路桥隧道工程开挖支护的施工技术

李宝玺

（山东省公路桥梁建设集团有限公司，山东 济南 250000）

0 引言

路桥隧道工程施工中安全保护是最关键的问题，所以在进行路桥隧道工程施工时需要借助于各种先进的施工技术来保障施工安全。近些年，我国建设施工的发展促进了我国各种施工技术的创新发展，为路桥隧道施工提供了重要的技术支持，但是，在路桥隧道工程发展中，对施工质量的要求也在增加。开挖支护技术是路桥隧道工程施工中常用的一种有效施工技术，采用开挖支护技术可以很好地提高路桥隧道工程开挖安全性，结合施工经验，对开挖支护技术进行创新，开挖支护施工技术水平得到了明显提升，在很大程度上推动了路桥隧道工程的高速发展。

1 开挖支护技术对路桥隧道开挖的作用和价值

1.1 保障隧道开挖的安全

在路桥隧道工程中，很多工程现场在山区地下，施工环境和施工地址非常特殊，一些工程需要在山体中施工，也有一些工程需要在岩石上施工，所以，无法保障隧道工程的安全，在进行隧道开挖的过程中需要通过支护的方式来对隧道的结构进行加固，提高隧道结构的安全性，确保工程施工和施工人员的安全。

1.2 提高围岩的稳定性

在隧道开挖支护施工的过程中，大大提升了隧道内部施工的安全性，同时也加固了隧道周围岩体的稳定性。在很多隧道施工中，施工周期比较长，在进行开挖之后，隧道周围的岩体会受到风化侵蚀的影响，造成岩体稳定性不足，不仅影响到了施工的工期，同时也影响到了施工的安全性。而采用隧道开挖支护施工技术中的混凝土封闭支护方式，可以减少环境对隧道周围岩体的侵蚀，提高围岩的稳定性，保障施工安全。

1.3 保证隧道施工进度

在路桥隧道工程施工中，应用开挖支护技术可以确保施工效率和施工安全。通常情况下，支护技术的应用方法比较多，需要根据施工的实际情况选择合适的支护方式，所以，在进行路桥隧道开挖时要对支护方式进行选择，在对岩体进行支护结构安装之后，还要对安装的情况进行检查，在确保没有安全隐患之后，才可以进行下一步施工，而此过程就是开挖支护技术应用的主要目的，保障隧道结构的稳固性和安全[1]。此外，支护技术加固了隧道结构，施工人员在进行施工时无后顾之忧，在很大程度上提高了隧道开挖的进度和施工效率，在一定程度上节省了一些不必要时间的浪费，提高了整个隧道施工的效率。

2 路桥隧道工程中开挖支护技术的应用

2.1 工程介绍

为了更好地对路桥隧道工程中开挖支护技术的应用，该文以实际隧道工程为例进行了分析和讨论。隧道工程总长4000米左右，采用的是分离形式，埋深的最深处为330米。分析标段是隧道工程的后半段，隧道出口洞门采用的是端墙形式，右线的起讫长度为2000米左右；左端也为2000米。隧道口的埋深控制在了14～53米，所以需要对其加强支护，采用挂网锚喷的方式来进行左右线40米和28米的防护。

2.2 隧道洞身和洞室的开挖

2.2.1 全断面开挖分析

开展全断面开挖作业时，用风钻钻孔机联合多功能台架对岩面进行一次性爆破成型。在进行全断面开挖支护的过程中，还要按照科学的施工流程[2]。首先，要先对需要进行作业施工位置的地质情况进行勘测和分析，在做好充分准备之后，把各种设备运输到施工现场，相关的施工人员也要进场等候施工；施工人员测量断面，并进行划线钻孔，制作爆破炮眼，进行爆破作业，并把爆破后的残渣进行清除；再对施工现场进行安全检查，检查无误后方可进行岩渣运输清除。第二，进行锚杆的设置，喷射混凝土，并对其安全性能进行检测和监控测量，在保证符合施工标准之后进行下一步施工。在此工序中，岩渣的运出要使用侧翻式的装载机和自卸式汽车把废弃的岩渣运输出去。另外，在进行混凝土喷射过程中，要先进行第一次的喷射，之后再对锚支护进行喷射，同时，隧道洞口的支护也要和开挖施工同步进行，这样才可以确保施工进度和安全，具体施工流程如下图1所示。

图1 台阶法施工工艺流程图

2.2.2 台阶开挖分析

因为此次工程施工中使用的是多功能台架和风钻来进行钻孔处理的，下部的台阶可以使用风钻的方式进行钻孔，并进行光面爆破处理。在进行开挖支护施工时利用台阶开挖的方式。在所有的开挖工序结束之后要进行支护施工处理，并进行下半断面的仰拱施工。

2.2.3 弧形导坑预留核心土开挖分析

这种施工方式可以保障施工的安全，在进行施工时需要对上下台阶进行人工风钻打眼，进行光面爆破，然后用挖土机从上断面清楚残渣，下断面的残渣用挖掘机和装载机运输到隧道外；之后，进行开挖，在开挖时要在两榀钢架之内进行开挖[3]。

2.2.4 三台阶七步开挖分析

受到围岩特殊地质的影响，采用的是三台阶七步开发技术来进行钱脉和偏压施工的，由施工人员进行人工风镐开挖，并用装载机进行岩渣的运输，之后，利用卸载汽车把岩渣运输到隧道之外[4]。如果遇到特殊的情况可以选择微振动爆破来进行施工，但是，这种爆破方式会对围岩造成影响，震碎，围岩掉落的风险增加。另外，要利用双侧壁导坑开挖的方式对浅埋段开挖，先进行分段处理，可以分为6段，之后，逐一进行开挖；导坑开挖可以采用台阶开挖法，对导坑距离的设置要在6m～8m，其余的部分可以分成四部分来进行开挖。另外，在进行开挖的过程中，还要利用人工和机械相结合的开挖方式，在需要时也可以选择爆破方法。每个施工流程都要保证开挖的进尺在60cm左右，也就是一榀钢架的实际间距；台阶的开挖长度也要控制在3m～5m。

3 隧道洞身的超前支护施工分析

隧道洞身的超前支护可以选择注浆锚杆和普通锚杆，之后进行超前小导管施工。施工时要根据围岩的登记进行选择性施工，围岩如果是Ⅴ级，超前小导管的距离需要设置为4榀钢架，0.3m左右的环向距离；如果围岩检测为Ⅳ级，要设置成2榀钢架，0.4m左右的环向间距。

3.1 超前小导管分析

该工程使用的外径为42mm，长为3.5m，4.0m，厚为3.5mm的超前小导管。4.0m的小导管把环向间距设置成了30cm左右；使用长度为3.5m的超前小导管，其环间距控制在了40cm左右，并且外插脚的角度在5°～10°。另外，还要对钢管进行处理，保证一端是尖锥状，另一端和加劲箍焊接起来，在钢管尾端1m以上周围的位置做一些压浆孔；用凿岩机进行直径为20mm以内的钻孔，需要比管径稍微大一点即可。之后，把导管和钻孔进行衔接，预留2cm的钢架进行支撑，这样支护体系就施工完毕；最后，只要进行水泥注浆处理后就可以对隧道进行拱部的开挖，并进行混凝土的喷射。

3.2 超前锚杆分析

第一，用风钻进行钻孔处理，并利用台阶上的台架来作为辅助。钻孔时每个孔之间的间距要按照设计方案的要求来设置。第二，钻孔钻杆和结构面要呈现出垂直的状态，并保持一定的距离，钻孔的直径要比钻孔杆的杆径大一些，孔深的误差要控制在50mm以内；在钻孔作业完成之后，要对所钻的孔进行清理，保证每个钻孔的干净清洁。第三，要从钻孔的底部逐渐进行注浆作业，同时，为了避免出现空洞的情况，要先把管取出来，然后把锚杆安装到钻孔内部进行固定。第四，注浆时还要使用专用的注浆机，注浆液的配比也要满足施工设计的要求。第五，在进行浆液注入时，浆液要用多少搅拌多少，并且还要在浆液初凝之前使用完毕，在浆液凝固后不能再次使用。一般情况下，浆液的搅拌量要满足3个孔的需求量，这样可以保证浆液不会在管内凝结起来[5]。第六，要把钢筋网和锚杆焊接起来，形成一个整体，等到浆液凝固后，就可以对锚杆支护的稳定性进行试验检验，无误之后即可。在进行钢筋网施工时，要先在隧道洞外可以进行大面积施工的空地，进行钢筋网的加工成型，之后将隧道洞外的成片钢筋网按照随高就低的方式来进行第一次喷面施工，这里需要注意的是钢筋网铺设时要紧贴出喷面，同时要用冲击孔打浅孔埋膨胀螺栓，把钢筋网固定在碰撞螺栓上，之后，用电焊和锚杆的尾端进行紧密焊接，焊接结束后要对焊接位置的牢固性进行检测，保证焊接的稳定性和牢固性。在对中注浆锚杆进行选择时，要选择25mm×7mm的规格，形成孔之后对其进行高压风清理；然后，用螺母和垫片将锚杆的头部和端头牢牢地链接起来。锚杆成型后，把锚杆插入钻孔中，并把止浆塞插入锚杆尾端和孔口相同的高度。此外，止浆作业施工时注浆的压力也是非常重要的，通常情况下注浆的压力需要控制在0.2MPa～0.5MPa，在这样的压力下进行注浆，直到孔口深处浆液后才可以结束注浆作业。但是，在进行注浆时需要停止半小时以上的注浆作业，那么，在再次开始注浆前，必须用水将管路湿润，在管路润滑之后才可以再进行注浆，这种操作的目的是为了减少黏连问题的发生。最后，对孔口的压力进行检测控制，一般孔口的压力要高于0.4MPa。

3.3 钢筋网和钢架的安装分析

首先，不同的钢架和钢筋网片都要符合施工设计的要求和规范。其次，在钢筋网片运输到现场之后，要由专业的人员来进行安装，可以按照1.5m×1m的规格进行加工处理，并且钢筋网片的搭接长度要控制在20cm以上。此外，在隧道开挖后，还要先在围岩的表面进行第一次混凝土的喷射，厚度要控制在4cm左右，之后再进行一次钢筋网片的铺设，并且在进行安装时还要把露在外面的锚杆点和电焊点进行焊接处理。在进行喷射时需要注意的是要避免出现晃动。另外，根据施工的实际情况和设计要求，在工厂对钢架加工制作结束之后，还要进行详细检查，在保证无误之后放置到存储仓库以备后期使用。在运输钢架时，要用专门的装载机进行运输，人力进行辅助。此外，钢筋网片安装结束之后，还要进行钢架的设置处理，并对钢筋进行定位焊接，最后在进行混凝土喷射处理，喷射的厚度要控制3cm以上。还要用钢筋把钢架之间连接起来，一般情况下，钢架的长度要控制在80cm以内，并按照1.0m的长度来进行环向间隔的控制。钢架的设置位置要在比较坚固的地面上，同时钢架还要和隧道中线之间形成垂直的关系，垂直度、高程和中线都要通过控制和测量之后进行处理，还要把所有的锚杆和钢架焊接到一起，形成一个稳定的开挖支护整体。

4 提升路桥隧道工程开挖支护施工有效性的办法

4.1 加强路桥隧道工程开挖支护监控测量工作

在路桥隧道工程开挖支护施工过程中，要想保障路桥隧道施工的安全和质量，还要加强监控测量工作。施工管理人员要重视隧道工程开挖支护的监控技术，提高隧道施工的安全性，确保施工质量。另外，监控测量还要有针对性和重点内容，例如要对隧道的下沉情况以及隧道周围岩体的位移情况进行重点监控和测量，通过实时动态监控的方式，按照相关的数据来对隧道后期的喷锚支护和混凝土二次衬砌参数信息等进行准确的检测和控制[6]。此外，在进行实时监控时，还要把隧道的沉降速度以及沉降的尺寸进行记录，在进行施工会议上进行讨论，为施工人员合理控制隧道沉降参数的范围，并以这些数据为重要参考，为后期隧道工程开挖支护技术的施工提供依据，也为路桥隧道工程施工目标的实现提供重要基础保障。

4.2 重视开挖支护设计的信息化管理

在路桥隧道工程开挖支护施工过程中要充分利用网络技术和信息化技术，在进行开挖支护设计的过程中，建立起一个专门的信息化管理部门，以此来完成隧道开挖支护设计信息的共享处理。可以把开挖支护施工期间关于工程施工的各种数据信息以及出现的一些问题等录入信息管理系统中，由专业的技术人员来对设计问题进行分析和评估，并从不同角度和方面来对这些问题发生的原因进行分析，并对路桥隧道开挖支护施工影响因素进行整合分析，制定完善的预防方案[7]。另外，在进行开发支护设计的过程中，还要构建信息系统中的BIM系统网，对路桥隧道施工情况建立起三维模型，并在系统中录入实际工程的环境情况、地质情况、施工进度、施工要求等信息；对隧道开挖支护施工流程和各个环节的操作进行模拟分析，提前对可能出现的问题以及影响因素进行分析，制定完善的施工计划和方案，提高施工效率和质量，同时还可以规避实际施工中可能存在的风险，减少施工安全事故和施工成本，提高路桥隧道开挖支护施工的效率和质量。

5 结语

路桥隧道工程施工中的开挖支护技术的重要性是不言而喻的，可以说开挖支护施工技术是保障路桥隧道施工安全的基础，然而，在实际的施工过程中，在采用开挖支护施工技术时没有按照书面的内容和要求，要根据实际的隧道施工环境和施工情况制定合适的开挖支护施工技术，并且还要考虑周围环境、人为因素等不同的影响因素对施工的影响，并对开挖支护技术进行调整和优化，完善施工方案，提高隧道开挖支护施工技术的应用效率和质量，保障路桥隧道施工安全和稳定，为路桥隧道工程施工经济效益和社会效益的实现提供重要的技术保障。