路桥隧道工程开挖支护的施工要点

李剑

山西路桥建设集团有限公司公路工程总承包分公司 山西太原 030006

路桥隧道工程是国家的重要工程，在路桥隧道工程施工过程中，开挖支护施工是最基础也是最重要的施工环节。目前我国的路桥隧道工程开挖支护施工技术已经比较成熟，常用的开挖技术主要有全断面开挖法、分部开挖法、长台阶开挖法、短台阶开挖法和超短台阶开挖法。常见的支护方法锚杆和锚喷支护、钢筋网支护、灌浆加固支护、超前小导管开挖支护、钢拱架支护等。在实际施工中，要根据工程情况选择合适的支护方式，注意充分把握好相关施工要点，以切实保证施工质量[1]。

1 路桥隧道工程开挖施工的技术及要点

1.1 全断面开挖法

在路桥隧道工程开挖施工中，全断面开挖法是最常用的一种施工技术，其属于爆炸性的叠加开挖方法，即先将洞室一次开挖成形再进行衬砌，又称全段采石法。通常在一些围岩较稳定、无塌方风险、断面尺寸较小的情况下时，可使用全断面开挖法进行开挖施工。在全断面开挖法的实际应用中，应严格根据路桥隧道工程的整体设计方案来开展作业，并采取一次性开挖方式。具体的施工设备是钻孔台车，即通过钻孔台车来进行连续性掘进开挖，直至开挖达到路桥隧道工程的设计长度。此外，在实际施工过程中，一般还需要将整个路桥隧道工程拆分为若干个施工段进行开挖，按照相关开挖施工顺序，待前一个阶段开挖完毕并检验施工质量合格后，再进入下一个阶段的开挖[2]。

1.2 分部开挖法

分部开挖法在路桥隧道工程开挖施工较为常见，其是指将路桥隧道工程的断面分为若干部分进行开挖，逐步开挖成型，且某部分一般需进行超前开挖，也就是引导坑开挖。具体来说，在分部开挖法的实际应用中，首先应借助引导坑对路桥隧道工程的某个部分提前开挖出一段作业面，然后再基于此开展相关支护作业，待完成支护施工后再对剩余部分进行开挖。分部开挖法的优势是安全性较高，由于前部分在开挖完毕后采取了相关支护措施，因此可更好地保证整个工程的施工安全。通常在遇到一些特殊土层时，可使用分部开挖法进行开挖施工。

1.3 长台阶法

当遇到一些地形较为特殊的路桥隧道工程时，尤其是围岩等级在1～3级的情况下时，可选择采用长台阶法来进行开挖施工。长台阶法的主要特点是开挖流水线较长而开挖面积较小，这点能够更好地保证整个开挖过程的作业稳定性。目前我国对于长台阶法的实际应用，多是在一些施工长度为100m以内的路桥隧道工程施工段中，且在开挖过程中还需实施相关支护处理。另外还需注意，在长台阶法的实际应用中要提前做好排烟准备和排水准备[3]。

1.4 短台阶法

与长台阶法不同，一般在围岩等级大于4级的情况下时，多会采用短台阶法来进行路桥隧道工程开挖施工。由于围岩等级大于4级的地层岩石稳定性较差、传递载荷较低，所以开挖掘进长度不宜较大，否则极易引起塌方；而短台阶法正是一种开挖掘进长度较小的施工技术，非常适用于此类情况，可有效保证施工安全。在短台阶法的实际应用中，通常需要边开挖边支护，这点进一步保证了安全性与稳定性以及开挖效率，且能够更好地满足路桥隧道工程的整体设计要求。

1.5 超短台阶法

超短台阶法顾名思义是指比短台阶法的开挖掘进长度更小的一种路桥隧道工程开挖施工技术，一般当围岩等级达到5～6级时，可以选择采用该方法来进行开挖施工。围岩等级在5～6级的地层岩石的稳定性极差，在开挖过程中塌方风险极高，一不小心即可能会引起严重安全事故，从而威胁到施工人员的生命安全；而通过应用超短台阶法，则可有效避免相关问题，更好地保证施工安全。在超短台阶法的实际应用中，通常每开挖较短一段即要进行一次支护，这样就形成了一种比较密集的支护环境，使安全得以保证[4]。

2 路桥隧道工程开挖支护施工的技术及要点

2.1 锚杆和锚喷支护

在路桥隧道工程开挖支护施工中，锚杆和锚喷支护是一种常见支护形式，简单而言该支护形式就是同时开展锚杆支护和锚喷支护。其中，锚杆支护的原理为：通过设置锚杆的方式进行主动加固，基于锚杆来有效提升围岩的承载能力，从而充分发挥出有效支护作用。锚喷支护的原理则为：通过对支护部位进行喷射混凝土来提高其性能，以实现有效加固作用。总的来说，锚杆和锚喷支护可以起到更加有效的双重支护效果。但是在实际应用中，需提前确定合理的锚杆和锚喷支护方案及相关参数，以确保将双重支护功能最大限度发挥出来。

2.2 钢筋网支护

钢筋网支护是路桥隧道工程开挖支护施工的常用技术之一，其在应用前首先需要进行钢筋网（如图1所示）制作。制作钢筋网的材料必须要确保质量符合要求，在钢筋网制作完毕后还要检查其整体质量是否满足相关要求及是否有发生锈蚀，否则会影响到实际支护施工质量。在实际支护施工过程中，首先要安装锚杆，然后再进行钢筋网铺装，具体铺装方法是遵循随高就低的原则并紧贴初喷面进行铺装。其次，若具有钢支撑，可将钢筋网铺装于两边榀钢外弧后实施点焊处理；若无钢支撑，则需要先借助冲击孔打浅孔，再埋设膨胀螺栓，然后将钢筋网固定于膨胀螺栓上，最后对锚杆尾部实施点焊固定处理。

图1 钢筋网

2.3 灌浆加固支护

在路桥隧道工程开挖支护施工中经常需要运用到灌浆加固支护，简单来说，该支护形式就是通过在围岩上进行钻孔压注混凝土来对围岩结构进行重塑，以进一步强化围岩支撑力，使其能够更好地发挥出支护作用。近年来，随着科技不断发展进步，不断涌现出了许多新的材料，如水玻璃等，这类新材料大多性能上佳，可作为更好的灌浆材料来进行应用，从而进一步提升灌浆加固支护的效果。

2.4 超前小导管开挖支护

超前小导管开挖支护在路桥隧道工程开挖支护施工中的应用要求较高，其需要先制作好超前小导管，再将之按照环向布置于路桥隧道工程的拱部120°范围内，并控制其间距在0.40m～0.5m范围内、外倾角在10°～12°范围内。在进行完布孔后，即可开始实施钻孔作业，钻孔完毕后再进行小导管的安装，最后则是注浆作业。需注意，在安装小导管之时必须要严格遵循相关施工流程要求，并确保采用水泥浆将围岩空隙密实填满，以保证开挖面的稳定性[5]。

2.5 钢拱架支护

在采用钢拱架支护技术来进行路桥隧道工程开挖支护施工时，具体的作业流程为：先进行初喷，再进行钢拱架（如图2所示）制作，再对制作好的钢拱架实施安装，然后连接钢筋并加固，最后锚杆、喷射混凝土。注意在进行钢拱架制作时，需要做好每节钢拱架两端连接板的焊接处理与螺栓的连接处理。在钢拱架安装过程中，为方便拱部的拱架和下部连接，宜将上部拱脚开挖高度控制在低于上部开挖底线的15cm～20cm，且在拱脚位置使用一定的垫板及砂垫层，随锁脚锚杆实施锁固。当完成了下部开挖作业后，需及时对边墙拱架进行安装，之后再利用纵向连接筋实施一体化统一连接。此外，对于已经安装完毕的拱架，需在其拱脚处使用锁脚锚杆，并控制高程和横向误差不超过5cm、左右纵向误差不超过5cm、垂直度误差不超过2°，如此才可切实保证施工质量。

图2 钢拱架

3 路桥隧道工程开挖支护施工的影响因素及预防措施

3.1 地区位置因素

由于我国疆域辽阔、跨越气候带较多，所以路桥隧道工程开挖支护施工受地区位置因素的影响较大。不同地区具有着不同的地质条件，在实际路桥隧道工程开挖支护施工中，需充分根据当地的地质条件来选择合理的施工技术及具体的施工作业方案，严禁照搬其他地区工程的施工作业方案，否则不但会造成施工难度增加，更会给工程埋下巨大的安全隐患。

3.2 建设规模因素

路桥隧道工程的实际规模在很大程度上影响着其开挖支护施工，尤其是工程的开挖周长、开挖深度等，均直接决定了具体开挖支护施工技术的选择。在实际路桥隧道工程开挖支护施工中，必须要充分结合工程规模来选择合理的施工技术及具体的施工作业方案，确保施工技术和施工作业方案能够有效满足相关安全等级要求。

3.3 使用年限因素

不同路桥隧道工程的支护结构设计使用年限各不相同，这也会对实际施工产生一定的影响，因此在实际路桥隧道工程开挖支护施工中，应对工程支护结构的使用年限问题做充分考虑，据此选择合理的施工技术及具体的施工作业方案。此外，若支护结构超过了使用期限而未进行回填，则需重新进行相关安全鉴定。

3.4 周边工程设施因素

在现实中，很多路桥隧道工程开挖支护施工都会对周边工程设施造成不同程度的影响，所以周边工程设施因素是其施工过程中不得不考虑的一项重要影响因素。例如，有时周边工程设施比较老旧、基础埋深较浅，甚至有的已经出现了不同程度的开裂现象，在这种情况下，一旦再在周围开展新的开挖支护施工，则极有可能会影响到老旧工程设施的安全。鉴于此，在实际路桥隧道工程开挖支护施工中，应根据周边工程设施的具体情况来选择合理的施工技术及具体的施工作业方案。

4 结语

在路桥隧道工程开挖施工中，可根据实际情况选择采用全断面开挖法、分部开挖法、长台阶法、短台阶法及超短台阶法等施工技术；在开挖支护施工中，则可根据实际情况选择采用锚杆和锚喷支护、钢筋网支护、灌浆加固支护、超前小导管开挖支护、钢拱架支护等支护形式及施工技术。同时，不仅要合理选择施工技术，还要充分把握好相关施工要点，并对相关施工影响因素采取有效措施预防。