高速公路隧道洞口支护技术分析

刘肖弟

（江西省交通工程集团有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

高速公路隧道为现代交通基础设施的重要组成部分，其安全和可靠性对于保障道路交通的顺畅运行具有关键意义。隧道洞口作为隧道系统的入口和出口，处于地表和地下的过渡区域，承受着地质条件的复杂性和外界环境的多变性。因此，对隧道洞口进行有效的支护是确保隧道结构稳定性、保护洞口开挖面和提高交通安全的关键环节。

1 高速公路洞口隧道施工特点分析

首先，施工环境较差，由于地下工程的特殊性，施工现场空间有限，质量和安全方面的要求较高。同时，地质、水文、岩石结构和土壤条件等因素增加了出现安全事故的风险，严重威胁到工程项目的顺利进行。此外，与传统公路项目相比，隧道工程的施工工序繁多，施工技术要求较高，各个工序之间相互影响，容易出现同一时间多个工序同时进行的情况，增加了现场施工的难度。

其次，施工风险较高。高速公路隧道工程是一项复杂的综合性工程，涉及的施工内容繁多，而隧道内部空间的可见度较低，许多施工因素无法预见，容易导致严重的质量和安全问题，威胁施工人员的生命安全，同时也给企业带来较大的经济损失[1]。

2 超前支护施工技术

某高速公路项目建设在山区地带，包含4 座隧道，总计长度为1.3km。对现场的地质条件勘测发现，围岩类型比较多，地质条件较为复杂，对高速公路隧道工程项目建设实施的速度和质量有极大的影响。考虑到施工效果，采用超前支护施工技术进行施工，操作内容如下。

2.1 超前长管棚施工

对于此次工程项目来说，超前管棚支护方式应用的是φ108×6mm 的无缝钢管材料进行施工，各个管棚环向间隔40cm。为了使钻孔作业符合要求，各个结构施工顺利地完成，应在明洞衬砌设置70cm 厚、长2.0m 的C30 钢架混凝土套拱结构。但是在现场施工中，容易发生质量偏差，应将误差控制在1～3°。该项目中隧道左右两线进口超前管棚支护长度为30m，出口为40m，以达到现场支撑的效果和标准。该工超前长管棚施工流程见图1。

图1 超前长管棚施工流程图

2.1.1 隧道洞口套拱施工

在进行明洞的台阶开挖作业后，对现场洞口仰坡的危石等杂物进行彻底清理。首先，按照设计方案标准，加强边仰坡结构的支护施工。这可以采用锚喷支护的方式进行施工，确保边仰坡的稳定性。接下来，进行混凝土套拱结构的施工。在套拱施工和导向管安装过程中，要加强定位精度控制，确保钢管的位置和方向符合设计标准。为了固定套拱结构和导向管，可以使用直径为14mm 的钢筋进行固定处理。钢筋与孔口管和工字钢稳定连接，并确保焊缝的长度为直径的5 倍以上。此外，在没有孔口管的钢拱架上，可以利用直径为22mm 的纵向钢筋进行连接，保证钢筋之间的间距为环向100cm。为了保证钻孔和注浆作业的有序开展，在明洞开挖施工时，需要预留作业平台。该作业平台要符合管棚、套拱等的施工标准要求，以便进行后续的施工作业。

2.1.2 隧道洞口钻孔

钻孔作业前预埋导向管，并根据从下到上的顺序，用导向管钻进逐步进行，过程中应对速度加强控制，以免对结构施工造成不利影响。在现场施工中应用全站仪进行检测和控制，钻孔作业质量符合要求，空斜率在1/2000 以内，且每完成一次钻孔之后，使用钢管开始顶进施工，快速完成现场注浆施工，有序地组织开展钻孔作业。钻进工作中加强质量监督检测，使偏斜度始终符合工程的要求，如果发现偏差不合格，立即采取措施调整处理，使深度、方向等安装精度全都符合工程的要求，以免给工程质量和效果带来负面影响。一般来说，现场施工中，左右两侧应同时进行施工作业，在该项目中，左侧1 号孔钻孔作业之后，钻机移动到右侧51 号钻进施工，同时进行1 号孔注浆作业，注浆结束后，51 号孔钻进完成。然后，把钻机移动到2 号孔，同时开展右侧51 号孔注浆，按照该顺序逐一完成各个孔位的钻进、注浆施工。在钻进环节，如果存在塌孔、卡钻等情况，立即采取补浆处理措施，合格后再次钻进施工。

2.1.3 隧道洞口清孔

在钻孔结束后，对钻孔位置进行清孔处理是非常重要的一步。清孔的目的是彻底清除钻孔内部的杂质和浮渣，确保孔底和孔壁的干净和光滑。这样可以有效防止堵孔问题，并保证后续的注浆作业顺利进行。清孔处理一般采用高压风进行，高压风通过喷射高压气流，将孔底和孔壁的杂质、浮渣吹除，且具有强大的冲击力和吹扫能力，能够将钻孔中的杂质迅速清除，确保孔径和孔深的准确度。

清孔处理需要注意以下几点：首先，选择适当的清孔工具和喷嘴，根据钻孔的直径和深度进行选择，以确保清洁效果。其次，控制清孔的风压和喷射角度，使其能够充分覆盖整个钻孔表面，并有效清除杂质。同时，清孔时要注意操作安全，穿戴好个人防护装备，避免被飞溅的杂质伤害。清孔处理的结果应该符合设计要求，孔径和孔深应与设计标准一致。只有在清洁的孔底和孔壁上进行后续的注浆作业，才能保证注浆材料的充分渗透和固化，从而增强地基的稳定性和承载能力[2]。

2.1.4 管棚制作及安装

现场施工中，长管棚的制作尤为重要，分节段进行制作和安装施工，钢管接头应用15cm 长度的丝扣进行连接，达到稳定、严密性的标准。在现场施工中做好各项记录工作，执行工艺方案的要求，各个结构部分的施工效果合格，以免产生质量缺陷。

2.1.5 隧道洞口注浆

上述各项工作结束后，开始现场注浆施工。注浆液的质量加强控制，各项参数检测合格，水灰比为1∶1，注浆开始时压力为1.0MPa，最终注浆压力为2.0～2.5MPa。选择合适的注浆机开展现场高压注浆作业，加强注浆压力、注浆量的控制，并且在结束之后，及时清理现场管道内残留的浆液，防止影响工程的质量。

2.2 超前小导管施工

施工方法是开启风动凿岩机开展现场作业，通过人工方式安装小导管，与钢架结构稳定地连接，采取焊接的方式固定处理，小导管的外插角为12°，通过注浆泵开展现场注入作业，压力达到0.5～1.0MPa；施工现场地下水含量较高的情况下，注入水泥-水玻璃浆液，水灰比为1∶1，水泥和水玻璃配比按照1∶0.5 设置，注浆压力符合要求。小导管由专业厂家生产加工制造，前部制作为尖锥形式，并间隔15cm 在孔壁上交错打出8cm 直径的小孔，但是距离端部500mm 的范围内部打孔。钻孔工作全部结束后，执行设计方案的要求，将小导管插入孔内，如果围岩稳定性比较差，应用凿岩机等设备打入内部，插入深度合格，并且通过焊接方式连接形成整体的结构。注浆作业之前，喷射5～10cm 的浆液进行现场掌子面的封闭处理，单孔注浆施工符合设计要求后即可停止注浆施工作业。注浆环节，根据试验参数进行现场的质量检测，加强注浆环节施工记录工作，及时改进注浆作业的参数，确保注浆支护作业的施工质量合格，支护结构具备较高的稳定性和安全性。

2.3 隧道洞口超前锚杆施工

第一，现场进行测量放样。根据设计方案的要求进行现场开挖面的中线、标高测量，并做好标记工作，使用油漆绘制出开挖轮廓线，确定锚杆孔位，其偏差应在50mm 以内。

第二，钻孔。根据工程施工需要，应用50mm 的大钻头风枪钻孔施工，应符合设计深度要求，并把现场存在的残渣、水等清理干净。

第三，超前锚杆安装。把早强锚固剂药卷放入水中，达到软化的效果之后取出，并将其塞入孔内，深度在1/2 左右。注浆环节应把注浆管插入孔底50～100mm，逐步进行灌浆施工，且孔内的水全部排出，灌浆作业过程中，压力设定在0.4MPa 左右。锚杆安装作业阶段，应用铁锤捶打的方法插入锚杆内，进入孔底，且孔口有浆液溢出为合格。

第四，锚杆尾部与环向钢筋、钢架采取焊接方式连接，形成整体的结构，结构具备较高的稳定性和安全性。在焊接过程中，搭接长度尺寸应在1m 以上，插入孔内的深度应符合工程的要求，纵向间隔距离应完全合格。在超前锚杆和钢架共同支护作业中，先进行钢架的安装，然后穿越钢架腹部钻孔，并设置锚杆结构，以达到连接整体性的效果[3]。

2.4 隧道洞口沉降观测

在高速公路隧道洞口施工时、施工后进行沉降监测是非常重要的工作，加强现场监控测量，对于提高工程的质量和安全有着重要的意义。利用现场监控测量工作，能够随时掌握围岩与支护结构的运行状态，为现场施工起到指导性的作用。隧道开挖作业前，规定部位上设置观测点位，随时掌握现场的沉降量情况，明确相应标准和规范，提高隧道施工的总体质量。在公路隧道现场沉降观测中，加强围岩变形、地表沉降、支护状态等方面观测，同时，还要测量断面间距、测点位置等，都符合设计标准和国家规范。通过掌握的各项数据，绘制位移开挖面与曲线面，为施工提供指导性作用。

3 公路隧道洞口的超前支护施工要点分析

第一，在施工前，必须进行全面详细的勘查和调查，包括洞口地质情况、水文条件、地下管线等。这样可以全面了解洞口支护面临的地质和环境风险，并制订相应的支护方案。通过勘查和调查，预测可能遇到的问题，并提前采取措施进行预防和处理。

第二，施工现场的安全是至关重要的。在施工前，需要进行详细的安全评估和风险分析，以确保施工人员的安全。针对可能存在的危险因素，应采取相应的安全措施，配备必要的安全设备和防护措施，并严格遵守施工现场的安全规范和标准。

第三，施工人员应熟悉洞口支护技术和相应的施工工艺，需要具备安全施工和操作的能力。必要时，应进行培训，提高施工人员的技能水平。通过培训和技能提升，可以确保施工的质量和效率，减少错误和事故的发生。

第四，为确保洞口超前支护施工的顺利进行，需要进行严格的监督和管理，特别是在施工进度、施工质量和材料使用方面。首先，制订详细的施工计划和施工方案是至关重要的。施工计划应合理安排各个施工阶段的时间和资源，并考虑可能的风险因素。施工方案应明确具体的施工步骤、工艺要求和质量控制措施，以确保施工按照预定的计划进行。其次，需要进行严格的监督和管理，对施工进度、施工质量和材料使用进行监测和检查。施工进度应及时记录和更新，确保按照计划进行，及时发现和解决施工延误的问题。施工质量应进行抽样检测和现场验收，确保施工质量符合相关标准和要求。材料使用应进行台账管理，确保合理使用和消耗，杜绝浪费和不合规的情况。此外，还需要建立有效的沟通机制，保持与施工人员和相关部门的良好沟通与协作，及时了解施工情况和解决问题。必要时，可以组织专家进行现场指导和技术支持，提供必要的技术咨询和解决方案[4]。

第五，在洞口超前支护施工过程中，环境保护至关重要。为防止出现土壤侵蚀、水土流失等环境问题，需要采取相应的措施。首先，应在施工现场周围设置有效的防护措施，如搭建防护网、设置挡土墙等。同时，合理规划施工工序，避免大面积的露天施工，减少对土壤的扰动。其次，施工过程中需要采取措施妥善处理和处置产生的废弃物和污水。废弃物应进行分类、收集和储存，定期进行集中处理或交由专业机构进行处置。污水则应通过沉淀池、过滤装置等进行预处理后再排放，确保达到排放标准，避免对水环境造成污染。最后，应加强对施工人员的环境保护意识培养和教育，使其明确环境保护的重要性，并严格执行相关环保规定和操作规程。监测施工现场的环境状况，定期进行环境检测和评估，及时发现和解决环境问题，保护周围的生态环境[5]。

4 结语

随着交通运输需求的不断增长和隧道工程的不断发展，高速公路隧道洞口支护技术的研究和应用具有重要的意义。结合实例分析当前常见的洞口支护技术，并重点分析其在保障隧道结构稳定性、保护洞口开挖面方面的作用。尽管洞口支护技术取得了显著的进展，但仍然面临着一些挑战，如复杂地质条件和地下水环境等。因此，进一步深入研究和探索新的洞口支护技术，并加强施工现场的控制，对提升项目建设进度与质量有积极作用。