公路隧道施工中支护技术及施工要点研究

郭锐

（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州贵阳 550001）

0 引言

随着我国交通体系逐渐完善，隧道工程数量逐渐增多，隧道施工需要进行地下作业，容易遇到坍塌风险，易造成严重的安全事故。因此隧道施工需要加强支护施工控制，提高边坡的稳定性，并注意保护周围生态环境，合理设计施工方案，提高施工的安全性和稳定性。锚杆施工技术、混凝土喷射技术、立拱架等技术的应用能够边施工边支护，为施工提供安全稳定的条件，尤其适合不良土质位置的施工，可保障施工安全。

1 工程概况

本文以黔大东清高速公路第一合同段工程为例，该工程从大方县东关乡至毕节市金海湖区野鸭寨村，路线全长17.87km，工程包括互通2处、隧道1个。工程为高速公路，路基宽24.5m。野鸭寨隧道采取分离式下坡隧道，该隧道工程属瓦斯隧道，穿越4层煤层，是施工的难点。该工程隧址区虽然不存在特殊性岩土，主要的不良地质现象为：软弱土层且存在浅埋偏压情况，可能出现洞内和洞顶局部坍塌情况；较破碎灰岩及崩坡积层也存在浅埋和偏压，可能发生局部坍塌情况。因此隧道施工中主要支护技术十分关键，需要对施工各个环节进行严格控制，提高施工安全性和工程稳定性。基于该工程支护经验，本文总结了该工程的支护技术要点。

2 隧道工程主要支护技术

2.1 锚杆施工技术

确定锚杆方位时需研究风化程度、围岩级别以及岩层状态，合理确认锚杆位置。隧道工程内涉及到很多施工段，因此水文地质条件各有不同。因此布设锚杆的方向、长度和间距要和岩层平面保持垂直，从而充分发挥出悬吊锚杆作用。施工期间施工人员要充分体现出锚杆组合梁和拱的作用。实践期间，需要详细勘测工程现场地质条件，进行施工方案设计。严格按照施工方案施工。

2.2 混凝土喷射技术

完成隧道开挖施工后，使用混凝土喷射技术，根据设计方案在规定时间内将围岩闭合。混凝土喷射施工主要使用喷射机分层喷射，完成喷射处理后要做到及时养护。一般情况下施工期间要保证喷射混凝土和围岩面充分连接，施工期间隧道工程常出现超挖问题，提高了混凝土喷射难度，且增加了混凝土喷射量。

2.3 钢架支护

对钢框架支护施工时，应预制钢架，并进行钢框架焊接，保证钢框架尺寸和弧度达到设计要求。使用螺栓对各节点进行连接，尤其做好端部的焊接。对钢结构浇筑时，注意对内部结构进行检查，做好沉降预留[1]。使用混凝土材料进行围岩和钢结构的填补，充分保证支护和围岩结构稳定。纵向连接钢架应控制间距在1m之内，保证受力均衡。

2.4 全断面开挖施工

根据隧道工程实际情况和隧道工程设计图纸进行断面开挖施工，利用钻孔设备进行钻孔施工。先根据土质情况进行爆破，再使用钻孔设备进行开挖。随后建立支护结构并进行衬砌施工，最终形成完整的支护体系。在全断面开挖施工中，要注意结合实际施工条件，选择合适的开挖方式，严格遵守施工方案和施工顺序施工。

2.5 台阶施工技术

台阶施工技术中，先进行隧道上部断面的开挖，达到一定距离后进行下部开挖，组织上部和下部台阶开挖进度[2]。这一技术具有干扰影响小、施工效率高的优势。根据隧道工程的围岩条件，确认闭合时间，安排合理的施工工序。根据施工设备和空间确定台阶长度，一般情况下台阶小于3m为微台阶施工法；台阶长度10～15m为短台阶施工法；台阶长度大于100m为长台阶施工法。

3 野鸭寨隧道专项施工中支护技术要点

3.1 施工流程

图1为野鸭寨隧道施工流程。

图1 野鸭寨隧道施工流程

3.2 边坡开挖

路基成型稳定后，按照施工图纸进行隧道仰坡施工。出口洞前为填方，土质为坚石，可将开挖弃方作为填料。不管是隧道出口还是进口，在开挖过程中，先对边坡开挖，再进行仰坡开挖。先上后下开挖，每挖一级要进行一级防护。在坡间平台设置排水沟，在开挖前完成截水沟的开挖，避免积水累积。在进口位置设置抗滑桩，完成开挖仰坡后设置抗滑桩。完成抗滑桩施工后观测仰坡沉降，确定仰坡稳定后进行隧道工程施工。

3.3 套拱管棚施工

根据施工图纸准确测量套拱的位置，预留变形量。在套拱过程中，一起进行管棚套管的施工，完成施工且达到设计强度80%后，进行管棚施工。钻孔时如果遇到地质原因可能造成管棚无法达到设计要求，需准确记录钻孔尺寸，并及时进行管棚和注浆的施工[3]。进洞后到达末端但未及设计深度，根据施工记录尺寸，搭接至少两个掘进深度的小导管，并进行注浆施工。当到达管棚末端且达到设计深度，在满足搭接长度后按照设计图纸进行超前小导管注浆。施工期间，根据设计图进行支护，避免发生塌方事故。施工主要使用C25和C40气密性混凝土，严格按照表1配比配制，充分保证注浆质量。

表1 混凝土配比

3.4 支护施工

支护施工作为隧道工程重点部分，要严格遵守技术规范，提高支护工程的稳定性。由于本工程多为Ⅴ级围岩路段，属于瓦斯地带。按照设计图的要求，采用环形预留核心进行开挖，按照设计图进行支护。如果岩层完整且坚硬，采用光面爆破技术开挖；如果岩层为泥土或软石，则采取机械开挖的方式，避免对岩体造成过度扰动；如果为泥夹石岩层，要利用机械清理泥土后，再使用钻孔爆破技术，严格控制炮孔间距在40cm±5cm，并控制掏槽眼距离为5cm，严格控制超挖或欠挖问题。施工时，需将洞内的台阶错开至少3m的间距，将循环进尺距离控制在0.6～2m。支护施工时要保证锁脚安装质量。在喷射4cm混凝土后，安装型钢拱架，安装系统锚杆，重复喷射混凝土，保证覆盖型钢厚度在2cm以上。完成支护施工后进行开挖，将核心土挖出，形成上导坑。在进行侧拱和跳槽的开挖时，同时做好支护施工，使用瓦斯隔离板。仰拱二衬施工完成后进行全断面支护的施工，将支护距离控制在70m之内，预埋好洞室和构件。开挖期间对欠挖和超挖严格控制，使用混凝土充分填实，根据设计图纸安装支护结构。当瓦斯地层贯通时，应在统一指挥下进行施工，当两侧工作面距离50m左右，改为单向开挖施工，工作面不允许停风，做好调整风流的准备。当挖掘面风流监测到瓦斯浓度小于1%时，可以利用钻爆法进行贯通施工。贯通后调试通风系统，将瓦斯浓度降低到0.5%以下才能继续施工。

为了控制隧道内瓦斯和粉尘的浓度，使用湿钻技术钻孔，钻孔和爆破后均需要使用清水将岩面润透。爆破后进行瓦斯浓度的检测，达到0.5%以下后可进洞作业。若隧道内围岩级别良好，需要提高施工进度，在保证施工质量和安全的前提下，根据现场情况利用上下导坑开挖技术进行施工，将循环进尺控制在2.5～3m。经过监理方允许后进行施工，并密切观察沉降情况。若施工期间观测到围岩失控迹象，需立即将人员和机械撤出，并邀请专家进行现场评估，判断施工的可行性。

3.5 洞内支护

进洞后保证通风良好，严格控制瓦斯浓度在0.5%以下。在隧道二衬施工100m后进行洞内施工，使用上下导坑开挖法，停车带使用CD开挖法施工。

3.6 回填施工

将上导坑挖开40～50cm左右，可以进行仰拱和回填仰拱部分的施工，将循环进尺控制在6m。首先将上导坑钢支护锁脚焊接严密，使用锁脚钢花管，按照施工图要求焊接锁脚，并注浆处理。在锁脚位置上牢固焊接型钢支护，通过注浆施工和岩体紧密连接，建立开挖仰拱稳定的工作面。其次根据设计图纸依次进行仰拱部分的开挖、喷射混凝土、型钢初支护、仰拱预埋钢筋。最后对仰拱拱圈混凝土进行浇筑，根据设计要求预埋排水管，预留瓦斯排放孔，并对仰拱回填混凝土进行浇筑。

4 结语

综上所述，隧道工程涉及到开挖和地下施工，具有坍塌风险，支护技术和支护体系是保证施工顺利进行的关键。现阶段隧道施工中主要支护技术包括锚杆施工技术、混凝土喷射技术、钢架支护、全断面开挖施工、台阶施工技术。本文以野鸭寨隧道施工段为例，总结了支护施工技术要点，需要以施工方案为依据，严格控制施工每一道工序，充分保证每一步施工规范标准，从而降低安全风险，提高边坡稳定性。