隧道工程开挖支护技术分析

辛 丙 辉

(山西远方路桥(集团)有限责任公司，山西 大同 037006)

0 引言

当代交通的快速发展，促进了隧道工程的建设，在近些年对隧道施工技术的广泛应用更是促进了隧道理论和施工工艺的发展。然隧道施工的环境复杂，稍有不慎便会引起工程事故，造成人员伤亡。为此，越来越多的专家学者投入大量精力对隧道在施工过程中的稳定性进行研究分析，提出了许多新的施工工艺。以下对隧道施工中的开挖支护技术进行简单的介绍和分析。

1 隧道工程开挖支护的类型

由于地质条件的不同造成隧道工程的施工环境复杂多样，因此在隧道的施工中对各类支护器材和施工工艺都有着较高的要求。随着近些年隧道施工技术的快速发展，隧道的支护器材也得到了不断的改善。目前常见的支护方式主要有锚杆、钢架、超前小导管和混凝土喷射。

1.1 锚杆

锚杆作为支护工具，主要是对破碎岩石或岩层进行局部的加固，是连接稳定岩层和不稳定岩层时常用到的支护方法。施工时需确保锚杆与岩层间连接的可靠性。为防止岩层局部应力过大造成锚杆脱落现象，通常会在锚杆端部安装垫板以降低应力集度。目前工程中常用的锚杆类型为普通砂浆、自进式、水泥药卷和预应力锚杆。

1.2 钢架

当遇到破坏情况较为严重的岩层时，锚杆便不再适用。而为了避免破碎的围岩块对施工人员带来生命危险，就必须确保稳定这些围岩。此时便会使用钢架对隧道进行支护。支护时一般通过钢架的安装将钢架与其周边的围岩进行紧密连接，而在钢架与围岩的空隙处采用预制的混凝土楔形来进行固定。这样处理就可以使隧道中的围岩处于一个较为稳定的状态，保证了施工环境的安全性，大大减少了工程事故的发生。

1.3 超前小导管

对软弱破碎带、浅埋段及洞口偏压段通常采用超前小导管进行支护。小导管如图1所示。材料一般选用无缝钢管，前段为尖锥状。在支护施工时对超前小导管进行注浆，浆液凝固后会将原来松散的颗粒连接为一个稳定式整体，改善了原来围岩较为破碎的状况，提高了围岩的稳定性。从而保证开挖作业的顺利进行。

1.4 混凝土喷射

对围岩进行混凝土喷射是为了使围岩处于一个密闭的环境中，防止在施工过程中由于开挖面的风化作用造成围岩的不稳定。是为了保证岩层自身的稳定性而采取的防护措施。而混凝土的强度等级一般不低于C25，且应满足后期强度要求并与围岩具有较好的粘结强度。还应具备一定的早期强度，阻止围岩碎块的脱落。

2 隧道开挖工程的施工要点

2.1 锚杆施工技术要点

锚杆支护是隧道开挖支护的重点。在隧道开挖后需尽快进行锚杆的安设作业，加固隧道坑道的稳定。一般施工工序为：施工前准备、测定孔位、钻孔、安插锚杆及安装垫板。施工前的准备阶段主要是制作锚杆，一般选用螺纹钢筋来进行锚杆制作，并需要对钢筋尾部进行处理。在尾部处理后需要注意将锚杆的杆件进行调整，确保锚杆呈直线。在锚杆制作完成后需确定锚杆的位置，在实际的施工中往往需要根据当地的实际地质情况和岩层的状况对锚杆位置进行合理的设置。由于地质情况的复杂多样，为充分发挥锚杆的连接作用，必须确保锚杆与岩层面垂直连接。在布置安装完锚杆后需要在锚杆端部设置垫板，垫板是将锚杆与混凝土进行紧密连接的重要保证。为此，需对垫板的安装质量进行控制，施工中应确保垫板与岩层表面接触的紧密性。在将垫板的螺丝拧紧后还应切除多余的锚杆，并在螺丝处进行封堵确保表面平整，方便之后对防水板进行铺设。在施工过程中若发现锚杆的布置不合理可进行适当的调整，防止因为锚杆不足为施工过程带来安全隐患。

2.2 钢架施工技术要点

由于钢架是在工厂分节预制的，因此尺寸的精度可以得到有效的保证。而在现场进行钢架连接施工时要注意对钢架的内轮廓进行严格控制，需对钢架两拱脚处的基础进行检测，确保基础的牢固性，若基础承载能力不够可采用加设钢垫板、浇筑混凝土等手段对基础进行处理，防止基础的不均匀沉降影响隧道的后期施工。同时为满足隧道内净空的要求，可预留出钢架的沉降量。在对钢架安装时要确保钢架轴线与平面的垂直关系。钢架和围岩之间的空隙可采用喷射混凝土的方法进行密实地填充，以制约围岩的变形。

2.3 超前小导管施工技术

在实际施工中采用超前小导管进行施工时常常会忽略对超前小导管进行注浆。值得一提的是超前小导管之所以能够加固围岩全凭借注浆凝固后与原岩层形成的牢固连接。因此采用超前小导管进行施工通常达不到预定的功能要求，严重者还会导致在隧道施工过程中发生岩壁的坍塌，对施工人员的生命造成极大地威胁。

2.4 喷射混凝土施工技术

采用喷射混凝土对隧道进行施工时，需注意在隧道开挖后要及时喷射混凝土，使开挖面的围岩及早处于封闭的环境中，防止风化作用降低围岩本身的稳定性。并在混凝土喷射完成后及时地对混凝土进行养护，防止施工过程的不规范影响隧道支护施工的质量。此外，施工现场中开挖的围岩轮廓并不整齐。而为了保证开挖面的平整度，施工人员经常采用棉板、木板等材料对凹面进行遮盖、填充以实现平整度的要求。这就导致施工中很难对支护进行严格的把控。为后期隧道的施工和正常使用带来了极大的安全隐患，不利于隧道的运营。

3 对隧道开挖支护技术施工的建议

隧道开挖防护技术的发展和应用有利于保证洞口岩层的稳定性，为施工人员的生命安全增添一道保险。然而不规范的施工和不恰当的处理方式已经严重影响了支护的实际功效，给施工和驾驶人员带来了生命的威胁。对此，特提出以下意见望各位同行指教。

3.1 确保支护工具的可靠性

在市场材料参差不齐的今天，为控制隧道支护施工的质量首先应对支护工具进行严格的检查。对钢管规格、钢架材料进行严格的监督管理。施工单位的采购人员还应加强对建筑材料的质量检测，购买合格的材料。此外还要注意支护材料在施工现场的摆放位置，避免因为材料的不合理放置影响到支护工具的质量，进而对支护施工的整体质量造成影响。

3.2 对施工过程进行监督管理

由于混凝土的质量和强度受配合比的控制，钢架的质量受到安装质量的影响，超前小导管能否实现预定效果受到施工工程的制约。因此要确保隧道支护施工的质量应首先规范施工流程，加强对施工过程的监督管理。确保施工人员执行相关的施工技术规范，严格按照设计图纸进行施工。在影响施工质量的关键阶段还应安排专人对施工现场进行监督。例如混凝土的拌合阶段应安排人员对拌合过程进行监督，严格监督材料投放的顺序和搅拌的时间，避免不合理的施工造成混凝土质量上的缺陷。在超前小导管安装后进行监督可以避免缺少注浆这一施工流程，从而对隧道支护施工的质量做到进一步的控制，以满足隧道施工质量和功能的要求。