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市政轨道交通隧道工程建设的开挖支护施工及其管理

发表时间：2021/4/26 来源：《建筑科技》2021年2月上作者：吕海龙

[导读] 市政交通建设在推动现代城市发展中发挥着重要作用，在我国城镇化进程持续推进期间，市政轨道交通隧道工程建设数量及规模持续扩大，为确保隧道工程质量优良，维护市政轨道交通正常安全的运营，需要高度关注工程建设中的开挖支护施工。

中国二冶集团有限公司吕海龙

摘要：市政交通建设在推动现代城市发展中发挥着重要作用，在我国城镇化进程持续推进期间，市政轨道交通隧道工程建设数量及规模持续扩大，为确保隧道工程质量优良，维护市政轨道交通正常安全的运营，需要高度关注工程建设中的开挖支护施工。本文着重对市政轨道交通隧道工程建设的开挖支护施工关键点进行详细分析，并提出施工管理要点，为相关技术及管理人员提供一定参考。
关键词：市政轨道交通；隧道工程；开挖支护；施工；管理
        一、前言
        在市政轨道交通隧道工程建设过程中，涉及到的开挖施工方案主要包括全断面开挖法、台阶法等，而无论选择哪种开挖施工方案，都要在施工中把握好支护施工要点，并对开挖支护施工过程加强管理，以维护整体施工作业安全，最大程度地控制施工风险。在开挖支护施工过程中，需要作业人员把握好各施工环节关键点，严谨、规范地展开施工操作，严格遵守施工管理制度，在确保开挖支护施工安全基础上保证施工质量，促使市政轨道交通隧道工程建设更加顺利。
        二、市政轨道交通隧道工程建设的开挖支护施工关键点
        1、掘进机开挖施工
        在轨道交通隧道工程施工建设期间，掘进机开挖主要包含TBM及盾构。通常情况下，TBM多应用于岩石层隧道，盾构多应用于软土层隧道[1]。在综合考量围岩的耐磨性、单抽抗压强度等相关因素后明确是否能挖掘隧道围岩，一般会通过掘进机开挖形式挖掘软性围岩，此方式对围岩不会产生较大影响，能使围岩保持较高稳定度，以防发生坍塌问题。在隧道开挖中选择掘进机开挖方式，大多会以两步台阶法进行开挖作业。在开挖期间，要结合所选掘进机以及岩石地质分析资料来明确开挖高度，而台阶长度通常选择长台阶，若隧道的地质条件相对较差，开挖期间也可选择短台阶法或中长台阶法。
        2、钢格栅施工
        通常情况下，钢格栅会先在加工厂下料并实现分节焊接制作，确保每一节的尺寸及弧度与设计要求相符，同时每一节的两端都要焊连接板，相邻节点之间利用高强度螺栓使两连接板紧密连接。在钢格栅安装期间，需要对内轮廓尺寸加强控制，并要预留适度沉降量，以防侵入到衬砌净空。对于围岩和钢格栅之间存在的间隙，需要通过混凝土喷射方式实现密实的充填，保证围岩和支护之间紧密贴合，以防围岩出现变形情况。针对相邻的两排钢格山之间，可通过纵向形式的连接钢筋进行连接，钢筋环向间距保持在1m，以打造完整的受力结构。
        3、大拱脚钢格栅施工
        若围岩破碎，没有良好的自稳性，要展开正台阶施工。在对下台阶进行开挖施工期间，为保证上台阶具有稳定的结构，可将大拱脚设置于上台阶的拱脚处，大拱脚的高与宽分别为1m、0.5m[2]。通常要在上台阶开挖施工结束后展开大拱脚钢格珊施工，并通过风镐进行人工修凿，使拱脚扩大。对已完成加工制作的拱架实现直立施工后，实现锁脚锚杆的搭设，然后喷射混凝土完成初期支护。在大拱脚施工期间，需要关注到所用支护措施对应的适用范围，这一支护形式比较适合应用在自稳性相对较好的地质中，如黄土等，并且在开挖施工中选用正台阶法。此方法不适用于薄层页岩类型地质中，因为对上台阶实现开挖之后，需要一定时间来修凿扩大拱脚，而围岩在开挖之后无法及时得到有效支护，有可能发生失稳坍塌现象。
        4、锚杆施工
        在锚杆施工期间，一般会选择砂浆锚杆施工。在做好一系列准备工作后，准确的标注出具体孔位，之后由作业人员用专业的方法进行钻孔及清空施工，进而向孔内压注砂浆，将锚杆体插入并固定，最后对垫板及螺栓进行安装作业。加工制作的砂浆锚杆大多选用的是Φ22螺纹钢筋，其尾部的套丝为6cm，加工制作完成的锚杆其杆体要调直，没有杂物、锈及缺损[3]。

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对于组合式中空注浆锚杆来说，需要先在专业的加工厂进行加工制作，所包含的附件有中空锚杆杆体、排气管、垫板及螺母等。在打造整体性支护结构期间，垫板属于关键性构件，通过合理地设置垫板，能使喷射混凝土及锚杆之间具有更佳的整体支护效果。一般在喷射混凝土作业之后进行锚杆垫板的安装，并结合初期支护厚度来明确锚杆外露长度，垫板安装所用丝扣要提前预留，确保垫板安装质量。在设置锚杆期间，所布置位置需要考虑围岩级别、分化程度、岩层产状等情况。因为隧道工程建设期间，不同的施工段或者同一开挖撑子面当中不同的部位，其具体地质情况可能存在很大差异，所以锚杆布置间距、长度、方向要注意和岩层面保持垂直，同时要在稳定度高的岩层当中牢固，确保锚杆充分发挥其悬吊作用。
        5、混凝土喷射施工
        隧道开挖施工完成后，要及时进行混凝土喷射施工，以尽快封闭围岩。在混凝土喷射施工期间，大多通过混凝土喷射机实现分层分段喷射施工，在完成混凝土喷射之后要及时做好养护作业。所喷射的混凝土需要和围岩面保持紧密可靠的粘结，不过很多工程在实际施工当中会因为隧道开挖施工有超前挖行情况，开挖轮廓并非完全平顺，这使得混凝土喷射施工具有较大难度，施工作业量也明显增加。对于此，部分隧道工程在此施工环节会在混凝土喷射之前先通过木板、石棉板等材料将轮廓面当中存在的大凹坑封盖住，之后进行混凝土喷射，以此可有效节约施工材料，还能使喷射作业量显著减少。
        三、开挖支护施工管理要点
        1、加强施工现场管理
        为保证市政轨道交通隧道工程建设中的开挖支护施工质量，需要在施工期间做好现场管理工作，在各项施工作业有序推进基础上维护施工安全，保障施工质量。由于隧道施工期间会涉及到爆破、喷射混凝土、钻眼以及运输等相关工作，容易使隧道施工现场出现大量有害气体，并且施工环境当中还会存在大量粉尘，为确保作业人员在相对安全的环境下施工，需要在现场管理中高度关注净化隧道施工现场的空气，及时通风更换空气，使施工环境内拥有充足的新鲜空气供给，并使隧道施工现场粉尘浓度及有害气体量明显降低，在实际管理工作开展中要完善地在隧道施工现场配备多种类型通风设备。另外，市政轨道交通隧道工程在设计阶段，要高度关注所设计的防水等级需要和《地下工程防水技术规范》当中的一级防水规范相符[4]。
        2、注重施工风险管理
        在市政轨道交通隧道工程建设期间，开挖支护施工管理需要高度关注安全生产，对整体施工过程及环境中存在的各项施工风险加强控制。通常情况下，此类工程常见施工风险包含惯性事故、高温、有害气体、地质灾害、不良地质等，为加强施工风险控制力度，需要针对隧道施工中涉及到的各项风险展开科学预测，并制定相对应的规避对策，在科学合理地展开安全风险管理基础上将相关风险控制在一定范围内。在隧道施工当中，针对风险项目展开分析与评估后，采取有效措施控制并规避各项隧道施工风险，可最大程度地避免出现施工安全事故。在风险规避中运用可靠经验、先进设备、成熟技术或科技手段，能使隧道施工整体成本明显降低。
        四、结束语
        近年来，我国市政轨道交通工程建设数量及规模持续扩大，有效推进着我国城镇化进程及现代城市发展。开挖支护施工在市政轨道交通隧道工程建设当中属于关键组成部分，为确保整体工程质量，需要在施工期间结合具体地质勘察情况科学设计开挖支护施工方案，并在施工中把握好各施工要点，加强现场管理，全面控制与规避施工风险，保证开挖支护施工可以高质、顺利、安全地进行。
参考文献：
[1]程燕庆. 公路隧道工程建设的开挖支护施工及其管理[J]. 建筑技术开发, 2018, 045(003):43-43.
[2]冯钢鹰. 浅谈隧道工程建设中开挖支护施工的作用与技术要点[J]. 河南建材, 2018(002):176-176.
[3]张宝云. 道路隧道工程支护施工技术探讨[J]. 建材与装饰, 2018(003):263-263.
[4]李高明. 隧道施工质量控制的关键技术研究[J]. 中国标准化, 2018(002):118-118.