道路隧道工程中的超前支护施工技术探析

【前言】道路隧道工程中的超前支护施工技术探析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。根据隧道工程的具体特征和新奥法的基本施工原则，从总的工序上着手，进行施工准备，在根据测量放样实行洞口的防排水工程施工，之后，进行明洞开挖及防护，对于稳定性不强的地段采用超前的管棚施工，掘进洞身之后采取支护措施，进行二次衬砌，保障隧道内部的路面平整，...

摘要：道路隧道工程建设中，针对边坡开挖导致的滑坡现象等需要进行超前支护设计。针对道路隧道施工工程中的超前支护技术进行简要分析，就其设计原理及工艺技术要点进行总结。

关键词：道路隧道工程;超前支护;技术创新

中图分类号：U45文献标识码： A

引言

在公路和铁路工程施工中，隧道工程的开挖是十分常见的施工方式，这在占国土面积70%为山区或丘陵地带的我国来讲表现的更为突出。隧道工程开挖和整个施工过程中，运用超前支护的作业工艺是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于开挖作业的辅助措施的一种可行的方法。这种工艺主要采用超前锚杆或超前小钢管，用于锚固前方围岩和各种其它地质材料，以保证隧道工程开挖的顺利进行并保障作业时的人员和设备的安全。在某些特殊困难地段，更要搭配钢架使用，有时还需注浆加固围岩和堵截水的侵入，以便为顺利施工提供必要的条件。特别是Ⅴ、Ⅳ级围岩施工中的超前支护是保证围岩稳定，开挖施工安全的主要措施，是保证顺利开挖的关键工序。管棚利用导向架，沿着开挖轮廓线，以较小的外插角，在开挖前打入钢管，形成对开挖面前方围岩的预支护（即超前支护）。

根据隧道工程的具体特征和新奥法的基本施工原则，从总的工序上着手，进行施工准备，在根据测量放样实行洞口的防排水工程施工，之后，进行明洞开挖及防护，对于稳定性不强的地段采用超前的管棚施工，掘进洞身之后采取支护措施，进行二次衬砌，保障隧道内部的路面平整，保障隧道岩层的承受能力及稳定性。

一、工程概述

以某隧道为例，分析其地理位置以及地质特征。根据实地研究和勘察分析，表层黄土沟壑纵横，且土质较为松散。黄土的浅埋段的双线长度大约在1203m左右，而断面相对来说比较宽大，开挖的面积大约在162m2左右，跨度为17m，隧道的洞顶覆盖平均厚度在15m左右，存在一定的偏压现象。在大断面黄土隧道的围岩属于湿陷性的黄土围岩，存在部分的滞水现象，稳定性不强。隧道施工需要用20m左右的长管进行棚辅。而其余的例如YK93+877～YK94+470和ZK93+890～ZK94+460则采用超前的小导管进行支护。有效的防治大断面黄土隧道的坍塌和事故发生。

二、超前支护的大管棚和小导管作业

（一）、钻孔和安装管棚

配备管棚跟管钻机，用以保证钻孔成孔率，防止塌孔。钻孔前先检查钻机各部位运转是否正常。洞口土体钻孔时最好采用干钻，防止影响边破稳定。管棚应按设计位置施工，钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根。拱部管棚施工前必须架设拱部管棚施工平台。为保证钻孔方向准确，应运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，钢管接头应错开。作用时各钻孔应做好施工记录。

（二）、超前注浆小导管

1、钻孔的控制

先用红油漆标出小导管的孔位，双排小导管外插角分别为10°和40°。采用液压凿岩机钻孔，钻头采用梅花形钻头，钻头直径应比导管直径大2cm，钻孔钻进要避免钻杆摆动，保证孔位顺直。钻至设计成孔深度后，用吹管将碎渣吹出，避免塌孔。

2、钢管加工

将钢管加工成钢花管，钢管顶部切割加工成尖梭状，使钢管更容易插入孔内，顶管完成后尾段焊接闸阀，闸阀口与注浆管连接。

3、注浆

采用高压注浆泵作业。注浆前应进行现场注浆实验，根据实际情况调整注浆参数，取得钢管棚注浆施工经验。注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆试验，确定合理的注浆参数，作为施工的依据。注浆压力：初压宜控制在0.5～1.0MPa为宜，终压宜控制在2.0MPa。注浆过程中随时检查孔口、邻孔、河沟、覆盖较薄部位有无串浆现象。如发现串浆，立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆作业。

三、超前支护施工技术分析

针对隧道工程的具体步骤和技术分析需要根据实际情况进行一步一步的分析。

隧道开挖后，Ⅳ级、Ⅴ级围岩首先立即初喷3～5cm厚的砼。为保证砼的初期强度，其较高的稠度是必要的，有时亦可在材料中加入适量的早强剂和速凝剂。出碴完毕再按设计要求施作锚、网、钢拱架联合支护，并喷射混凝土至设计厚度。其工艺流程为：施工准备布孔钻孔清孔插入锚杆注入砂浆加垫板、拧紧螺帽、固定杆体结束。

利用简易台车配合风动凿岩机钻孔，锚杆孔位与岩面垂直，与设计孔位偏差不大于100mm，钻孔偏差不大于±50mm。钻孔后用高压风清除孔内石屑，然后安装锚杆，插入长度不小于设计长度的90%。成孔后用高压风清孔后，先将内径4～5mm，壁厚1～1.5mm的软塑料排气管同锚杆一起送入钻孔至孔底，并在孔外留0.5m左右的富余长度，然后将注浆管固定在孔口位置，并将锚杆孔口堵塞，确认排气管畅通后，采用双管排气法注浆，直到排管气不排气或溢出稀浆时停止，拔出排气管，待砂浆达到强度后安装垫板拧紧螺帽。

（一）、围岩稳固

洞身开挖之后要实现围岩的稳固，根据实际情况来看，大断面的黄土隧道围岩条件相对来说比较差，先进行一定的超前管棚或者小导管的施工，在核心部位开始进行开挖和施工，用弱爆破的方式实现预裂爆破，并严格控制用量。施工过程中是必要遵循管超前和弱爆破的原则，加强支护措施，提高测量和监测的密度。在进行施工管棚超前支护技术时，先要进行开挖上不的环形稳固，对上部初期支护之后实现核心土的开挖，然后加强下部的支护技术施工。一般来说，初期的支护技术采用的是锚、网、喷、工字钢联合起来的支护结构以及间距为50cm左右的钢架进行支撑。而系统锚杆采用的是Ф25的中空注浆锚杆。支护技术施工中的锚长为4cm，按照梅花形进行布置，在通过25cm的混凝土实现钢架锁脚锚杆加固，形成系统完善的初期支护和围岩。在实现喷射混凝土的封闭围岩施工之后，可以采用挂网和钢拱进行支撑，再分层进行混凝土喷射，并精确计算设计厚度。

（二）、钢筋网

钢筋网采用HPB235级钢筋加工而成，为方便施工，事先在洞外加工成1×2m的方片，施工时运至工作面进行安装。钢筋网加工制作及安装时应注意对材料进行除锈、去油污、确保钢筋质量符合要求。钢筋网铺设时，应随混凝土初喷面起伏敷设，并与壁面接触紧密，每片钢筋网搭接长度不小于1～2个网眼。钢筋网的节点与锚杆和钢架接头采用点焊的办法焊接牢固，防止喷射混凝土时晃动和变形。

（三）、实施隧道支护

首先在衬砌与喷锚层之间要设置专门的复合防水卷材，通过隧道内水通过排水滤层到墙角，进入盲沟进行积水，然后在采用横向的排水管将其引出。一般来说，盲沟应该设置在排水沟的外层，并固定在喷锚层上，且在原衬砌和衬背土工布排水层之间设置环形的排水盲沟。同时，在衬背面设置隧道防卷材，并在原衬砌层和防水卷材之中设置一定的土工布，当做排水层的缓冲层面，有效的防治柔性的防层在施工中出现的防水失败现象。

（四）、喷射混凝土

为了保护施工环境，喷射混凝土施工时采用湿喷工艺施工。喷射前将岩面的松动石块进行清理，并埋设喷层厚度控制标志钉，每1～2m设一根。混凝土用强制式拌和机，采用电子自动计量、自动上料机上料，严格按设计掺量添加外加剂。拌和料采用混凝土专用输送车运送到作业点。喷射混凝土施工分初喷和复喷二次进行，初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行，以尽早封闭岩面，防止表层剥落。复喷混凝土在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成联合支护体系，以抑制围岩变形。钢架间用混凝土喷平，保护层不得小于4cm。

四、结束语

综上所述，道路隧道工程的超前支护施工具有系统性和复杂性的特征，在进行隧道支护施工前，要对其围岩及水文地质进行深入的研究，通过建立力学模型，采用现代化的科学技术手段进行分析，合理进行支护施工和后期监测，从而有效的防止隧道施工的塌方事故发生。

参考文献

[1]何小伟等．大断面黄土隧道工程超前支护技术措施［J］．城市建设理论研究，2011，(7)．

[2]何思明，李新坡．高切坡半隧道超前支护结构研究［J］．岩石力学与工程学报，2008，(S2)．