隧道工程开挖防护施工技术研究

胡建飞

530125197612082739                                                                          云南兴边路桥工程有限公司

摘要：隧道作为一种重要的基础设施，在现代城市交通、水利、能源等领域发挥着关键作用。随着世界经济的快速发展和人类对资源、环境的需求不断提高，越来越多的隧道工程需要在复杂地形地质条件下进行施工。隧道开挖及支护施工技术是现代隧道工程建设中的一项经常使用到的重要技术。基于此，本文着重要分析了隧道开挖防护技术的应用。

关键词：隧道；开挖防护；施工技术

中图分类号：U415     文献标识码：A

引言

在公路隧道建设过程中，为了能够规避路基坍塌现象，需要通过有效应用支护技术，满足工程施工的各项需求。支护技术能够严格要求支护效率以及稳定性，由于以往常规支护技术难以达到项目发展需求，而超前支护技术能够实现标准支护的目的，使隧道的稳定性、荷载力得到显著提升，达到标准。基于此，在公路隧道工程建设中采用超前支护施工技术利于工程稳定发展。

1 工程概况

某瑞勐高速公路勐捧隧道项目，施工地点位于云南省临沧市镇康县勐捧镇境内，隧道总体走向呈北东南西向，路线穿越三台山而建设。勐捧隧道是瑞丽至孟连高速公路超特长隧道，隧道最大埋深约1385m，为分离式隧道，其中：左洞起讫桩号ZK170+445～ZK182+660，总长12215m；右洞起讫桩号YK170+430～YK182+635，总长12205m。隧道通风方式采用全平导进行纵向分段式通风，设有通风平导及联络送排风道2处，地下风机房2座。平导起讫桩号PDK0+162～PDK6+260长6098m全长12245m，与主洞左线基本平行，平导中线与左测设线间距为37.85m，本项目属于全线段主要控制性工程。隧道进口地形陡峻，洞门型式采用端墙式，出口地形较为平缓，洞门均采用削竹式。

本隧道采用双洞四车道高速公路隧道设计，设计荷载等级为公路Ⅰ级，地震动峰值加速度系数为0.20g，地震设防基本烈度：Ⅷ度。隧道主洞净宽度为11m，净高8.55m，纵坡以隧道中分为人字坡，分为总体及装饰装修、洞口工程、洞身开挖、洞身衬砌、防排水、路面、辅助通道等分部工程。

2 隧道开挖

1）初期支护。待开挖先行导坑后，及时喷射混凝土，实行软弱围岩的封闭处理，并架设钢架，做好临时支护结构。2）喷锚混凝土施工。采用湿喷法将水泥、砂石等材料按设计配合比拌和后，利用混凝土罐车运送至施工现场执行喷射作业，将混凝土喷射频次控制在3～5次，单次喷射时间不超过20min。随后设立钢支撑结构，做好间隙充填。接下来采用凿岩机执行钻孔作业，将组装后的锚杆送入孔内至设计深度，并拧紧螺母，灌注水泥砂浆。3）导坑开挖。沿喷射混凝土的另一侧执行开挖作业，将两侧导坑开挖作业面的上台阶部位错开20m距离，现场开挖形成全断面，落实初期支护闭合作业。4）仰拱施工。在完成初期支护结构施工的基础上，以3m为间隔开展仰拱施工，按左、右半幅分别填充至15m深度，并拆除临时支护结构，按由中部向两侧的顺序完成仰拱混凝土浇筑。5）二次衬砌作业。逐段拆除中隔壁与临时支撑结构后，采用液压衬砌台车执行全断面混凝土浇筑作业，并选用插入式振捣棒对混凝土浇筑部位执行分区振捣，保证混凝土密实度达标，落实后期养护作业。

3 隧道防护施工技术

3.1 中空注浆锚杆施工技术

第一，按照设计图纸的要求，通过测量放线的方法，确定好每根锚杆安装的具体位置，作为钻孔和锚杆安装的依据。第二，在正式施工前，需要对导管孔的深度、孔径、垂直度等进行全面检查，保证达到设计要求后，方可进行锚杆安装。并按照设计要求配制灌浆浆液，配制好的浆液通过电动注浆机注入到锚杆中，控制好注浆的压力，以及注浆的饱满度。保证单管注浆量达到设计标准后，才能进行下部操作。第三，在注浆操作中，达到设计压力后，不能立即停止注浆，还要继续稳压20min左右，以保证注浆的有效性，当进浆量少于注浆终量时，方可结束注浆，以保证每根锚杆孔的浆液量都能达到设计要求。第四，对施工全过程进行检查，注浆质量达标后，对锚杆端头进行处理，最好选择设计的螺帽进行作业，以免发生浆液流失问题。中空注浆锚杆的杆体多由中空壁厚全螺纹组成，在施工中可按照设计要求进行切割，以方便后期使用，齿峰凹槽能够对锚杆起到良好的固力作用。为提升支护效果，在应用此项支护技术时，必须保证锚杆孔的位置、深度、布设形式都能满足设计要求，浆液配制的强度要大于C20。锚杆垫板必须和孔口的混凝土紧密相贴，并加强对锚杆端头的检查和处理，密切观察锚杆端头的变形过程情况，以保证紧固垫板螺帽。第五，锚杆布置形式要符合设计要求，按要求定出锚杆位置，锚杆间距允许误差±150mm，锚杆与岩面基本垂直，严格控制好纵向锚杆的排距是提升中空注浆锚杆支护效果的关键。

3.2 超前支护施工

针对导向墙拱脚外侧区域，在导向墙拱腰以下采用M10浆砌片石回填，拱腰以上回填土石方采用蛙式打夯机进行对称分层夯实，每层夯实厚度不大于0.3m，两侧回填的土面高差不大于0.5m，，以此为后续导向墙的施工创造稳定的基础。通常，导向墙套拱基底地基承载力要求≥250kpa，开挖到位后若不能满足设计要求，为控制其下沉，采用C20片石混凝土进行换填加固。在搭建管棚时，需要根据导向墙作为重要基础开展，基于此，需要充分考虑作业流程角度，起初需要加大管棚位置的测量工作，并关注放样工作，在该过程中，需要对管棚、隧道开挖线之间的间距进行严格的管控，以此减少后续管棚施工的难度。在开展各项测量工作后，需要根据设计方案中的轴线基准作为参考，实施钢拱架的架设，在拱圈位置配备相应数量的孔口套管。为加大钢管打入的精准性，需要对孔口套管的直径进行严格控制，将管棚钢管孔径作为参考，需要孔口套管的直径比其超过2～3cm。在该基础上，需要对各个套管之间的对应位置、彼此间的距离进行明确，以此充分满足准确定位，在此后安装套拱模板。左、右对称浇筑，浇筑过程中保证左、右侧混凝土的高差不能超过60cm，在实施浇筑作业后完成套拱拱顶的合龙工作。在该施工过程中容易出现导向墙下沉，造成套拱导向墙位置发生偏差的质量问题，基于此，可通过辅助应用临时支撑措施进行。浇筑完成后，需要对导向墙套拱覆盖土工布，最少需要进行一周的洒水养护作业，以此保证导向墙套拱混凝土出现外观缺陷的问题，待套拱混凝土强度达到设计强度后，及时进行超前地质预报，最后进行暗洞开挖。

3.3 喷浆支护法

喷浆支护法是一种常用于复杂地形地质条件下的隧道施工方法，特点是将水泥浆液喷射到隧道围岩表面，形成坚固的支护结构。喷浆支护法具有施工速度快、适应性强、经济效益好等优点，广泛应用于隧道、地下洞室等工程建设。喷浆支护法的施工过程如下：首先，在隧道开挖过程中，对开挖面实施即时喷浆，形成初期支护结构。喷浆材料通常为水泥浆液，还可加入速凝剂、纤维等材料以提高支护结构的强度和耐久性。其次，根据地质条件和设计要求，设置锚杆、钢拱架等辅助支护措施，进一步提高围岩的稳定性。最后，在初期支护结构达到一定强度后，进行隧道衬砌施工。喷浆支护法具有以下优点：施工速度快，可实现隧道开挖与支护的同步进行；适应性强，可根据实际地质条件调整喷浆材料和施工参数；经济效益好，喷浆材料成本较低，且施工过程中可减少浪费。然而，喷浆支护法对施工技术要求较高，喷浆过程中需严格控制喷射速度、压力等参数，以确保支护结构的质量。

4 结束语

结合本隧道施工项目实例，围绕隧道支护与开挖作业梳理施工技术要点，本隧道项目采用全断面法（Ⅲ级围岩）、二台阶分部法（Ⅳ级围岩）与三台阶环形开挖预留核心法（Ⅴ级围岩）三种施工方案，加强易坍塌的软弱围岩地段及对埋置较深可能发生岩爆区域的分段治理。施工过程中必须在隧道掌子面前支护断面上现场布设监控量测测点，并按规范要求对隧道断面周边收敛及拱顶下沉情况的动态监控监测和记录，实现对隧道施工质量的有效控制，最终使该项目简化施工工序、减少冗余支护结构、节约人工与耗材使用、降低施工造价与工期，施工效益显著。未来还需结合隧道结构形式与防排水构造条件，引入更加先进新型施工方案，并完善施工质量预防及控制措施编制，为同类隧道施工管理工作提供良好施工经验。

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