隧道工程公路桥梁隧道工程开挖防护施工技术研究

摘要：随着交通基础设施建设的不断推进，公路桥梁隧道工程在交通网络中的地位日益凸显。作为连接地面与地下、水域与陆地的关键枢纽，隧道工程不仅承载着重要的交通流量，还直接关系到交通安全、运行效率以及使用寿命。因此，加强隧道工程的施工质量控制尤为重要。在施工过程中要确保施工安全，采用先进的开挖技术和防护措施，有效降低施工过程中的安全风险，减少事故发生的可能性。同时，合理的开挖方案和管理标准还能提高施工效率，缩短工期，降低工程成本。

关键词：隧道工程公路桥梁隧道开挖防护施工技术

中图分类号：U44

ResearchonExcavationProtectionConstructionTechnologyforTunnelEngineering，HighwayBridgeandTunnelEngineering

BENXianglu

QinghaiGuoluoHighwayEngineeringConstructionCo.，Ltd.，Xining，QinghaiProvince，810000China

Abstract：Withthecontinuousadvancementoftransportationinfrastructureconstruction，thepositionofhighwaybridgeandtunnelengineeringinthetransportationnetworkisbecomingincreasinglyprominent.Asakeyhubconnectingthegroundandunderground，waterandland，tunnelengineeringnotonlycarriesimportanttrafficflow，butalsodirectlyaffectstrafficsafety，operationalefficiency，andservicelife.Therefore，strengtheningtheconstructionqualitycontroloftunnelengineeringisparticularlyimportant.Duringtheconstructionprocess，itisnecessarytoensureconstructionsafety，adoptadvancedexcavationtechniquesandprotectivemeasures，effectivelyreducesafetyrisksduringtheconstructionprocess，andreducethepossibilityofaccidents.Atthesametime，areasonableexcavationplanandmanagementstandardscanalsoimproveconstructionefficiency，shortentheconstructionperiod，andreduceprojectcosts.

KeyWords：Tunnelengineering;Highwaybridgesandtunnels;Excavationprotection;Constructiontechnology

交通基础设施的重要组成部分包括公路、桥梁和隧道，工程建设质量影响着区域经济发展。然而，在公路桥梁隧道工程的开挖过程中，由于地质条件复杂、施工技术要求高、安全风险大等特点，给工程建设带来了很大的挑战。对此，各单位要注意开挖防护施工技术的应用标准，可保障工程质量，能促进交通基础设施建设的可持续发展。

1工程实例

某公路桥梁隧道工程，作为地区交通网络的关键节点，其建设质量直接关系到区域交通的顺畅与安全。该项目采用分离式双向双洞设计，每个隧洞的长度均超过4km，对施工技术提出了极高的要求。特别是考虑到隧道穿越的围岩条件复杂，主要分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ这3个等级，这给隧道的开挖和支护工作带来了极大的挑战。为了确保隧道的施工安全与质量，项目团队经过深入研究和多次讨论，决定采用3台阶法进行开挖。这种方法能够根据不同的围岩等级，灵活调整开挖步骤和支护措施，从而确保隧道的稳定性和安全性。在隧道进出口的明暗交接处，项目团队设计了超前大管棚支护结构，以增强隧道的承载能力，防止围岩坍塌。这种支护结构主要由热轧无缝钢管制成，尺寸为108mm×6mm，并根据实际需要，长度分为2m、3m、6m这3种。通过丝扣长15cm以上的套筒，将相邻的管棚紧密连接起来，形成一道坚固的支护屏障。

2施工要点

2.1明洞施工

在施工过程中，为确保施工效率和安全，各工段的施工长度控制在12m，开挖工作遵循自上而下原则，每个工段的开挖完成后及时保护，防止围岩暴露时间过长而发生坍塌。同时，边坡开挖是隧道开挖工作中比较困难的部分，在边坡开挖前先计算边坡的开挖角度，并详细规划具体的开挖细节，开挖过程中严格按照相关步骤进行，确保边坡的稳定性和安全性[1]。另外，为增强隧道的承载能力，给进行工程加固，包括明洞的内衬施工，将混凝土浇筑在准备好的模板中，待其凝固后，再进行下一步的浇筑工作。内衬完成后对洞门部分浇筑，加装防水层，以保护整体结构免受水害影响。回填工作完成后调整台阶的厚度，达到国家标准后方可进行洞身的开挖工作，有效保证开挖工作的安全性，避免发生安全事故。

2.2隧道洞身开挖施工

该隧道采用分离式双向双洞设计，全长达4km以上，开挖断面分为上、中、下、底4个区块。为确保施工安全与质量，需精准确定各区块的开挖位置与高度。开挖断面设计为4个区块，分别为上部、中部、下部和底部。为确保施工稳定，需确定上段高度约为2m，中部比下部高2m左右，下部比底部高10m左右，上、中、下台阶的高度分别设定为4.5m、4.5m、3.5m[2]。另外，在完成上部台阶的整体支护后，且确保现浇混凝土强度超过设计值的70%，方可开始开挖核心土和下部台阶，为避免施工截面完成受阻，导致上部结构沉降变形，需在施工前将槽钢梁架设在规定的位置上，并调整其整体角度，增加稳定性，混凝土浇筑完成后，为确保洞身整体结构的完整性和稳固性，需及时进行养护，通常采取将浇筑部分密封的措施，使混凝土在密封状态下凝固。

3开挖防护施工技术的应用

3.1地质勘探与方案制订

在进行开挖工程前，地质勘探是至关重要的一步。通过地质勘探，地质人员了解施工地点的地质条件、土质、地下水情况、地质断层等因素，这些信息对确定开挖方式、支护方式以及支护时间等关键参数具有至关重要的作用，再根据勘探结果，制订合适的开挖支护方案，并进行建筑设计[3]。其中，开挖支护方案应考虑到地质条件和土质特点，选择合适的开挖方式（如顺层开挖、逆层开挖等）以及相应的支护方式（如钢支撑、混凝土支护墙等），确保开挖施工的安全和稳定性。

3.2开挖方式的选择

在公路桥梁隧道工程中，常用的开挖方法包括全断面开挖方法、台阶法、分部开挖法等，根据地质条件、施工设备、工期要求等因素选择适合的开挖方式。其中，全断面开挖方法是指一次性将整个断面的土石方开挖完成，适用于岩土较坚固的情况下；台阶法是将土石方分层开挖，每层开挖后设置支护措施，适用于较软的土质或需要控制开挖速度的情况；分部开挖法则是将整个断面划分为若干部分，逐步进行开挖，适用于复杂地质条件或需要减少对周围环境影响的情况。在开挖过程中，要控制开挖速度和方向，确保围岩的稳定性，减少对周围环境的扰动，避免因快速开挖引起的地质灾害风险，有利于及时采取支护措施[4]。

3.3支护方式的选择与应用

支护方式的选择对于保证隧道施工安全和质量至关重要，而且需要根据地质条件、开挖方式等因素进行合理选择。常见的支护方式包括喷射混凝土、锚杆支护、挂钢筋网、钢支撑等。喷射混凝土是一种常见的支护方式，适用于一些较为坚固的岩层，通过高压喷射混凝土来形成坚固的衬砌，提供稳定的支护效果；锚杆支护则适用于较松软或不稳定的地层，通过预埋锚杆加固围岩，增加其稳定性；挂钢筋网和钢支撑等方式也可以根据具体地质条件和工程要求来进行选择和应用，在实际施工中，严格控制支护材料的质量和支护结构的稳定性[5]。支护材料的质量直接关系到支护结构的稳定性和使用寿命，要确保材料符合相关标准和规范，并通过检测验证其质量。

该项工程在隧道开挖前，项目部首先对隧道沿线的地质条件进行详细勘察和分析，确定软弱围岩和断层破碎带的具体位置和范围，根据地质勘察结果，项目部选择多种支护方式，包括喷射混凝土支护、锚杆支护、钢拱架支护等。其中，喷射混凝土支护方式，在隧道开挖后立即对围岩表面喷射混凝土，形成一层密实的防护层，增强围岩的稳定性，具有施工速度快、成本较低的优点，适用于软弱围岩和断层破碎带的初期支护；锚杆支护方式，在隧道开挖过程中根据围岩的稳定性和变形情况，适时安设锚杆。锚杆通过注浆与围岩紧密结合，形成一个整体受力体系，提高围岩的抗剪强度和承载能力，具有施工灵活、适应性强的特点，适用于各种地质条件下的隧道支护；钢拱架支护方式，在隧道开挖过程中对于变形较大或稳定性较差的段落，采用钢拱架支护。钢拱架通过连接锚杆和喷射混凝土层，形成一个稳固的支撑体系，有效防止围岩的变形和失稳，具有承载能力强、稳定性好的优点，适用于地质条件较差或变形较大的隧道段落。

3.4监控与检测

监控内容主要包括围岩变形、支护结构稳定性、地下水状况等。围岩变形监测是对围岩的位移、收敛等变形情况进行实时监测，通过设置测点、使用变形传感器等方式监测围岩变形情况，及时了解围岩的稳定性，判断是否存在变形超限情况，从而及时采取相应的支护措施；支护结构稳定性监测主要是对支护结构的变形、裂缝情况进行监测，以确保支护结构的稳定性；地下水状况监测则是对地下水位、水压等情况进行监测，及时了解地下水对施工的影响，以便调整相应的施工参数和支护方案。

该项工程对开挖工作的监控与检测，详细记录各项数据（如表1所示），及时了解隧道开挖过程中的围岩变形、应力分布、支护结构受力等情况，为施工安全和质量控制提供有力保障。

3.5排水处理

在公路桥梁隧道工程开挖过程中会产生地下水，如果不能及时有效地排除，会对施工质量和安全造成严重的影响。因此，制订合适的排水处理方案，考虑地质条件、地下水状况等多方面因素。首先，对地质条件详细调查与分析，包括地质构造、岩层性质、裂隙发育情况等，以了解地下水的来源和流向；其次，对地下水位和水质监测，确定地下水的水位变化规律和水质特点，为排水处理方案的制订提供依据，根据实际情况，采用不同的排水处理方式，如井点降水、抽水井降水、沟渠引水等。针对不同地质条件和地下水状况，采取单一排水方式或多种排水方式相结合的方式，确保排水畅通、有效。另外，在制订排水处理方案时，还需考虑排水设施的设置位置、管道布置方式、排水泵的选型等具体细节，以确保排水系统的可靠性和高效性。

4结语

公路桥梁隧道工程开挖防护施工技术的研究是一个永无止境的过程，需不断学习、探索和创新，技术的选择并非一成不变，是根据具体的工程地质条件、施工环境以及经济效益等多方面因素综合考虑。同时，在开挖过程中加强安全防护，减少工程事故的发生，确保施工人员的生命安全，保障工程的顺利进行。再不断研究和探索更加先进、更加有效的防护施工技术，为隧道工程的安全施工提供有力保障。

参考文献

[1] 吕显光.路桥隧道工程开挖支护的施工分析[J].运输经理世界，2023（36）：113-115.

[2] 李静，唐忠林，郭爱国.泥质砂岩地层下穿运营线小净距大断面隧道开挖技术研究[J].科技与创新，2022（24）：26-30，35.

[3] 董兴兵.北乐原隧道开挖技术研究[J].大众标准化，2022（24）：131-133.

[4] 禚锦鑫.JQ高速公路改扩建项目施工风险管理研究[D].济南：山东大学，2023.

[5] 刘全.隧道施工安全管理风险评价研究[D].大连：大连交通大学，2023.