公路隧道工程开挖支护的施工要点研究

公路隧道工程开挖支护的施工要点研究

陈三生

岳阳市公路桥梁基建总公司 414000

摘要：现阶段，在公路隧道施工建设期间，施工质量和施工质量对于公路施工特征和使用性能有着直接性的影响，基于公路隧道本身具备隐蔽工程量大、作业空间受限以及地质十分复杂等一系列特征，因此使公路隧道工程建设期间面临着诸多的问题。基于公路隧道的大面积应用，隧道施工技术也对于施工人员技术水平提出了非常严格的要求，这就需要加强对其的探究力度，结合实际情况制定出完善的解决对策，以此提升公路隧道工程质量，实现公路发展目标。在本篇文章中，主要分析了公路隧道工程施工中的难点。
关键词：公路隧道工程；施工难点；要点

0前言
当实施公路隧道工程开挖支护施工的前期阶段中，应当深入内部的探究施工环境、施工技术等多项条件，依照工程具体特征和实际情况制定出合理的施工方案，选择规范性的开挖支护方式，从而提升公路隧道工程施工的安全性。基于此，工作人员应当进一步明确公路隧道开挖支护技术要点，明确具体的技术，以此为公路隧道施工安全开展奠定基础。
1、公路隧道施工案例以及特征表现

以某公路隧道工程为例，全长697km，其中隧道为单洞双线隧道，长440m，最大埋深38.2m，最小埋深2m，隧道附近山体起伏明显、基岩裸露，地表大部分是粉土、粉质黏土，下部以凝灰岩、安山岩为主，其中凝灰岩具中等膨胀性,土层分布见表1。隧道区域围岩强度较低、产状破碎、风化严重、富含裂隙水，综合性考虑降水影响，施工时可能出现应力及变形过大等问题。隧道开挖施工要点:①开挖隧道上台阶，每次开挖作业不超过0.6m，及时安装临时钢架进行支护，遇有围岩破碎时需做边墙衬砌。②等到上台阶稳定后，拆除临时钢架，左右交错开挖隧道中台阶，错开距离不超过2m,每次开挖作业不超过1.0m，单侧开挖后及时设置拱架及临时横撑。③待中台阶稳定后实施下台阶及仰拱施工，形成整体后及时进行二次衬砌施工。在公路建设期间，隧道工程是极为重要的一项工程，不过因为隧道的特殊性特征，因此加剧了隧道施工的难度，施工工艺也具备一定程度的复杂性。

图一 土层分布

通过探究来看，隧道施工的特征表现在以下几方面，第一，隧道工程建设过程中存在着诸多的难以预知因素，其中地质条件是影响程度非常大的影响因素。通过调查以往施工工程可以看出，在施工前期阶段中，应当动态性的对地质情况加以勘察，可是目前并没有有效的了解以及控制全部的地质情况，针对于隧道工程建设区域内的泥石流和瓦斯底层等地质预测不到位，完全阻碍了隧道工程的良好开展。第二，结合建设区域的地质变化情况来看，隧道工程直接破坏了原有的地质结构性能，无法提前预支该项区的地质变化情况，是整个隧道施工工程发挥出了巨大的危险程度，为后期埋下了安全隐患，工程的安全性较低。第三，工程各个阶段具备隐蔽性特征，在应用隧道施工技术期间，各个技术环节都有着密切的联系性。当完成了施工环节以后，后期施工工作有效开展，如此一来，后续工作，将对前面施工环节直接覆盖，同时也加剧了工程质量的检验难度，一般情况下，工程建设期间的难题很难及时发现，如此下来，将直接影响到隧道工程的施工质量。
2、公路隧道工程开挖支护施工技术
开挖支护技术在公路隧道施工期间受到的应用程度非常普遍，大多数公路隧道工程建设过程中，周围环境条件是非复杂，在施工期间应当重点考虑地质物理参数、地下水等多项因素，确定合理的开挖方式和支护方式，制定完善的施工方案，保持施工方案的可行性。在建设公路隧道工程的前期阶段中，由专业性强并且经验丰富的地质勘察人员，专门勘察周围环境交通情况和土质情况，经过有效勘查以后，整合数据，获取准确的勘察结果，把数据反馈给设计人员，设计人员依照勘察数据有效制定公路隧道开挖支护计划，开挖支护计划过程中，应当防止对周围围岩结构性能产生不良的影响，以免围岩结构的稳定性下降，当完成方案设计以后，还必须动态性的审核对比，选择最佳的设计方案。公路隧道开挖过程中包含了诸多的方式，分别是台阶法、全断面开挖法，支护技术也包含了很多种，比如混凝土喷射施工技术、锚杆施工技术、超前小导管施工技术，要求高质量的完成公路隧道工程建设工作，就必须进一步确定这些技术的应用要点，按照工程具体特征选取与之相符的开挖支护技术，从而提升施工质量。

3、公路隧道工程施工开挖方案的落实
3.1全断面开挖方式
在全断面开挖期间，是将公路隧道设计轮廓当成基础，逐渐完成爆破成型工作施工，与施工二次衬砌和锚固支护方式相互结合到一起，该方式产生的效果非常好，能够提前判断出支护前段的稳定性，使其符合标准要求，全断面开挖法施工期间采取的大型设备是非常多的，这就需要严格控制隧道长度和施工区段的长度。
3.2台阶法
对于台阶法来讲，是按照上半断面和下半段面以及上中下三个断面的方式有效划分公路隧道，分别开展开挖作业台阶法，能够同时完成各个断面的开挖工作，不过需要严格控制台面距离。台阶法在公路隧道中应用十分普遍，工作人员划分不同开发方式期间，应当从台阶的具体长度考虑问题，从一方面来讲，精准的控制初期支护形成闭合断面的时间，当围岩状态效果不佳的话，就需要适当的缩减支护闭合时间，另外一方面，在上层断面开挖之后过程中以具体情况为主，规范性选择施工设备，假设稳定性较低的话，必须强化施工各个环节的监督控制力度，提高机械设备的性能。
3.3CRD施工方式
CRD施工方式是以分块开挖和分布开挖的施工方式为主，有效的实施隧道大断面开挖施工作业，首先对隧道的一侧进行开挖，做好封闭之后，保持隧道的稳定性，然后在逐渐开始另外一侧的隧道开挖施工作业，并且也必须做好出去之后利用该种方式能够达到隧道初期封闭稳定的支护状态，保障公路隧道的安全性，将该种方式应用于公路隧道中，伴随着开挖推进加以支护，有利于隧道整体作业安全开展。
4、公路隧道工程开挖支护的施工要点
4.1锚杆施工技术的应用要点
工作人员应当从围岩级别、风化程度、岩层状态等多方面进一步确定锚杆的方位，合理布设锚杆位置。当隧道施工段非常多的情况下，就需要分别设置不同施工段的水文地质情况，禁止一味地采取相同的方式，为了发挥出锚杆悬吊的效果，应当使锚杆布设方向间距长度，和岩层面保持垂直性，而且施工期间体现出锚杆组合的组合梁的作用，但是因为部分设计单位和施工单位组织结构不一样，因此考虑的问题也有着诸多的不同之处，设计人员设计方案过程中一昧的考虑水文地质勘察情况，没有加深和施工人员之间的交流力度，导致施工期间不得不依照工程实际地质情况调整和改进设计方案。建设单位和监理单位认可方案和投资，当设计部门没有变更的话不得不根据图纸施工，这样一来，就导致无法依照具体的水文地质情况调整初期支护锚杆的长度和距离，甚至还有可能存在着锚杆过剩的现象。当出现以上问题的话，都会加剧材料和成本的过度消耗，锚杆整体作用力无法体现出来，难以确保隧道工程安全开展，针对于该种现象，就要求设计人员和施工人员加强合作力度，全面设计完善的施工方案。
4.2混凝土喷射施工
当完成隧道开挖以后，对混凝土喷射期间应当处于规定期限内闭合围岩，施工时一般是采取混凝土喷射机分层开展喷射作业，喷射以后及时采取混凝土养护方式，在施工期间加深喷射混凝土和围岩面之间的结合程度，当施工中存在着超挖问题的话，将会增加混凝土喷射的难度，而且使用的喷射混凝土用量也随之增加，个别单位在隧道工程施工期间可能使用木板、石棉板等材料封堵超挖的位置，然后喷射混凝土，该项方式虽然能够减少混凝土的具体喷射量，节省成本输出，不过也会因为喷射混凝土和围岩之间存在缝隙而影响到稳定性的提升，为后期埋下安全隐患。
4.3超前小导管施工
该项技术是应用无缝钢管加工成小导管加以安装，使用水泥浆液填充围岩空隙，确保开挖之后的隧道开挖面和围岩层相互整合到一起，成为完善的整体，可是在具体施工期间，一般忽视了注浆工序的制定，在安装小导管的前期阶段中，需要使用砂浆填充导管形成钢管混凝土结构，有的施工企业没有注浆直接对小导管加以安装，这就导致小导管难以发挥出该项技术的作用，在开挖期间出现了围岩松垮现象以及塌陷事故。

4.4钢架和大拱脚钢架支护施工要点

其次，制定合理的大骨脚钢架设计方案，采取正台阶施工方式，破碎处理围岩，大拱脚钢架施工主要是在开挖上台阶以后修凿大拱脚，采取相关的方式加工拱架支立，完成混凝土喷射工作，在大拱脚施工中，必须依照实际情况选择合理的支护技术，通常在黄土质等有着良好稳定性的地质类应用该项技术，大拱脚钢架支护施工技术应用效果不佳，这主要是因为在开挖上台阶以后，需要为大拱脚预留出相应的修复时间，当支护力度不足的话，将会增加围岩稳定性缺失等安全事故出现概率。在设计隧道过程中，设计人员为了强化软弱围岩支护效果，可能会采取该项方式，但是不合理的应用将会加剧材料的消耗，为后期埋下严峻安全隐患。所以相关单位务必加强地质勘查力度，严格审核设计图纸。首先，钢架支护施工。在加工厂焊接制作钢架，使每一节下料分节与设计要求中的尺寸和规格相一致，将每节的两段焊接在连接板上，使用螺丝紧固连接点的连接板，依照标准要求安装钢架，预留沉降量，利用喷射混凝土密度有效的填充围岩和钢架的空隙，使支护与围岩结构相互结合到一起，增强围岩结构的稳定性。

4.5挂钢筋网
一般来讲，钢筋网和锚杆相互连接到一起加以应用，因为锚杆设置有在相应的距离，锚杆约束作用之间的土体处于非常薄弱的状态，出现塌陷事故的概率非常高，所以使用钢筋网连接锚杆之间的距离保持稳定性是非常重要的，能够使松散的沿土块处于三轴应力状态。
4.6钢支撑
应用支撑结构自身的高度、保持岩土体稳定性的方式是钢支撑，能够实现控制沿土体变形的目的，在工作面开挖完成以后，按照设计间距安装钢支撑，将整体作用发挥出来，起到稳定岩土体的效果，在岩土体自身稳定性非常差的地层通常是采取钢支撑和型钢的形式，表现为两方面，分别是钢筋制作的格栅、钢架结构和型钢制作的工字钢支撑。为了确保岩土体的稳定性，应当混合应用喷射混凝土锚杆、钢筋网等。

4.7防水施工质量控制要点  

首先，在围护结构施工期间，需要遵循标准的要求开展围护结构施工作业，开挖基坑时，必须防止因为基坑变形过大而对围护结构硂本身特别是砼浇注初期强度非常低的情况下产生不良的影响。其次，依照设计要求精心设计防水方案，做好施工工作，强化主体结构变形缝、施工缝、后浇带、车站与附属接口处的防水力度。在防水施工期间，从控制缝附近的混凝土密实度、防水材料质量缝面清理等多方面入手，从一定程度上提升防水工作质量，掌握好桩间要点，保障外包防水板在施工以后的封闭性。从实际情况来看，因为工程为全面开工施工场地，具备复杂性和繁琐性的特征，存在着各工序分层作业现象，完成防水层施工以后经常受损，使防水质量得不到保障，基于此，就需要结合实际情况引进完善的技术措施，加强各方面的重视程度，从而确保防水的质量。另外，制定健全完善的防水施工管理体系，为了确保施工安全性，加深施工组织管理以及工序技术的衔接，施工期间落实部门岗位责任制的基础上还需要实行领导以及管理人员工地值班制度。

5、结语
从以上论述来看，伴随着社会经济的不断发展，公路工程运行进程逐渐加快，项目数量与之增多，同时也对于工程建设安全和质量提出了十分严格的要求，特别是在隧道工程施工期间，因为属于地下工程，本身面临着十分严峻的安全风险性，这就需要对开挖支护技术规范性应用，掌握术各项要点，在确保工程安全开展的基础上提升施工质量，将施工单位经济效益发挥到最大化。

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