隧道工程超前支护施工技术及质量控制分析

2021-01-22郑宏巍

设备管理与维修 2021年16期

郑宏巍

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

0 引言

隧道施工在工程中较为常见，而超前支护施工技术的应用也比较广泛。要想促进隧道工程顺利开展，提升其安全性与可靠性就必须加强对超前支护技术的分析管理。在正式施工以前，施工单位需要做好超前支护技术的准备工作，进行地质勘察与力学模型建立，提高施工质量，不断提升相关技术的应用水平。

1 隧道工程超前支护施工技术

1.1 超前小导管施工

超前小导管施工大多数应用在隧道岩层较为破碎、结构不稳定的隧道工程中，能够对砂层、砂卵石广泛分布的地段产生预支护作用。一般在使用该施工技术时，采用钢管厚度为5 mm的小导管，直径范围在42～50 mm。在小导管施工结束后，为了提高支护作用，对小导管进行注浆，固结周边围岩，从而提高围岩的整体稳定性。与其他超前支护技术相比，超前小导管施工安全、方便，效果更加显著，并且超前小导管管体的优异抗拉性和抗剪性，对于岩层之间的滑动破坏起到有效地控制作用，提高隧道施工安全[1]。

1.2 超前支护大管棚施工

1.2.1 钻孔施工

按照钻孔施工方式的不同分为人工钻孔、设备钻孔等。在实际的使用过程中，要根据不同的施工区域、土壤特点以及施工设备性能进行合理选择。针对土壤黏度较大的施工区域，可以通过人工钻孔的方式进行钻孔施工。针对一般的土壤结构，可以选用钻孔机等设备开展钻孔施工。同时在施工过程中，需要充分考虑隧道施工的真实需求和使用标准，按照原有的施工计划将钻孔施工技术进行合理地利用，减少对后续施工进度的不利影响。同时充分考虑不同的钻孔技术的使用条件，对钻孔时间进行有效控制。除此之外，在运用钻孔施工技术时，需要将施工区域的环境和土壤因素进行充分结合，应用现代化的测量技术，并在充分考虑工程实际建设需求的情况下，保障钻孔施工测量的准确度[2]。

1.2.2 管棚安装

在钻孔结束后，需要对超前大管棚进行安装。一般在安装过程中采用Ф108 mm 钢化管，使用机械设备和人工配合的方式，用丝扣进行连接。需要注意的是，在安装过程中需要将钢化管的顶进方向与孔轴线保持一致，用锚固剂将钢管与孔壁之间的空隙进行封堵，然后安装三通接头，为后续的注浆施工工作提供便利。

1.2.3 注浆施工

为了使超前支护的效果得到充分发挥，在钻孔施工后要对钻孔进行清理：①对钻孔施工区域进行打扫，避免周围杂质对后期其他施工环节产生影响；②通过人工或机械操作方式对需要进行打孔的位置进行预留；③使用清水提高其清洁程度，并根据实际需要在浆体表面留存一定水分，为后期进行注浆工作打下良好基础；④在钢管顶入工作结束后，可以使用机械注浆法将1∶1 水泥浆注入相应的钻孔中，提高后期隧道工程施工的稳定性；⑤进行相应的水泥浆检测试验，充分的检验准备能够对注浆工作的压力进行有效管理，减少后期施工过程中安全问题的发生概率，提高注浆紧密程度。

1.3 超前锚杆支护施工

超前锚杆支护施工具有不同类型的锚杆结构：①悬吊式超前锚杆，该类型的超前锚杆主要针对隧道工程爆破之前，利用机械工具将超前锚杆掘进岩层结构内部，然后在末端进行支撑，形成超前锚杆进行支点保护的径向悬吊锚杆，从而为整体锚杆结构进行支撑保护，避免在爆破工作后岩层发生坍塌事故。一般使用Ф22 mm 的横向短钢筋，焊接在邻近悬吊锚杆上，然后在超前锚杆末端形成支护作用；②格栅拱支撑超前锚杆，该超前锚杆在实际施工中对于整体施工测量要求较高，比如横向间距、超前倾角、格栅拱支撑间距等。除此之外，可根据不同的围岩级别使用超前锚杆与超前导管，一般Ⅴ级围岩采用超前导管，Ⅳ级围岩会采用超前锚杆[3]。

超前锚杆技术在实际施工过程中，首先需要沿着轮廓线进行开挖，从大角度外插角入手，向开挖面的前方安装相应的锚杆，然后形成对于隧道前方岩层的预支护作用。在此基础上，施工人员可以在其锚杆的保护下开展相应的隧道开挖工作。结合不同的隧道施工情况，超前锚杆支护施工主要针对整体围岩应力较小、岩体结构较软、地下水较少等隧道施工工程。该隧道工程周围岩层结构较为松散，具有较低的稳定性，在施工中发生坍塌事故的概率较高，采用超前锚杆支护施工能够提高隧道支护的强度和稳定性。这种技术对于隧道工程的岩石、土壤等隧道结构的变形具有一定的抑制作用，促进隧道的稳定运行。超前锚杆支护施工在实际应用过程中，需要结合隧道深度、稳定度等实际数据，创建科学、完整的锚杆支护系统。为了提升超前锚杆支护系统的有效性和匹配性，相关工作人员要结合实际情况，合理选择锚杆支护技术，减少在使用过程中的不安全情况。

2 提高隧道工程超前支护施工质量的措施

2.1 提高超前小导管施工质量

在进行超前小导管施工过程中，需要将小导管钻孔的外插角度控制在10°左右，同时将导管外部进行适当外露，为后期与注浆管的连接提供便利。在使用之前，对超前小导管进行抽取实验，检测其力学性能和工艺性能，保障材料的质量和规格在国家相关安全管理和设计要求范围内。将小导管的压降孔口压力控制在合理范围内，根据不同施工要求钻取检查孔，从而及时掌握小导管的注浆效果。在开展超前小导管施工前，完成一系列初期支护工作，对开挖面进行混凝土喷射，避免后期钻孔过程中出现坍塌事故[4]。

2.2 提高超前支护大管棚施工质量

在明洞衬砌外部施工做相应的套拱设备，将隧道的仰坡面进行紧密贴合；根据不同的隧道施工需要，在套拱内侧安装环向支撑装置，一般可选用工字钢拱架；对钢拱架采用钢筋连接，将导向管固定在钢拱架上，采用定位筋定位，确保导向管间距及外插角；使用拼装方式对立模模板进行拼装，提高支护效果[5-6]。

2.3 提高超前锚杆支护施工质量

目前隧道建设企业中广泛应用超前锚杆支护施工，所以可以通过对该技术的改进和优化，提升隧道的稳定性和安全性，从而减少隧道工程企业的经济损失。在超前锚杆支护施工技术改进中，可以从以下3 个方面着手进行：①提前考察隧道岩层，充分了解岩层的结构等性质，然后结合实际工作情况对支护技术进行改进，保障工程运行的安全性[7]；②及时分析确定隧道的数据情况，数据参数会随着挖掘深度和规模的增加而逐渐增大，因此参数必须符合实际工作情况，使挖掘的过程得到有效控制；③提升超前锚杆支护施工在特殊的隧道内的应用情况，及时根据实际情况进行灵活调整。