高速公路隧道初期支护施工要点

彭磊、陈庆明

(1.江西交通咨询有限公司，江西南昌330031；2.宜春通达路桥建设有限公司，江西宜春336000)

0 引言

在高速公路隧道施工的阶段中，初期支护水平的高低，将会影响到隧道工程施工整体质量以及施工安全性。按照高速公路隧道项目特征分析，可知此类工程的施工难度系数比较大，并且在一些特殊施工区域，很容易出现隧道坍塌等问题。因此在隧道施工环节做好初期的支护工作意义重大。

1 高速公路隧道初期变形的特点

当前我国基础设施建设加速进行，铁路、公路基础设施建设加快，而我国不同地区的地质条件相差较大，地质结构、地形条件等存在较大不同，尤其是一些软弱围岩地区，隧道建设施工难度大、危险性高。在地应力较高的软弱围岩地质条件下建设隧道项目，相对容易发生变形问题，这也是目前隧道建设领域的主要施工难题，需要加强管理和控制才能消除不利影响。基于此，我国的研究学者以及专业技术人员都开展隧道变形的研究与分析，从支护设计、施工控制方面出发进行，取得了非常好的成绩。从当前的高地应力软弱围岩隧道变形控制方面分析，其主要是从变形机制、施工管控等角度出发，初期支护结构和围岩紧密贴合形成整体结构，让围岩变形作用力直接作用到初期支护上，能够达到结构稳定性的要求。此外，初期支护还是围岩大变形的有效制约的关键所在，能够达到稳定性的要求，符合工程运行标准。基于此，隧道变形控制要从破坏特点、发展历程以及力学特点方面出发进行研究，更好地提高隧道变形控制水平，保证隧道运行的安全性。隧道监控量测环节，初期支护阶段，设置变形控制点，以了解变形特点。因此，监控量测结果能够真实体现出其变形特性。经过现场量测分析发现，在大变形的结构部位上，初期支护能够有效的控制变形，从而可以防止存在严重的损坏问题[1]。

2 高速公路隧道初期支护变形原因分析

因为受到侵蚀作用影响，所以高速公路隧道边界入侵而导致隧道初期支撑结构会给二次衬砌造成影响，极易造成结构性能的下降。隧道接线受到侵蚀的作用，一方面因为没有进行软弱结构围岩支护而导致变形，不能有效控制让围岩结构性能得以改善，就会将其转移到第二内衬结构上。另一方面，二次衬砌混凝土施工中，因为放样测量不合理、模板强度较差等因素的影响，造成二次衬砌受到隧道很大的限制。从空间角度出发，初期支护的变形以及损坏主要是在拱顶、边墙的位置上出现。破坏形式包含拱顶混凝土剥落、掉块等，发生严重的开裂问题，使得结构性能下降而引发严重质量问题[2]。

3 工程实例分析

某隧道项目属于分离式中型隧道的项目，其上部以S 曲线的形式存在，而左右两侧是完全相同的尺寸。经过地质勘查分析，发现该项目建设于盆地条件下，有很多岩石破碎的问题。经过现场的综合性分析和了解，该隧道跨越区域内中山地地形条件，起伏变化较为明显。此外，经过深入勘测分析发现，整个地区内地表水已经成型，旱季、雨季会有很明显的差异，隧道标高的设定需要综合分析水量条件，以避免这一问题产生的不利影响。

4 喷射混凝土的施工工艺

新奥法是一种先进的施工理念，其关键的工作是混凝土的喷射施工，将干、潮、湿等方式混合施工。我国的南方沿海地区的湿度较大，中小型隧道以及出洞口部位上，应用潮喷法可以满足施工的要求；在干燥、隧道工程量较大的情况下，有效的施工方式是机械湿喷法。某隧道项目在施工的过程中，遇到台风暴雨的影响，空气环境湿度较大。经过一定时间的观察，洞口部位出现了严重的渗水问题。进行混凝土的喷射施工，其强度性能选择为C25。综合分析这些要素，潮喷法的应用效果较为明显，可以满足施工要求，且综合效益明显[3]。

5 确保初期支护质量的技术措施

5.1 做好初喷前各项准备工作

在高速公路隧道初期支护施工的阶段中，首先对施工之前准备的内容进行确定，了解施工参数以及施工标准，并且做好施工设备以及技术的优化控制，可以给后续工作开展奠定良好基础。初喷工作开始前，需要解决处理岩面渗水的隐患问题。因为岩面的湿度、灰尘等存在的影响，极易造成混凝土黏结性能下降，威胁工程的施工效果，所以需要在施工前将表面清理干净，消除不利的影响。这样可以达到岩面的清洁度，也能够增加结构的湿度，让洞内的环境达到施工要求，确保工程质量合格[4]。

5.2 初喷应及时有效

洞口与IV～V 级的围岩地带中，初喷环节选择合适的施工时机极为重要，此外厚度达到3～5cm 即可。支护结构施工结束的时间需要控制，一般在周边松散围岩爆破之后2～3h 完成。为了提高施工效率和质量，该工程一般都是在开挖的渣堆施工，且需要保证架设钢拱架和打锚杆等工作的顺利实施，达到安全性标准。需要注意的是，在进行初期喷射的阶段中，对于可能出现的问题要充分做好预判及应对方案，了解到结构的异常性，而后对初喷的范围进行控制，保证初喷的效果达到刚度需求。

5.3 改善现场施工环境

潮喷法的施工环节，容易在现场形成较多的粉尘杂质，为了遏制这一问题的发生，一般都会通过喷淋方式先去除粉尘，该方式能够有效防止粉尘扩散而影响工程的质量。因为潮喷压力会给粉尘、混凝土回弹率产生影响，所以喷射施工阶段，做好喷射压力的控制，就目前来说，潮喷法的施工压力在0.1MPa 左右。此外，喷嘴也需要严格的控制，符合施工工艺技术标准的要求，和被喷面是垂直布置的，且间距为1m 左右，以保证喷射质量合格。

6 隧道特殊地质段的初期支护技术措施

满足新奥法施工的隧道具备如下条件：中等岩体结构的稳定性比较好；石砾的胶结程度比较轻或者稳定性较差的砾岩；特殊地质条件之下，比如膨胀岩体或者存在严重的涌水岩体的形式，需要使用新奥法进行施工，同时还要联合其他的辅助条件。某隧道出洞口在施工中，在81m 的区域内需要使用围岩施工形式，其中的36m 长度应用的是长管棚结构形式，衬砌结构形式，其他部分则采用小导管围岩施工方式。在施工前期准备阶段，勘查地质纵面图分析可以发现，很多的碎石土以及粉质黏土的厚度在3～4m 范围内，而洞顶有大于4m 的中度风化灰岩的形式，洞内开挖断面也是相同的物质组分，且存在渗水比较严重的情况。如果该范围内隧道开挖断面持续发生变化，按照规定的要求需要技术进行施工，但是开挖环节发生了突发的情况，所以需要及时做出改进和调整。比如在进行45m 区间内开挖施工环节，有些位置发生的塌方的问题，开挖环节出现了拱顶破碎的岩石或者风化较为严重的情况，设置了分界线。需要采用的措施就是将现场的隧道施工根据纵坡的形式向前施工，而最后的开挖断面以及拱顶的交界部位上，发生严重的风化问题，还有黄泥浆渗水的问题存在，这是地质条件较差所引起的，且施工前地质勘查不到位，不能综合了解设计情况[5]。

要想有效的控制土体塌方的病害问题，就要提高拱顶的稳定性，所以需要加强拱顶的控制，及时将风化严重的土体结构进行清理处理，使用超前支护的结构形式。利用提高密实度、强度等性能的要求，确保结构更具安全性。如果发生隧道拱顶没有稳定围岩结构的情况下，应该选择合适的支护形式，达到防护的标准要求，以避免出现塌方的问题。因为我国使用该方法的时间比较短，并且全面地应用到工程实践中，所以造成标准、工艺方面都存在明显的不足。针对拱顶风化比较严重的地带，断面损坏严重，需要在拱顶120o的范围内，通过增加双层钢筋锚杆支护的形式以达到防护的效果，促进结构承载性能的要求，而下层结构可以达到安全性要求。一般来说，初期支护施工中，需要增加多层钢筋网片实现协调应用，确保结构性能合格，强度、刚度以及耐久性达到使用的要求，实现结构总体稳定性的提升，完全满足工程的运行标准。

7 结语

高速公路隧道施工中，容易遇到一些地质较差的情况，如果不能采取必要的应对措施，会给工程质量和安全带来很大的影响，所以在施工前，需要确定初期支护方案，了解施工现场的具体情况，加强施工现场管理和控制。从工程实际案例分析发现，初期支护方式效果良好，可以提高围岩结构的稳定性，使工程的安全性、耐久性达到要求，为项目顺利建设和运行起到积极的作用。