道路隧道工程超前支护施工技术分析

道路隧道工程超前支护施工技术分析
发布时间：2021-06-30T14:10:58.987Z 来源：《城镇建设》2021年2月第6期作者：蒲凯
[导读] 软弱围岩地区的开挖具有很大的施工难度，如处理不当很容易出现垮塌现象。

蒲凯
中铁隧道局集团建设有限公司广西南宁 530000
摘要：软弱围岩地区的开挖具有很大的施工难度，如处理不当很容易出现垮塌现象。

超前支护是道路隧道工程中的一项关键施工技术，用于保证开挖工作面稳定，避免软弱破碎围岩受到开挖扰动影响而出现围岩变形与掌子面失稳等安全事故，施工质量直接影响隧道结构安全。

因此，为提高道路隧道施工水准，本文对道路隧道工程中超前支护施工技术的工艺流程进行分析，提出技术应用建议。

关键词：道路隧道工程；超前支护；施工技术；工艺要点
一、道路隧道工程中超前支护施工工艺
1、导向墙施工
在导向墙施工环节，在洞口里程外起拱线下方区域内预留作业平台，在洞口交接部位设置钢架，在明洞衬砌结构外侧安装套拱，要求套拱位置超过轮廓线，将套拱与洞口仰坡面保持紧密贴合状态。

随后，按图纸要求依次安装环内支撑件与外缘钢管，采取焊接工艺，将套拱、外缘钢筋与环内支撑连接成整体性结构，对环向间距和外插角进行测量调整，并在支撑结构上设置导向钢管，在结构中，导向钢管发挥调整对外插角与纠偏的作用。

最后，遵循操作规范安装模板，对模板垂直度与水平度进行测量校正，在壁面均匀涂刷脱模剂，在模板内浇筑适量混凝土，做好混凝土振捣与养护作业。

待混凝土凝结硬化后，拆除边模、顶模与底模板，完成导向墙施工。

2、钻孔
首先，使用脚手管等材料，将洞口两侧作为起始点，向中间部位延伸搭设钻孔平台脚手架，在平台上安装钻机设备，对设备水平位置与固定情况进行检查调整，要求钻杆中心与钻孔中心点保持重合状态。

其次，在导向管内开展隔孔钻孔作业，严格控制钻孔速度与压力值，在钻头钻入一定深度后，可适当提高钻孔压力。

待钻头抵达设计标高后，结束钻进作业，缓慢上提钻杆。

在钻孔过程中，为控制钻孔重量，需要使用倾斜仪等仪器设备，持续对钻进角度与钻机立轴位置进行测量校正，对成孔质量进行检查，将终孔偏斜率控制在合理范围内。

如果出现偏斜问题，则采取相应纠偏措施，必要情况下重新开展钻孔作业。

最后，开展清孔作业，采取高压空气吹入等方式，清除孔底沉渣与孔壁附着的灰尘污渍，在清孔后重复对成孔质量进行检查，确定一切无误后，即可安装管棚钢管。

3、制作管棚与顶入钢管
首先，在制作管棚关节，为改善支护效果，尽可量使用热轧无缝钢管为原材料来制作管棚，根据超前支护验算结果来确定钢管直径与管节长度等参数，以梅花形安装管壁，在尾端以外的部位钻设若干数量孔洞，确保管棚尾端具有止住灌浆的使用功能。

最后，开展孔道扫空作业，清除孔道内残留的灰尘岩渣与杂质。

其次，在顶入钢管环节，根据施工情况，可选择采取人工顶进或是机械顶进方法，采取丝扣方式将各节段钢管进行绑扎连接，交替顶进两种长度不同的钢管节段，将钢管错开距离保持在1m以上，将纵向相同断面的钢管接头数量控制在总量的1/2以内，重复钢管顶进作业，直至管棚安装就位。

最后，在顶进钢管与导向管间隔部位浇灌适量的水泥砂浆，将其静置一段时间，待水泥砂浆凝结硬化后，起到钢管间隙封堵作用，避免在后续注浆过程中出现冒浆问题。

4、注浆加固
在注浆加固环节，首先，选择一处试验段开展注浆试验，根据试验结果对技术方案进行优化调整，准确计算注浆压力、注浆速度等参数的最佳值，在必要情况下变更注浆顺序。

其次，重复进行清孔作业，使用高压水冲洗等方式，清除孔内残余泥浆与杂质，向孔内均匀灌注水泥砂浆，将注浆压力值控制在1.0-2.0MPa区间范围内，根据注浆情况实时调整压力值。

再次，同步开展钢管顶进、钻孔与注浆作业，在各孔洞钻设与钢管顶进完毕后，及时开展注浆加固作业，重复上述步骤至超前支护施工结束，避免出现串浆问题。

最后，清除孔口溢出的浆液，对注浆成果质量进行检查，发现并消除质量隐患，确定质量达标后，结束超前支护施工，开展后续隧道掘进作业。

三、道路隧道工程中超前支护施工技术的应用建议
1、构建超前支护施工力学模型
与其他类型工程项目相比，道路隧道工程施工现场环境较为复杂，在隧道掘进过程中容易出现围岩脱落与塌方等安全事故，对超前支护施工水平有着严格要求。

例如，在超前支护设计阶段，需要全面掌握岩体结构剪切强度、地层结构、水文地质条件、隧道形状特点等信息，在其基础上准确判断隧道超前支护需要，预测后续施工期间可能出现的突发状况。

由于设计难度较大，技术水平要求较高，部分超前支护方案往往存在技术性问题，无法发挥出应有的支护作用。

针对于此，在正式施工前，需要构建超前支护施工力学模型，将所收集工程资料导入模型内，辅助人工开展数据验算、方案审核等任务，帮助技术人员直观了解工程情况与相关数据信息。

例如，在数据验算方面，模型基于运行准则，将导入的数据信息通过特定公式进行计算，避免受人为因素影响出现漏算、重复计算、错算问题。

而在方案审核方面，基于模型开展模拟预演试验，模拟不同工况条件下的隧道超前支护情况，根据模拟结果对方案进行优化调整。

2、隧道洞口开挖质量控制
在隧道洞口开挖环节，为保证施工安全，提前开展地质勘察工作，根据地质勘察报告来制定洞口开挖方案，如采取石方爆破开挖工艺，预留边坡数据和确定坡度数值，在洞口处挖设截水沟等排水设施等。

随后，在隧道洞口部位搭设配套的支护结构，如搭设小导管与管棚的组合支护结构，对结构实际支护力进行验算，检查支护结构的稳固情况，做好超前支护工作。

最后，在洞口开挖过程中，持续对现场施工情况进行监测，监测项目包括隧道拱顶下陷值、支护结构变形位移量等，在必要情况下，对支护结构进行加固处理，或是组织人员设备退场，避免出现人员伤亡。

3、洞身开挖超前支护质量控制
在隧道洞身开挖过程中，如果四周分布的围岩较为软弱，受到施工扰动，容易出现围岩脱落与洞身塌方等安全事故，超前支护结构的支护作用难以得到有效发挥。

因此，在应用超前支护施工技术的前提下，还应采取额外的支护措施，以此来控制隧道支护质量。

首先，对隧道围岩进行稳固处理，在隧道围岩上部与下部结构中分别搭设管棚结构，使用钢护架与锚杆等配件将支护结构进行连接，在隧道内构成
环形支护轮廓，如此，可以消除管棚结构的支护盲区，为隧道内部围岩提供全方位的支护力。

其次，施工人员将钢筋剪裁为特定形状尺寸，紧贴道路隧道结构铺设钢筋网，将钢筋网与隧道壁面进行固定连接，并在钢筋网外侧均匀喷射一层适当厚度的混凝土层，待混凝土凝结硬化后，钢筋网、混凝土层与支护结构将形成整体性结构，起到强化支护效果的作用。

结语：
综上所述，在道路隧道工程建设期间，为预防和减少隧道塌方、围岩松动脱落等安全事故的出现。

因此，施工人员应对超前支护施工技术进行合理应用，深入了解技术工艺流程与操作要点，严格控制各施工环节质量，为道路隧道施工活动的开展创造良好条件。

参考文献：
[1]贺云仁.道路隧道工程中的超前支护施工技术的探讨[J].山西建筑,2017,43(09).
[2]康志鹏.隧道超前支护施工技术研究[J].低碳世界,2017(27).
[3]卢云发.道路隧道工程施工中的超前支护施工技术[J].绿色环保建材,2020(04).。