公路隧道工程项目的开挖支护施工技术

黄剑鹏 李 坤 曾凡杰 蒋玉兵

中机中联工程有限公司 重庆 400039

在进行公路隧道工程项目的开挖支护施工的时候，必须要做好前期的准备工作，如合理的调研施工区域的地质条件、地理条件和施工条件等。结合具体的情况去判断施工条件，选择合理的开挖支护施工方法，从而使公路隧道工程项目的开挖支护施工质量得到实际性的提升。

1 公路隧道工程项目中开挖支护施工的作用

对于公路隧道工程项目来说，开挖支护施工对于工程项目的建设有着不可替代的作用。首先，公路隧道通常都建设在山路比较陡峭的地方，甚至有些隧道还修建在岩石之上，要想提升公路隧道工程项目的安全系数，必须要采取有效的支护手段。结合岩石的质地和特性来讲，岩石本身具备比较差的稳固性。为了保证公路隧道工程项目的安全性，通常在施工之前要由相应的施工队做支护工作，这样能够使钢架的适应性和刚性得到提升。同时，由于使用了钢架结构作为支撑，就使得支护工程施工的整体结构稳固性得到了保证[1]。再加上混凝土，在其凝固之后，就能达到规范标准，并且承受能力也能得到有效的增强。由于混凝土是一种可塑性比较强的材料，因此在开挖支护施工的前期可以使用混凝土将钢架和岩石之间的孔隙填满，这样不仅能够增加支护的牢固性，还能够使施工队的安全得到有效的保障。

其次，当公路隧道工程项目开挖之后，其围岩就很容易受到风力的影响，为了使施工队的安全和施工进度按时进行，需要在开挖支护施工之后浇筑一定的混凝土，一方面能够封闭围岩，另外一方面能够保证围岩的稳固性。

最后，锚杆能够将破碎的岩块固定在一起，将公路隧道当中的梁和拱组合好，进而提升拱的抗压性能。通常情况下，锚杆支护以普通的砂浆锚杆、中空注浆锚杆和自进式锚杆等最为常见，在具体使用的时候，要保证锚杆和岩层处于紧密贴合的状态。同时，还要注重锚杆垫板的安装，做好垫板材料的选择和垫板高度的确定两者缺一不可，因为其不仅能够使垫板位置的准确性得到提升，还能够使锚杆的稳定发挥作用。为了做好支护安装的全面监管，相关人员必须要对支护结构的作用、原理等有深入的了解，为人员安全和施工流程提供相应的支持[2]。

2 公路隧道工程项目的开挖施工技术分析

在进行公路隧道工程项目设计的时候，必须要关注公路隧道工程项目的现场勘查数据，并且采取科学合理的开挖施工技术。常见的公路隧道工程项目的开挖施工技术有很多种，具体内容如下：

2.1 全断面开挖法

在常见的开挖方法当中，全断面开挖法比较常见，在全国各个地区得到了广泛的应用和推广。和其他的公路隧道项目开挖技术相比较而言，这种方法的优点是高效和简便，能够为提升公路隧道工程项目的质量做贡献。实际的公路隧道工程项目开挖要求相关的施工单位，依据具体的施工设计方案，进行严格的作业。在公路隧道工程项目开挖工作开始之前，应当发挥钻孔台车的作用，做全断面的钻孔掘进操作，保证公路隧道项目开挖施工的科学性。引爆需要在装药连接完成之后，在该操作完成之后，才能够进行断面开挖。在公路隧道工程项目开挖一定的时间之后，还要重新引爆。为了保证公路隧道工程项目开挖支护的施工质量，需要在开挖期间科学的铺设防水层，从而使开挖支护施工质量达到标准。同时，在引爆工作开始之前，需要移动钻孔台车，保证其处于安全范围内，这样能够避免出现意外破坏钻孔台车的事件。

2.2 台阶法

台阶法包括长台阶法和短台阶法，长台阶法的开挖作业面积很小，在Ⅰ～Ⅲ围岩上的应用广泛。长台阶法中的开挖参数对于公路隧道工程项目的开挖施工面稳定性有着重要的作用，在实际施工的时候必须要对上下台阶的长度进行全面的考虑，尽可能控制台阶的长度在100m之内。长台阶法在安排清晰和工期充裕的施工工程中的应用更加适合。从短台阶法的角度，由于其受到岩石的风化、化学成分的侵蚀等，其围岩岩石的稳定性很容易受到影响，进而出现大幅度降低和改变的情况。为了尽可能避免出现这种状况造成恶劣的影响，可以选择采用短台阶法。短台阶法的调节高度和长度分别为3m 和5m 左右，还要尤其注意两方面的内容，其一是设置进尺为1m，这样能够使开挖施工期间的便捷程度得到保证；其二是为了保证在公路隧道工程项目开挖施工中不会出现上台阶悬空的情况，需要尽可能避免对上台阶的载荷施压[3]。

2.3 分部开挖法

分部开挖法本质上是台阶法的细化，将设计的巷道断面分为若干部分，并且对其进行二次或者以上的开挖工作，从而达到巷道实际开挖断面的需求的方法。分部开挖法的确定需要依据公路隧道工程项目的具体公共环境和地质条件参数等确定。分部开挖法主要包括环形开挖留核心土法、上下导坑法和侧壁导坑法这三种具体的方案。侧壁导坑法，通常是在进行大跨度隧道开挖的时候、地层出现松软和不稳定状态时选择的，相关的施工单位需要科学防治支撑架，沿着坑道进行开挖作业。由于受到衬砌的作用，能够开挖核心，修筑的时间一般是在开挖作业之前进行，能够保证开挖的安全性。

2.4 CRD施工法

CRD 施工法主要在软弱地层隧道施工中应用，能够有效的控制地表沉陷等问题。但是，CRD 施工法在公路隧道施工当中的应用次数比较少，因为造价比较高。在一些特殊的情况下，能够使用该方式，如土地层呈现膨胀的状态。CRD 施工法依据“小分部、短台阶、短循环、快封闭、勤测量、强支护”的原则进行实际操作[4]，将隧道自上而下的分割开来，在快形成环之后开展施工作业。同时，还要做到随时开挖、随时支撑和及时做好初期支护的工作。

3 公路隧道工程项目支护施工的技术

公路隧道工程项目支护施工技术的种类有很多种，在实际进行公路隧道工程项目施工的时候，必须要明确各种支护施工技术的优点和缺点等，结合施工的具体状况，选择合适的技术，从而提升公路隧道工程项目施工的整体质量和效益。

3.1 喷射混凝土施工技术

喷射混凝土施工质量的优劣主要以喷射混凝土的前期强度和密实度作为具体的表现形式，通常情况下前期的强度高，就意味着能够承受比较大的围岩压力。而喷射混凝土施工密实度好，则意味着抵抗变形的能力强。喷射混凝土施工技术在灌注公路隧道内衬、薄壁结构或者其他结构的衬里以及钢结构的保护层中的应用频率比较高，借助压力喷枪，能够将配制好的细石混凝土在具体的施工中应用，从而起到保护薄壁结构的作用。为了使公路隧道工程项目的岩块稳定性得到保证，使岩块能够黏接在一起，可以采取向公路隧道表面围岩喷射混凝土的方式，一方面能够使黏接力提升，另外一方面还能够避免围岩的松动现象。喷射混凝土自身具有一定的刚度，对于抵抗塌方具有很好的作用[5]。喷射混凝土和其他的支护技术结合，能够使公路隧道工程项目的支护效果更加理想。在实际喷射混凝土的时候，还要注意混凝土的配比，尽可能避免因为配比问题，而产生施工隐患。

3.2 锚杆支护技术

锚杆支护技术借助的是围岩内部的锚杆，其能够扭转围岩自身的力学状态，通过将围岩和稳定的岩体黏结在一起，从而起到补强和防止围岩风化的效果。锚杆支护不仅具备成本低廉、支护效果好、操作简单方便的优点，还具备使用灵活等的优点，但是其缺点也相当明显，并不能封闭围岩，也不能够防止围岩出现风化的问题。同时，对于锚杆之间裂隙岩石的剥落也不能够起到相应的作用。通常，锚杆支护需要在喷射混凝土之前完成施工，这样不仅能够有效减少施工的干扰，还能够使锚杆的真实作用发挥出来，达到节约时间和快速施工的目的。

3.3 挂钢筋网、钢支撑支护技术

一般情况下，钢筋网要和锚杆支护一起，这是因为锚杆支护在实际布设的时候，很容易产生距离，为了最大限度的减轻锚杆对岩石体的约束，避免在施工过程中发生坍塌的问题，可以借助钢筋网。钢筋网能够有效的连接锚杆和钢筋本身，这种链接能够使岩土体的稳定性效果更加明显。同时，钢支撑支护是借助自身的刚度，来保证岩土体稳定和防治岩土体变形的，通常在开挖结束之后，要根据相关的设计要求，对钢支撑进行安装[6]。在这个过程中，要尽可能将钢支撑的效果发挥到最佳状态。同时，挂钢筋网和钢支撑按照设计方案的要求进行安装，能够使其他支护技术的不足之处得到弥补。

3.4 超前小导管支护技术

作为公路隧道工程项目当中的一种工艺技术，超前小导管支护加护借助的是直径在40～50mm 范围内的焊接钢管或者无缝钢管。在制作超前小导管的时候，要注意制作的材料，通常选择直径38～50mm 范围内的无缝钢管，呈环向布置，保证0.3～0.5m 的间距和10°～15°的外倾角，还要注重布置的范围，一般在隧道拱部120°的范围内[7]。超前小导管的支护在完成布孔之后，还要进行可钻孔作业，之后要安装小导管，最后进行注浆作业。

3.5 钢拱架支护技术

钢拱架支护技术利用的是型钢成形后的加固作用，通过整榀安装或杆件拼装的方式，从而起到加固施工的支护作用。钢拱架支护和锚杆、喷射混凝土以及钢筋网等组合在一起，能够形成复合支护[8]。钢拱架支护的优点体现在拥有即时强度和刚度、能控制围岩过大变形上，但是其缺点也相当明显，即投入的成本高。钢拱架支护一般应用在围岩条件差和锚杆作用效果不够明显的状况下，实施增加隧道施工成本和延长工期的方式，能够使初期的支护刚度达到理想的状态。

4 结语

综上所述，在公路隧道工程项目中，具体的施工建设受到很多因素的影响。当下开挖支护技术正在逐步得到完善，但是目前的公路隧道工程项目施工还需要更加先进的技术，从而避免重大事故的发生。因此，公路隧道工程项目的施工工作人员必须要严格进行管理和控制，结合实际状况实施对应的开挖支护技术，从而保证公路隧道工程项目的安全性和稳定性。