公路隧道工程开挖支护的施工要点解析 陈秋实

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第12期   作者:陈秋实
[导读] 在开展公路隧道工程开挖支护施工前需要深入调查了解施工环境、施工技术等方面的条件情况

        公路隧道工程开挖支护的施工要点解析
        陈秋实
        四川沿江宜金高速公路有限公司  四川成都  610000
        摘要:在开展公路隧道工程开挖支护施工前需要深入调查了解施工环境、施工技术等方面的条件情况,只有根据工程实际条件合理设计施工方案、合理选择开挖支护方法,才能保证公路隧道工程施工的质量安全。为此,工作人员首先需要明确公路隧道开挖支护技术方式和条件要求,总结常见公路隧道开挖方法及其特点、应用范围,明确常见支护技术,根据工程实际情况合理选用支护技术,为公路隧道施工质量安全提供保障。
        关键词:公路隧道工程;开挖支护;施工要点


        1公路隧道工程的开挖支护综述
        公路隧道通常是在地质条件极其复杂的条件下进行开展的一项建筑工程,所以公路隧道很多时候都会受到地应力、地下水、开挖方式等多种因素的影响。在选择公路隧道开挖、支护方式时,需要根据勘察到的各项地质参数以及当地的气候条件等因素选择出更加适宜的方法。通常情况下,公路隧道的开挖方法有台阶、全断面开挖等多种方法,不同的开挖方式其适用性往往各有不同,通过隧道开挖能够使交通运输变得更加便利,促使各个城市、国家之间贸易的开展,拉动社会经济的进一步发展。
        在施工阶段中,必须保证围岩的稳定性,在开挖支护时需要尽量避免对围岩造成影响。通过合理选择开挖、掘进方法,可以在一定程度上提升开挖效率与质量。在确定开挖、掘进方法时,施工人员应该结合施工场地的围岩数据找出符合地质条件的开挖方法,以此来保证开挖稳定性。
        2公路隧道工程开挖施工技术类型
        2.1全断面开挖法
        全断面开挖法是公路隧道工程施工中最为常见的一种掘进方式,具体施工操作必须严格按照隧道工程整体设计方案,采取一次性开挖方式,利用钻孔台车进行掘进。隧道工程开挖作业采用全断面开挖法,可以借助钻孔台车实施连续性开挖,直至达到隧道设计长度为止。实际开挖过程通常情况下将整个隧道分成若干个施工段,待上一阶段开挖完成之后方可进入下一阶段的施工作业,严格按照分段开挖顺序进行施工。
        2.2分部开挖法
        分部开挖法是指在隧道开挖之前进行引导坑开挖的一种掘进方式。首先利用引导坑对隧道某个部分进行提前开挖,挖出一段施工作业面,然后在此基础之上实施必要的支护作业,完成支护之后再开挖剩余部分。相比较而言,这种开挖方式的安全性更高,比较适用于一些特殊土层开挖作业。简单来说,分部开挖其实就是将隧道工程整个开挖过程分成两个部分,一部分是提前施工,另一部分是后续施工,由于第一部分开挖之后采取了一定的支护措施,所以更好地保证了整个开挖施工的安全性。
        2.3长台阶法
        长台阶开挖法多应用于地形较为特殊的隧道工程开挖作业,最常见的是围岩等级在1~3级情况下采取这种开挖法。长台阶开挖法最大的特点是开挖面积比较小且流水线长度大,对整个开挖施工过程具有很好的稳定作用。就我国目前情况来看,长台阶开挖法的施工长度多在100m以内,实际开挖过程还需要采取相应的支护处理。需要注意的是,在使用长台阶开挖法的时候,需要提前做好排烟排水准备工作。
        2.4短台阶法
        短台阶法主要适用于围岩等级在4级以上的隧道开挖方式,由于这种地层岩石稳定性比较差,而且岩石传递载荷较低,如果开挖长度比较大的话很容易引发塌方事故。


所以为了更好地保证隧道开挖过程的安全性,4级以上的围岩结构最好采用短台阶开挖法,这种开挖方式的掘进长度比较小,一般都是边开挖边支护,不仅保证了开挖质量可以满足工程设计要求,同时还保证了开挖过程的稳定性和安全性,提高了开挖效率,降低了岩石坍塌风险。
        2.5超短台阶法
        超短台阶开挖法是相较于短台阶开挖的一种方式,主要适用于围岩等级在5级到6级的隧道结构,此类岩石结构稳定性极差,开挖过程非常容易发生塌方事故,严重威胁着施工设备的正常作业和施工人员的生命安全,而超短台阶法的应用就很好地避免了以上问题的出现。在具体应用过程中,在开挖较短一段就需要及时进行支护,形成较为密集的支护环境,保证了开挖施工过程的安全性。实践证明在隧道工程开挖过程中采用超短台阶法取得了非常不错的成效,当然具体施工质量受支护工程的很大影响。
        3公路隧道工程开挖支护施工的具体分析
        3.1混凝土喷射施工
        在完成隧道开挖后及时喷射混凝土,在规定时间内将围岩闭合。施工中通常用混凝土喷射机分层完成喷射作业,并且在喷射后及时采取混凝土养护措施。通常在施工中需要让喷射混凝土和围岩面紧密黏附,但是施工中如果存在超挖问题,那么混凝土喷射难度增大,同时需要使用的喷射混凝土用量也会增加。个别单位在隧道工程施工中可能将超挖的凹陷处用木板、石棉板等材料进行封堵,然后再进行混凝土喷射。这种方式虽然能够将混凝土喷射量减少、节省材料和成本,但是会由于喷射混凝土和围岩之间存在缝隙而稳定性不高,安全隐患较大。
        3.2锚杆施工技术
        施工人员在施工过程中要将锚杆组合的组合梁和拱的作用充分展现出来。不过当前部分设计单位和施工单位组织结构不同,考虑的问题也存在较大差异。设计人员通常在设计方案时值考虑水文地质勘察情况,没有充分和施工人员沟通,导致在具体施工中不得不根据工程实际地质情况调整设计方案。建设单位和监理单位只认可设计方案和图纸,如果设计部门没有进行变更那么不得不根据图纸施工,导致无法按照实际水文地质情况调整初期支护锚杆的间距和长度,同时可能存在锚杆过剩或者不足等问题。如果出现上述问题必然会导致施工材料和成本浪费,或者锚杆作用力无法充分发挥出来,这不利于隧道工程的安全。为此,设计人员和施工人员和加强沟通,根据实际情况合理设计施工方案。
        3.3钢架及大拱脚钢架支护施工要点分析
        第一,要分析大拱脚钢架设计方案。采取正台阶施工方法破碎处理围岩。在上台阶拱脚处设置高1m宽0.5m的大拱脚从而保证开挖下台阶时上台阶的稳定性。大拱脚钢架施工主要是在开挖上台阶后修凿大拱脚,主要采用风镐人工的方式。完成拱架支立加工后,完成初期混凝土喷射工作。在大拱脚施工中需要根据实际情况选择支护措施,通常在黄土地质等有着良好稳定性的地质中应用大拱脚钢架支护技术。在薄层页岩等地质条件不佳的地质中,大拱脚钢架支护施工技术应用效果不佳,这主要是因为在开挖上台阶后,需要给大拱脚留一定的修凿时间,如果没有及时支护,那么很容易出现围岩失稳坍塌等安全事故。第二,钢架支护施工。在加工厂焊接制作钢架,确保每节下料分节都能够和设计要求中的尺寸和规格相符合,将每节的两端焊接在连接板上,用螺栓紧固连接节点之间的连接板。要按照内轮廓尺寸严格安装钢架,做好沉降量的预留,并且利用喷射混凝土密实地填充围岩和钢架之间的空隙,确保支护能够紧密地贴合在围岩结构上,提升围岩结构的稳定性。用纵向钢筋连接好两排钢架,按照1m间距的标准连接钢筋,结构整体性从而提升。
        结束语
        综上所述,在一个复杂的环境中,公路隧道工程的施工可能受到许多因素的影响。虽然现代技术的发展使得各种隧道开挖及支护技术越来越成熟,但如果施工技术选择不当,施工不严格按照施工操作标准完成,就很容易发生质量安全事故。因此,工作人员应加强对施工过程的控制,合理选择施工方案,提高支护的稳定性,为工程施工的安全和公路隧道的施工质量提供保障。
        参考文献:
        [1]杨林,江鸿,陈培帅,等.浅埋大断面公路隧道塌方处治措施及效果分析[J].现代隧道技术,2020,57(6):207-213.
        [2]申大为.高速公路施工中的隧道开挖支护技术[J].交通世界,2020(31):101-102.

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