路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)的施工要點(diǎn)研究

趙淑紅

濰坊交安公路工程有限公司

1 引言

公路隧道建設(shè)日新月異。為防止施工行為對(duì)周圍環(huán)境造成危害，必須合理應(yīng)用隧道開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)，使公路建設(shè)長(zhǎng)期發(fā)展。公路隧道的施工方法主要有地下開(kāi)挖法和明挖法，其中明挖法是先施工明挖隧道結(jié)構(gòu)，然后回填隧道結(jié)構(gòu)。隧道開(kāi)挖的主要方法是不開(kāi)挖隧道上方的土層，在地下開(kāi)挖和施工隧道結(jié)構(gòu)。隧道開(kāi)挖主要在大斷面和露天條件下進(jìn)行。施工方法簡(jiǎn)單，但土石方量大，對(duì)周圍植被生態(tài)危害嚴(yán)重。對(duì)于埋深較大的隧道，不建議采用開(kāi)挖技術(shù)。山區(qū)公路隧道施工大多采用采礦法施工。其中，爆破錨桿是一種常用的掘進(jìn)方法。

2 路橋隧道工程常見(jiàn)的開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)

2.1 路橋隧道全斷面開(kāi)挖施工技術(shù)

結(jié)合實(shí)際施工情況，沿路橋工程隧道巷道的設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面，操縱鉆孔車等施工機(jī)械設(shè)備，在隧道全斷面施工區(qū)域中開(kāi)展鉆孔、連線作業(yè)，并組織單次爆破成型作業(yè)，再將鉆孔車等施工機(jī)械設(shè)備移動(dòng)至隧道開(kāi)挖面，重復(fù)開(kāi)展上述施工作業(yè)，隨后構(gòu)建初期支護(hù)結(jié)構(gòu)、開(kāi)展隧道二次筑模襯砌作業(yè)，以構(gòu)建起穩(wěn)定的路橋隧道支護(hù)體系。在應(yīng)用全斷面開(kāi)挖施工技術(shù)時(shí)，需要注重結(jié)合實(shí)際施工情況，選擇適當(dāng)?shù)臉蚵匪淼篱_(kāi)挖方式（如護(hù)板全斷面開(kāi)挖方式、掘進(jìn)機(jī)護(hù)板全斷面開(kāi)挖方式等）;明確施工順序，嚴(yán)格遵循技術(shù)應(yīng)用規(guī)范條例組織開(kāi)展施工作業(yè);在選擇鉆孔爆破方式開(kāi)展隧道開(kāi)挖作業(yè)時(shí)，需要在爆破作業(yè)開(kāi)展前做好人員、設(shè)備與材料的清場(chǎng)作業(yè);結(jié)合實(shí)際施工情況，選擇是否在隧道四周圍巖上鋪設(shè)防水隔離層;在二次筑模襯砌作業(yè)環(huán)節(jié)中，組織開(kāi)展混凝土初噴、復(fù)噴作業(yè)，用于提高施工效率;需要在隧道開(kāi)挖一定距離后，同時(shí)開(kāi)展混凝土鋪底作業(yè)。

2.2 路橋隧道臺(tái)階施工技術(shù)

這一技術(shù)的原理為，優(yōu)先對(duì)橋路隧道的上部斷面區(qū)域中組織開(kāi)展開(kāi)挖作業(yè)，并在其上部區(qū)域挖掘至一定距離后開(kāi)展隧道下部斷面開(kāi)挖作業(yè)，并同時(shí)組織上部臺(tái)階、下部臺(tái)階的隧道開(kāi)挖作業(yè)。相較于其他橋路隧道開(kāi)挖施工技術(shù)而言，臺(tái)階施工技術(shù)具有施工效率高、前后作業(yè)干擾小、下部隧道臺(tái)階開(kāi)挖作業(yè)安全系數(shù)高等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，也要根據(jù)不同橋路隧道工程對(duì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合斷面的具體成形時(shí)間要求（路橋隧道圍巖越好、閉合時(shí)間要求越長(zhǎng)），以及隧道上臺(tái)階施工作業(yè)中所配置各類施工機(jī)械設(shè)備對(duì)作業(yè)空間的具體要求，選擇正確的隧道臺(tái)階施工長(zhǎng)度及施工形式。在臺(tái)階長(zhǎng)度大于100m時(shí)，需要應(yīng)用長(zhǎng)臺(tái)階法。在臺(tái)階長(zhǎng)度于10m～15m時(shí)，需要應(yīng)用短臺(tái)階法，即一致而被開(kāi)挖寬度。在臺(tái)階長(zhǎng)度小于3m時(shí)，則需要應(yīng)用微臺(tái)階法。

3 隧道開(kāi)挖

隧道掘進(jìn)的基本原則是減少圍巖的擾動(dòng)，選擇合適的掘進(jìn)方法和方式，在保證圍巖穩(wěn)定的前提下，最大限度地提高掘進(jìn)速度。在選擇開(kāi)挖方法時(shí)，應(yīng)考慮圍巖的地質(zhì)條件及其變化。選擇的方法應(yīng)適應(yīng)地質(zhì)條件及其變化，并保證圍巖的穩(wěn)定性。同時(shí)保證了快速掘進(jìn)，減少了對(duì)圍巖的擾動(dòng)?？拥男纬墒撬淼赖拈_(kāi)挖。對(duì)于開(kāi)挖的隧道斷面，可以區(qū)分以下幾種方法：將計(jì)算斷面分為上部和下部進(jìn)行二次成型。還有一些方法可以通過(guò)弧形導(dǎo)向井提前挖掘臺(tái)階的上部，稱為“臺(tái)階挖掘”。本方法適用于軟弱夾層區(qū)或節(jié)理發(fā)育區(qū)的Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖。步驟可分為長(zhǎng)、短和超短步驟。用步長(zhǎng)法對(duì)其進(jìn)行了修正。這一步使洞的跨度增加了一倍。它主要用于短臺(tái)階開(kāi)挖遇到地面質(zhì)量、水流和工作面塌方的施工現(xiàn)場(chǎng)。第一種方法是利用遇到的圍巖短變形，提高施工安全性。隧道斷面局部開(kāi)挖逐漸形成，一般采用局部開(kāi)挖進(jìn)行部分隧道的預(yù)挖，也可稱為預(yù)挖。最常用的方法有上下掘進(jìn)法、上掘進(jìn)法、單臂掘進(jìn)法和雙壁掘進(jìn)法。

4 公路隧道工程開(kāi)挖支護(hù)施工的具體分析

4.1 混凝土噴射施工

第一，開(kāi)挖隧道結(jié)束后，及時(shí)開(kāi)展混凝土噴射處理，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)閉合圍巖?；炷羾娚涫┕ぶ饕獞?yīng)用混凝土噴射機(jī)開(kāi)展分層操作，完成混凝土噴射處理后必須及時(shí)做好養(yǎng)護(hù)。第二，一般來(lái)說(shuō)，在施工過(guò)程中必須有效黏接圍巖面與噴射混凝土。然而在具體施工中，隧道經(jīng)常出現(xiàn)超挖問(wèn)題，從而加大混凝土噴射施工難度，相應(yīng)增加混凝土噴射施工量。在隧道工程施工過(guò)程中，個(gè)別施工單位可能使用木板和石棉板封蓋大輪廓面的超挖凹坑，同時(shí)開(kāi)展混凝土層噴射作業(yè)，以此來(lái)節(jié)省混凝土噴射材料，減少噴射施工量，但是應(yīng)用此種方式，會(huì)導(dǎo)致支護(hù)和巖層之間存在較大空隙，相應(yīng)增加隧道安全隱患。

4.2 錨桿施工技術(shù)

一般情況下，在選擇錨桿方位時(shí)，需要按照圍巖級(jí)別、風(fēng)化程度、巖層狀態(tài)作為參考依據(jù)，合理布設(shè)錨桿位置。如果隧道工程內(nèi)涉及多個(gè)施工段，就會(huì)導(dǎo)致不同區(qū)域的水文地質(zhì)情況不同，極易產(chǎn)生明顯差異。所以從理論角度看，錨桿布設(shè)的方向、間距與長(zhǎng)度都必須垂直于巖層面，這樣才可以全面發(fā)揮出錨桿的懸吊作用。在施工期間，施工人員必須充分展現(xiàn)出錨桿的組合梁與拱的作用。但是在具體工程實(shí)踐中，多數(shù)設(shè)計(jì)單位與施工企業(yè)隸屬于不同組織機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員只是根據(jù)對(duì)水文地質(zhì)勘測(cè)情況進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，在具體施工中，無(wú)法按照工程實(shí)際地質(zhì)情況實(shí)時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，而建設(shè)單位與監(jiān)理單位只認(rèn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案與圖紙要求，此時(shí)施工企業(yè)也只能按照?qǐng)D紙施工，極易導(dǎo)致初期支護(hù)錨桿無(wú)法按照水文地質(zhì)，對(duì)長(zhǎng)度與間距進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)挖面錨桿過(guò)剩或者不足問(wèn)題。該類問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)施工材料，加大工程建設(shè)成本;同時(shí)無(wú)法發(fā)揮出錨桿的作用力，施工安全風(fēng)險(xiǎn)比較大。

4.3 鋼架施工

鋼框架施工時(shí)，應(yīng)在工廠預(yù)制和焊接鋼框架，以確保每個(gè)鋼框架的尺寸和弧度符合設(shè)計(jì)要求。并用螺栓連接各節(jié)點(diǎn)的連接板端部進(jìn)行焊接。在澆筑鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)檢查內(nèi)部型材的尺寸，并應(yīng)提供沉降，以防止侵入襯砌空間。施工人員采用混凝土突出物填補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)與圍巖之間的空隙，保證了圍巖與支護(hù)的協(xié)調(diào)程度。此外，施工中應(yīng)控制圍巖變形。兩排鋼架采用縱向連接鋼筋連接，連接鋼筋間距限制在1m 以內(nèi)，形成整體受力結(jié)構(gòu)。公路隧道和橋梁施工中常用的施工方法有挖孔法。其中，明挖法基本上是先從地表開(kāi)挖，然后對(duì)露天隧道的施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。這一過(guò)程完成后，隧道結(jié)構(gòu)將再次被覆蓋。地下開(kāi)挖方法基本上是從地面開(kāi)挖隧洞，在施工過(guò)程中不開(kāi)挖隧洞上方的土層。其中，底部開(kāi)挖方法又分為幾種不同的形式。如盾構(gòu)法、礦山法、掘進(jìn)機(jī)法等，以巷道掘進(jìn)為主的明挖法適用于巷道掘進(jìn)。該方法相對(duì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但是，開(kāi)挖可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害，例如破壞植被。因此，對(duì)于埋深較大的隧道，不宜采用露天開(kāi)挖。礦山法主要用于山區(qū)隧道施工，也最常用于道路、橋梁和隧道施工。噴錨施工是最常用的開(kāi)挖方法。

4.4 路橋隧道鋼筋網(wǎng)支護(hù)施工內(nèi)容

鋼筋網(wǎng)與錨桿支護(hù)屬于共同使用的支護(hù)方式。一般來(lái)說(shuō)，錨桿支護(hù)的分布密度較為稀疏，而一些距離錨桿支護(hù)較遠(yuǎn)位置的巖體則穩(wěn)定性相對(duì)較差，而這些位置的巖體也是導(dǎo)致坍塌事故發(fā)生的主要原因。鋼筋網(wǎng)的使用能夠進(jìn)一步提高錨桿支護(hù)的穩(wěn)定作用，解決錨桿支護(hù)所不能固定的盲區(qū)。鋼筋網(wǎng)支護(hù)，主要是指使用鋼筋網(wǎng)來(lái)提升巖土穩(wěn)定性的一種方法，此種方式通常是和錨桿支護(hù)技術(shù)相互結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。對(duì)于錨桿支護(hù)中的錨桿空隙位置來(lái)講，一般應(yīng)用鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)處理，這樣的話，能夠增強(qiáng)巖土的質(zhì)量。當(dāng)對(duì)工作面進(jìn)行開(kāi)挖之后，還需要安裝鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支撐處理，將鋼絲網(wǎng)自身的效果體現(xiàn)出來(lái)，以此確保巖土的強(qiáng)度。在巖土穩(wěn)定性較長(zhǎng)的工程中，還可以適當(dāng)?shù)囊M(jìn)噴射混凝土方法，將混凝土均勻地噴灑到鋼筋網(wǎng)和錨桿接觸位置，提升巖土的安全性。

4.5 提升路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)施工有效性的措施

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)消費(fèi)日益增長(zhǎng)的背景下，對(duì)個(gè)人出行安全也提出了更高的要求。因此，在現(xiàn)階段加強(qiáng)和完善支護(hù)設(shè)計(jì)的施工監(jiān)理開(kāi)挖作為企業(yè)發(fā)展的一部分，不斷完善開(kāi)挖支護(hù)施工方案設(shè)計(jì)中的不足之處，在設(shè)計(jì)過(guò)程中有效地將生成的參數(shù)數(shù)據(jù)與施工人員的綜合素質(zhì)相結(jié)合，以使施工人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠更好地發(fā)揮作用，穩(wěn)步發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、橋梁技術(shù)和隧道掘進(jìn)技術(shù)的飛速發(fā)展，支護(hù)設(shè)計(jì)可以在信息共享、開(kāi)挖過(guò)程、支護(hù)施工階段等各個(gè)分支建立信息系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中記錄了影響這一問(wèn)題的因素，并對(duì)其進(jìn)行了集成和分析。同時(shí)，在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)BIM 軟件在信息系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。一個(gè)三維模型的道路和橋梁隧道更全面的建設(shè)規(guī)劃。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)、山區(qū)橋梁和隧道在應(yīng)用中具有相當(dāng)重要的意義，隧道工程在我國(guó)的建設(shè)中，就不同的建設(shè)地區(qū)和水文等因素的影響達(dá)成了一致意見(jiàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和鉆孔支護(hù)布置。希望本文對(duì)橋梁隧道開(kāi)挖與支護(hù)方法的分析，能為有關(guān)方面所接受，通過(guò)在實(shí)踐中應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，合理地提高我國(guó)隧道橋梁的質(zhì)量。同時(shí)，借鑒西方隧道開(kāi)挖支護(hù)方法的成功經(jīng)驗(yàn)。