隧道工程支护设计理论研究

高燊

湖北广交工程勘察设计有限公司 湖北省武汉市 430100

摘要：近些年来，路桥隧道工程数量逐渐增多，为避免大规模建设的破坏，在路桥隧道工程中合理应用开挖及支护技术已然成为建设行业发展的重要方法之一。其中，路桥隧道工程开挖支护可分为明挖及暗挖两种方式，需要相关施工人员能够结合工程实际需求与地区间地质情况进行择优的选择。

关键词：隧道工程；支护设计；理论研究

引言

挖支护技术作为路桥隧道工程重要的环节之一，对其施工要点的分析应受到相关工作者的高度重视。基于此，本文主要对隧道工程支护设计理论进行分析。

1隧道工程设计施工当中支护参数设计存在的问题

隧道工程设计施工当中支护参数设计存在的问题主要涉及到以下方面具体内容：在对隧道工程设计过程当中，如果按照设计需求来对隧道的载荷进行设计以及深埋浅埋等处理过程中，一定会存在着一些误差或者问题。因为计算方法和计算形式的不同，导致了在计算环节也会存在一定的错误，使得隧道设计过程当中的数据存在一些差异，导致了深埋和浅埋设计过程当中的不科学性的出现。同时也使得隧道工程施工过程中安全隐患大大加强，对整个工程的建造带来不必要的影响。在实际的隧道工程设计施工当中，载荷的要求很高，要求实际的载荷与深埋载荷的关系成相应的倍数，而如果这个相对应的倍数的载荷偏大，那么会使得整个施工方案参数的数据偏大，会造成不小的浪费，而如果载荷偏小，那么也会使得设计实际的参数偏小，对施工之后的安全隐患带来一定的影响，以及对日后的维护带来很严重的隐患。而对于深埋隧道设计过程中存在的问题也有很多，首先在深埋隧道设计过程当中，由于国家所规定的标准规范与实际的等级幅度差别很大，所以导致了施工过程中采用深埋隧道围岩压力计算公式的数据会出现很大的误差。而整个设计过程当中的参数数据也将很大程度的影响在整个设计环节的正确性以及日后施工过程当中整体的安全性能的影响。所以，这一类的问题要加以重视，这样才能减少整个隧道深埋处理当中问题的出现。在实际的施工过程当中，对于深埋隧道设计存在的问题，要进行有效的处理和分析，这样才能保证隧道工程设计施工的效率和安全性能。最后就是在隧道工程设计当中工作人员自身存在的问题。因为隧道工程设计施工当中，载荷的参数与相对应的支护参数是需要进行计算得来的，在计算之前需要进行测量以及各种实际的操作。而有些工作人员的专业知识水平不到位，那么将会使得整个载荷支护参数存在较大的误差。从而导致了整个施工过程当中安全隐患的存在，对整个施工的效率和质量带来极大影响。而有些工作人员的工作水平不够的同时，责任心也不是特别强，在进行实际的隧道工程设计过程当中，往往很容易忽视一些实际因素所带来的问题。使得整个隧道工程设计环节出现的问题比比皆是，对隧道施工设计以及日后的实际施工带来很多的影响，所以这一环节也是需要认真解决的。只有对以上这些问题进行认真的分析和处理，才能保证隧道施工设计环节当中载荷与相对应的支护参数的准确性。

2隧道工程设计施工中荷载与相应的支护参数的管理

隧道工程设计施工中荷载与相应的支护参数的管理主要涉及到以下方面具体内容： 可以对发生问题比较严重的隧道方面进行一定的实时监控，要定期去进行检查。并且借鉴以往的经验来测试出如何对其进行修复，进行加固，来保证人们的生命的财产安全。对于深埋隧道方面首先对周围的岩层方面入手。可以将周围的土质去进行分级，然后再确定隧道的设计，可以从技术手段和结构框架方面去进行一定的安全的指导，从而来保证隧道的安全，保证建立过程中和建立之后的性能方面。可以采用以下几点的方法去对同一断面岩层的硬度和成分不同去进行一定的设计。对于不同的岩层去分等级，对于整个隧道工程的施工建设有着重要的意义，如果岩层不适合去建隧道的话，要去避开。相对较软的一些岩层，不适合建造拱顶。要根据以往的经验算出不同岩层的支撑的力量，以及它的受力分布，根据力学来设计出相关的工程，在可以在保证工程质量和效率的时候去减少成本提高经济效益。

3路桥隧道工程支护施工技术分析

3.1混凝土喷射技术

为从根本上提升路桥隧道工程支护施工的质量，施工人员在喷射混凝土的过程中也应注重围岩结构整体的咬合及镶嵌作用，将裂缝分割的岩块体重新粘结起来，从而更好防止围岩结构的松动，有效减应力相对集中的问题发生。不仅如此，在隧道围岩结构表面产生一定的抗剪力，将围岩始终保持在相对稳定的三轴应力状态下，并使所喷射混凝土结构表面自身刚度对不稳定结构起到稳固及抵抗的作用。不仅如此，在应用其他支护方式的过程中，也可结合混凝土喷射技术，共同承担支护结构的荷载力，避免结构发生变形的情况。京沈客专全线采用了大型机械手湿喷技术，不仅大大加快了喷射速度，也明显保证了喷射混凝土强度，在国内是首条全线推广湿喷技术的大型工程项目。

3.2钢架结构

在路桥隧道工程钢架支护施工的过程中，主要分为两个方面。第一，钢架施工。在钢架加工过程中，加工厂下料分节焊接制成，因此需保证钢架的弧度与尺寸应符合工程设计方案中的具体参数，每节钢架都需要利用连接板连接。钢架安装应严格控制其内部轮廓的尺寸，结合工程的具体需求，预留一定沉降量。不仅如此，钢架与围岩结构之间所产生的空隙利用喷射混凝土填充，保证支护结构与围岩结构之间具有紧密的联系，降低围岩结构的变形几率，以更好的形成整体受力结构。第二，大拱脚钢架设计施工。在对稳定性较差的围岩结构进行施工过程中，为确保开挖下台阶时上台阶机结构稳定，相关工作人员应注重在上台阶结构设置大拱脚钢架，并集合人工修造技术，扩大拱脚。大拱脚钢架施工技术适用于路桥隧道工程中的大多数支护手段，但对于薄层页岩等的地质条件实用性的较差，因此在应用此项施工技术的过程中，需结合工程的具体情况进行选择。

4选取合理的支护设计方案

首先是位移分布分析。过量的位移将会导致顶板的冒落，甚至引起隧道整体跨塌，所以对岩体位移量的分析是很有必要的。由模拟结果可知，锚杆锚索联合支护方式下，隧道发生的最大位移区域主要集中在顶板中央位置，其发生的垂向位移是各种支护方式中最小的。其次是垂直应力分析。由模拟结果可以看出，各个方案的垂直应力分布特点大致相同，最大垂直应力主要分布在距离隧道的边墙一定距离范围。在三种工况中，锚杆锚索联合支护的形式是垂直应力最小的。最后是最大拉应力分析。由模拟结果可知，各个方案的拉应力分布特点大致相同，最大拉应力主要分布在隧道拱顶的中央及底角附近。根据岩层的破坏形式主要为拉应力破坏特性，顶板所受的拉应力将是影响隧道稳定性的重要因素。对模型的数值计算结果可以看出，隧道开挖以后，岩体原有的平衡状态遭到破坏，在隧道周围出现位移变形和松动区，拱顶暴露面中央的岩层受拉最大。锚杆锚索联合支护方式的最大拉应力为3.9922MPa，较传统的锚喷支护下，故该支护方案较安全。

结语

综上可知，通过对隧道工程支护的合理设计，可以缩短施工进度，降低施工难度，节约工程成本，减少不必要的浪费，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

参考文献

［1］张吉明，何文社，刘利玮．地下风机房施工过程中应力应变模拟分析［J］．公路，2017（8）：288－293．

［2］张磊．高速公路隧道地下风机房设计方法研究［D］．成都：西南交通大学，2011