄工作，及時改進注漿作業(yè)的參數(shù)，確保注漿支護作業(yè)的施工質量合格，支護結構具備較高的穩(wěn)定性和安全性。

2.3 隧道洞口超前錨桿施工

第一，現(xiàn)場進行測量放樣。根據(jù)設計方案的要求進行現(xiàn)場開挖面的中線、標高測量，并做好標記工作，使用油漆繪制出開挖輪廓線，確定錨桿孔位，其偏差應在50mm 以內。

第二，鉆孔。根據(jù)工程施工需要，應用50mm 的大鉆頭風槍鉆孔施工，應符合設計深度要求，并把現(xiàn)場存在的殘渣、水等清理干凈。

第三，超前錨桿安裝。把早強錨固劑藥卷放入水中，達到軟化的效果之后取出，并將其塞入孔內，深度在1/2 左右。注漿環(huán)節(jié)應把注漿管插入孔底50～100mm，逐步進行灌漿施工，且孔內的水全部排出，灌漿作業(yè)過程中，壓力設定在0.4MPa 左右。錨桿安裝作業(yè)階段，應用鐵錘捶打的方法插入錨桿內，進入孔底，且孔口有漿液溢出為合格。

第四，錨桿尾部與環(huán)向鋼筋、鋼架采取焊接方式連接，形成整體的結構，結構具備較高的穩(wěn)定性和安全性。在焊接過程中，搭接長度尺寸應在1m 以上，插入孔內的深度應符合工程的要求，縱向間隔距離應完全合格。在超前錨桿和鋼架共同支護作業(yè)中，先進行鋼架的安裝，然后穿越鋼架腹部鉆孔，并設置錨桿結構，以達到連接整體性的效果[3]。

2.4 隧道洞口沉降觀測

在高速公路隧道洞口施工時、施工后進行沉降監(jiān)測是非常重要的工作，加強現(xiàn)場監(jiān)控測量，對于提高工程的質量和安全有著重要的意義。利用現(xiàn)場監(jiān)控測量工作，能夠隨時掌握圍巖與支護結構的運行狀態(tài)，為現(xiàn)場施工起到指導性的作用。隧道開挖作業(yè)前，規(guī)定部位上設置觀測點位，隨時掌握現(xiàn)場的沉降量情況，明確相應標準和規(guī)范，提高隧道施工的總體質量。在公路隧道現(xiàn)場沉降觀測中，加強圍巖變形、地表沉降、支護狀態(tài)等方面觀測，同時，還要測量斷面間距、測點位置等，都符合設計標準和國家規(guī)范。通過掌握的各項數(shù)據(jù)，繪制位移開挖面與曲線面，為施工提供指導性作用。

3 公路隧道洞口的超前支護施工要點分析

第一，在施工前，必須進行全面詳細的勘查和調查，包括洞口地質情況、水文條件、地下管線等。這樣可以全面了解洞口支護面臨的地質和環(huán)境風險，并制訂相應的支護方案。通過勘查和調查，預測可能遇到的問題，并提前采取措施進行預防和處理。

第二，施工現(xiàn)場的安全是至關重要的。在施工前，需要進行詳細的安全評估和風險分析，以確保施工人員的安全。針對可能存在的危險因素，應采取相應的安全措施，配備必要的安全設備和防護措施，并嚴格遵守施工現(xiàn)場的安全規(guī)范和標準。

第三，施工人員應熟悉洞口支護技術和相應的施工工藝，需要具備安全施工和操作的能力。必要時，應進行培訓，提高施工人員的技能水平。通過培訓和技能提升，可以確保施工的質量和效率，減少錯誤和事故的發(fā)生。

第四，為確保洞口超前支護施工的順利進行，需要進行嚴格的監(jiān)督和管理，特別是在施工進度、施工質量和材料使用方面。首先，制訂詳細的施工計劃和施工方案是至關重要的。施工計劃應合理安排各個施工階段的時間和資源，并考慮可能的風險因素。施工方案應明確具體的施工步驟、工藝要求和質量控制措施，以確保施工按照預定的計劃進行。其次，需要進行嚴格的監(jiān)督和管理，對施工進度、施工質量和材料使用進行監(jiān)測和檢查。施工進度應及時記錄和更新，確保按照計劃進行，及時發(fā)現(xiàn)和解決施工延誤的問題。施工質量應進行抽樣檢測和現(xiàn)場驗收，確保施工質量符合相關標準和要求。材料使用應進行臺賬管理，確保合理使用和消耗，杜絕浪費和不合規(guī)的情況。此外，還需要建立有效的溝通機制，保持與施工人員和相關部門的良好溝通與協(xié)作，及時了解施工情況和解決問題。必要時，可以組織專家進行現(xiàn)場指導和技術支持，提供必要的技術咨詢和解決方案[4]。

第五，在洞口超前支護施工過程中，環(huán)境保護至關重要。為防止出現(xiàn)土壤侵蝕、水土流失等環(huán)境問題，需要采取相應的措施。首先，應在施工現(xiàn)場周圍設置有效的防護措施，如搭建防護網(wǎng)、設置擋土墻等。同時，合理規(guī)劃施工工序，避免大面積的露天施工，減少對土壤的擾動。其次，施工過程中需要采取措施妥善處理和處置產生的廢棄物和污水。廢棄物應進行分類、收集和儲存，定期進行集中處理或交由專業(yè)機構進行處置。污水則應通過沉淀池、過濾裝置等進行預處理后再排放，確保達到排放標準，避免對水環(huán)境造成污染。最后，應加強對施工人員的環(huán)境保護意識培養(yǎng)和教育，使其明確環(huán)境保護的重要性，并嚴格執(zhí)行相關環(huán)保規(guī)定和操作規(guī)程。監(jiān)測施工現(xiàn)場的環(huán)境狀況，定期進行環(huán)境檢測和評估，及時發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境問題，保護周圍的生態(tài)環(huán)境[5]。

4 結語

隨著交通運輸需求的不斷增長和隧道工程的不斷發(fā)展，高速公路隧道洞口支護技術的研究和應用具有重要的意義。結合實例分析當前常見的洞口支護技術，并重點分析其在保障隧道結構穩(wěn)定性、保護洞口開挖面方面的作用。盡管洞口支護技術取得了顯著的進展，但仍然面臨著一些挑戰(zhàn)，如復雜地質條件和地下水環(huán)境等。因此，進一步深入研究和探索新的洞口支護技術，并加強施工現(xiàn)場的控制，對提升項目建設進度與質量有積極作用。