浅析超前支护技术在公路隧道施工中的应用

陈仁宽

宣城市交通建设工程质量监督站 安徽 宣城 242000

引言

新时代背景之下，我国的公路建设覆盖的面积越来越广，但由于我国的地质条件较为复杂，所以在公路建设过程中经常会因地势问题而对建设产生阻碍。但公路隧道的建立有效解决了这一问题，隧道工程不仅可以有效解决地质问题带来的困难，还能节省公路施工成本，进一步推进我国社会经济发展。

1 超前支护施工技术的概述

本文在阐述超前支护技术在公路隧道施工中的应用时，主要以绩溪县S456上金山隧道工程为案例进行深入分析。该工程项目中，公路隧道整体建设使用的是端墙式洞门结构，隧道主体是单洞双向行车道，二级公路等级，设计时速60km/h，隧道净宽10m，净高5m，隧道全长2505m。衬砌结构按新奥法原理，采用复合式衬砌结构形式。本隧道洞身Ⅴ级围岩打设Φ42超前小导管注浆，IV级围岩打设超前锚杆进行超前支护。本隧道洞身Ⅴ级围岩打设Φ42超前小导管注浆，IV级围岩打设超前锚杆进行超前支护。在隧道工程施工开始之前，专业的勘测人员会对隧道建设所在地的地质情况进行细致调查，根据调查结果再对工程施工技术进行选择和分析，该工程项目中，首先要将施工围岩结构进行不同等级的划分，然后使用锚杆锚网混凝土喷射和钢拱架支撑这两种方式来对工程进行支护作业。在进行水泥浆注浆施工时，本工程采用的是小导管，水泥浆中水灰的比例为1∶1，为有效实现注浆作业在工程中的加固作用，所以要在水泥浆中加入一定量的速凝剂。注浆时，先在小导管的上方钻取多个直径为8mm的注浆孔，注意注浆孔排布不能过于密集，两个注浆孔之间的距离要保持在15cm以上，为了能够实现顺利注浆，在小导管内部的钢管前端应该设置一个10cm左右的尖锥结构[1]。

2 超前小导管施工工艺流程

2.1 钻孔施工

在超前小导管进行钻孔作业之前，要先对拱部位置的钻孔作业面进行隔离封闭，最好的封闭方式就是向作业面喷射混凝土材料，喷射时要注意混凝土材料的厚度最好不要大于5cm，并且要对混凝土材料凝结后的质量进行检测，不能够出现过多的裂缝，否则会影响整个隧道的施工质量。在打孔作业前，先要按照设计和规范要求对超前支护的孔位进行布孔。在进行打孔作业时，要先利用钻机对整个轮廓面上的外部区域进行挖掘，并在施工过程中要保证沿斜插角角度进行。在成孔后，采用高压水或高压风进行清孔，清孔完成后应尽快进行送杆，防止再次出现堵塞。在小导在小导管向作业面进行顶进时，要注意使用冲击振动的方法来实现钻孔目的，最好使用风动凿岩机来进行作业。小导管顶进工作中，需要对设备的回转抓作业角度进行调整，以实现在设备冲击力之下钢管能够快速且顺利地进入钻孔中，且要保证一定的进入深度，在这一过程中要注意的是，要加强小导管尾端与钢架之间的连接，避免出现因冲击力度过大而导致小导管与钢架分离的情况出现。钻孔施工过程之中，需要将小导管按照顺序编排号码，排号码的原因是在进行施工时，施工人员会按照奇数和偶数的不同来进行穿插注浆作业，先将奇数号的小钢管建设并注浆，然后再对偶数号的钢管进行搭建并注浆，这种作业方式能够实现施工人员对注浆作业的二次检查，保证公路隧道施工质量，若在作业过程中发现某一钢管未完成一轮注浆工作，需要立即进行补浆。对小钢管的注浆工作进行两轮检查之后，确保钻孔、注浆作业达到了公路隧道的施工要求之后，才可以进行下一步的施工作业[2]。

2.2 注浆施工

公路隧道注浆施工过程中需要注意的施工要点也很多，在进行小导管的安装时，应该保证小导管能够向外延长一定的长度，这一目的是为了有效实现注浆管的连接。安装过程要保证小导管周围不能存在空隙或裂缝，若有裂缝可以使用塑胶泥浆材料对导管周围实现密封处理，在这一过程中可以同时对作业面喷射的混凝土材料进行二次检查，若混凝土材料出现裂缝应及时进行二次密封处理。注浆工作对后续的公路隧道顺利建设有着至关重要的作用，因此工作人员要在注浆工作开始之前，将注浆浆液的配比进行细致的设计和检查，并对注浆设备的工作状态、导管之间的连接、接口的密封程度等因素进行检测，尽力将注浆工作保质保量的一次完成，避免出现漏浆的情况。在保证所有检测工作都按照标准完成之后，可以将水泥浆液浓度为1∶1的浆液直接倾倒进注浆机的储存筒之中，然后就可以将注浆机开启向小导管周围的区域进行压浆作业，在注浆工作进行过程中，注浆压力需要由低向高逐渐加压，刚开始注浆作业时压力最好保持在0.5MPa左右，然后缓慢地将压力逐渐升至1.0MPa，整个注浆工作持续时间大约为10min，注浆完成之后，就可以关闭注浆设备并对注浆质量进行检查。

2.3 施工控制要点

在公路隧道的建设过程之中，钻孔、注浆工作属于前期工作，前期工作的质量对后续的隧道建设起决定性作用。因此，工作人员在进行这两个施工步骤前，一定要做好充足的前期准备工作，首先要先对作业设备进行调试和检查，其中注浆设备必须要进行试运转工作，一旦发现设备出现异常运转的情况，就要立即维修排除隐患，才能够保证注浆工作的顺利完成。其次，在进行注浆作业时，施工人员一定要保证对注浆压力产生有效控制，避免由于注浆压力过大或过小而产生注浆变形或串浆的问题，以保证后续建设工程的顺利开展。在钻孔注浆过程中普遍的施工问题解决方法如下，第一，针对隧道建设区域内的地质进行深入调查，并根据调查结果实现有效注浆方案的建设，利用最为适宜的注浆方法来实现注浆质量的提升。第二，在进行注浆作业时，可以使用较低的注浆压力或者采用间隙注浆的注浆方法，这两个方法能够将注浆过程中所发生的大部分问题实现有效避免。第三，在注浆过程中一旦出现了串浆问题，可以在注浆作业中同时使用2台注浆设备，利用2台设备实现对工程的同步注浆作业，还可以将出现串浆问题的钻孔进行堵塞处理，然后可以使用细铁丝或者钢筋彻底清除串浆孔内部贮存的杂物，然后再开始继续进行注浆作业。在进行注浆工作时，现场施工人员要随时关注注浆进度和情况，一旦发现水泥浆凝结的时间与计划的时间出现时间差，施工人员应立即停止注浆作业、实现协调配合，将公路隧道的施工工艺做出及时的修改以及调整，将注浆工作顺利完成。针对注浆过程中存在的漏浆问题，施工人员可以在整个管道的尾部设置一个阻塞工具，以实现对漏浆孔的填堵工作，进而保证整个注浆工作顺利完成，公路隧道建设能够更加稳定[3]。

3 超前锚杆施工工艺流程

3.1 施工原材料制备

公路隧道建设中，在进行超前锚杆施工之前，施工人员需要先准备好该施工流程所需要应用到的原材料，这一环节主要使用的主要原材料为锚杆材料，锚杆施工对于锚杆的质量要求较高，所以需要进行细致的材料选取工作。选取好高质量锚杆之后，施工人员还应该对锚杆进行除锈、除油污作业，以保证锚杆材料能够实现高质量隧道建设。超前锚杆施工的第二原材料为水泥砂浆，水泥砂浆的制备要格外注意其原料配比，并在其中加入适量的早强剂，以实现P42.5普通硅酸盐水泥材料的制备。超前锚杆施工的第三原材料为砂石材料，选取时要注意砂石颗粒不能过大，但是要保证砂粒具有足够强的硬度，砂粒直径保持在2.5mm以内为最佳，在使用前要经过细致的筛选和清洁工作。3种施工原材料配备完成之后，施工人员也要注意，砂浆材料在使用时要保证充分搅拌，且砂浆材料不宜一次搅拌量过多，因为砂浆材料的质量和黏度会随着放置时间的延长而下降。所以施工人员应少量多次的对砂浆材料进行搅拌，避免砂浆材料初凝现象的产生，影响后续的公路隧道建设质量。

3.2 锚杆孔施工

在对锚杆孔进行施工的过程中，锚杆孔的钻取作用是为了能够实现锚杆的插入作业，锚杆孔位置准确建立，能够实现整个高速公路隧道建设的高质量完成，所以在这一步骤中施工人员要先对锚杆孔的设定位置进行确认，针对工程建造地区的不同，施工人员也需要结合隧道建设所在区域周围的岩石具体情况，对锚杆孔的位置进行合理的设定和标注，这一步骤中，要求施工人员必须要保证自身的专业性，锚杆孔的标注偏差必须要在5cm之内，否则就会出现质量问题。且在设置锚杆孔的孔内直径时，一定要保证其标准度。施工人员还要注意锚杆孔需要具备足够的深度，以保证锚杆能够完全进入锚杆孔，保险起见锚杆孔的深度要比实际的锚杆长度多出10cm左右，这一步骤的专业性要求同样很高，要保证锚杆孔深度的误差小于50mm。这一步骤对于施工人员的专业性要求较强，为实现隧道工程良好建设，工程代理商可以加强对于专业施工人员的专业培训和招聘工作，来保证施工人员的专业度能够覆盖整个工程建设。锚杆孔钻孔完毕后，施工人员还应该及时进行收尾工作，将储存在锚杆孔内部的杂物、积水和施工废料进行清除，以避免这些杂物的存在影响后续锚杆的施工，从而带来不必要的麻烦，影响公路隧道建设的施工效率和质量。

3.3 锚杆安装

在进行锚杆安装作业时，主要的安装步骤有3个。首先，需要进行注浆施工，施工人员根据工程建设的实际情况，采取灌浆法或注浆法向锚杆孔中进行注浆作业。在进行注浆作业时除意外情况之外，尽量不要中途暂停注浆，这样才能够实现注浆工作的高质量、稳定进行，防止注浆工作不能发挥作业意义的情况产生。注浆时还应该保证注浆过程中的哑铃控制，保证锚杆孔所受到的注浆压力不超过0.4MPa。注浆工作过程之中应该时刻保持锚杆孔处于密封状态，以避免漏浆情况产生。注浆时，注浆管应保持与锚杆孔底部保持5～10cm的距离，并随着注浆作业的逐渐完成而慢慢地将注浆管抽出来，以保证整个注浆过程的均匀和稳定。其次，要进行锚杆的插入工作，锚杆插入之前，施工人员需要把水注入牛角泵中，但是注入牛角泵中的水含量不宜过多，只需要占牛角泵总容积的2/3即可，同时向牛角泵中注入一定量的砂浆材料，砂浆材料在注入牛角泵之前，需要先用水对砂浆材料做润湿工作，然后再将润湿后的砂浆材料注入牛角泵之中。之后需要将注浆管插入锚杆孔之中，需要注意的是注浆管应该尽可能地进入锚杆孔底部，并对牛角泵的盖子做有效的密封处理。这次的注浆作业中，更应该保证较小的注浆压力，注浆压力保持在0.2MPa为最佳。在对砂浆材料进行压铸工作时，工作人员要密切关注压铸过程中的压力表数值变化，一旦发现压力表上显示的压力数值过高，就要立即停止注浆作业，并立即找出压力值过大这种情况产生的原因，并将问题解决后，再继续进行接下来的注浆工作。最后，需要进行的操作步骤就是锚杆的安装工作，在锚杆安装过程中需要注意，锚杆插入锚杆孔的深度，不能超过锚杆长度的95%，且施工人员在进行锚杆的安装工作时，最好能够实现一次成型，避免安装完成后再对锚杆安装进行调整，二次调整可能带来的后果是，导致锚杆以及灌注进锚杆孔之中的砂浆材料无法实现良好的结合，使得两者之间的黏性减弱，导致锚杆安装不稳定。为了实现整个支护工作的稳定性，需要在锚杆的底端与钢架之间进行加固处理[4]。

4 结束语

综上所述，在进行公路隧道建造时，要对建造过程所涉及的地形地貌、围岩状况、水文地质、气候等各类因素进行充分的考量，并根据设计、现场勘查、监控量测结果实现对于隧道建设支护工作的完善。支护工作在公路隧道设计中的稳定、有效实现，能够提升整个隧道工程的稳定性和建造质量，为保护人民生命及财产安全有着重要意义。