隧道工程开挖支护的施工要点解析

余明武 高绍隆

摘要：隧道工程施工具有专业性与复杂性特征，需要采取有效技术措施，强化隧道工程开挖支护施工效果，为隧道工程施工安全提供可靠屏障，保障隧道工程施工顺利进行。通过探讨隧道工程开挖支护施工中存在问题的基础上，结合相关实践经验，分别从喷射混凝土、锚杆支护等多个角度与方面，解析隧道工程开挖支护的施工要点，望有助于隧道工程开挖支护施工。

关键词：隧道工程;开挖支护;施工要点;方法控制

中图分类号：U455.7;U415.6;U445.4文献标识码：A文章编号：1672-9129（2020）03-0056-02

Abstract：Tunnelconstructionhasthecharacteristicsofprofessionalismandcomplexity，itisnecessarytotakeeffectivetechnicalmeasurestostrengthentheexcavationandsupportconstructioneffectoftunnelengineering，toprovideareliablebarrierforthesafetyoftunnelconstruction，toensurethesmoothconstructionoftunnelengineering.Basedonthediscussionoftheexistingproblemsintheexcavationandsupportconstructionofthetunnelproject，combinedwithrelevantpracticalexperience，thispaperanalyzestheconstructionkeypointsoftheexcavationandsupportofthetunnelprojectfromvariousanglesandaspectssuchasshotcreteandboltsupport，hopingtohelptheexcavationandsupportconstructionofthetunnelproject.

Keywords：tunnelengineering;Excavationsupport;Keypointsofconstruction;Methodstocontrol

引言：隧道工程是基础设施建设的关键构成要素，是各類道路工程的重要协同性工程。在经济社会持续快速发展的背景下，隧道工程开挖支护施工面临着很多的不确定性因素，必须全面准确把握隧道工程开挖支护施工关键环节与步骤，确保支护体系安全可靠。

1隧道工程开挖支护施工简述

在隧道工程建设施工过程中，开挖支护施工始终扮演着不可替代的关键角色，是提高隧道工程安全施工系数，严格落实安全施工制度要求的重要载体。任何忽视了开挖支护施工安全的隧道工程，均无法获得必要生命力与活力，无法取得未来长远发展。当今社会，包括隧道工程建设等在内的基础设施工程建设节奏越来越快，各类施工技术方法不断创新，也使得隧道工程开挖支护施工隐藏了大量安全隐患风险，必须分门别类地对相应安全隐患进行辨识、分析与控制，以保障隧道工程建设顺利推进。有研究表明，因开挖支护施工过程控制不当而导致的隧道工程安全事故问题占据较高比例，而其诱发原因是多方面的，既有开挖施工技术工艺、隧道工程所处环境等客观因素，也有施工过程控制、施工安全观念等主观因素。无论何种类型的安全隐患因素，均应立足于隧道工程建设施工实际进行防范化解，而其关键措施与方法则在于充分有效运用开挖支护施工技术方法，准确把握开挖支护施工技术要点，防止发生系统性支护故障或潜在隐患。本文从分析隧道工程施工方法及开挖入手，就诸多方面的开挖支护施工要点进行了深入探讨，提出了相应对策与建议[1]。

2隧道工程施工方法及开挖分析

隧道工程项目的建设与实施往往面临着更为复杂且难以控制的外界环境条件，对施工技术与开挖工艺要求较高，施工过程更多情况下会受到地下断层、地下水、工程结构、支护时间等方面要素的影响，因此必须因地制宜，根据隧道工程事先确定的开挖技术方案，循序渐进实施。

2.1隧道工程施工方法。现代隧道工程在施工完成后，不仅需要具备特定通行功能，而且还是要通风、照明、排水等方面予以统筹考量。在隧道工程施工基础理论研究不断深化的背景下，隧道工程施工方法趋于多样化，为施工技术人员在隧道工程施工方面提出了更为丰富的技术手段。以隧道工程矿山法施工为例，该种方法是在特定环境条件下，在某一事先确定的区域进行地下坑道的开挖，根据隧道断面及结构支撑情况，为隧道工程结构赋予特定荷载，具有施工过程简便易行、开挖工程量易于控制等多方面优势，是现代隧道工程建设与施工实践中的常用施工技术方法之一。再如新奥法施工技术，它问世年限较久，以岩体力学的基本研究为理论基础，经过多年技术演变与改进，提高了锚杆和喷射混凝土施工的有效衔接效果，降低了施工扰动，具有较为突出的封闭化施工效果[2]。

2.2隧道工程开挖。隧道开挖施工需要遵循减少扰动、控制开挖方式等基本原则，最大限度上将各项施工要素掌握在可控范围内。要根据隧道工程围岩稳定性、结构性、层次性地客观条件，合理确定开挖目标、开挖方式，并通过科学合理的开挖过程，达到预定的开挖效果。根据隧道工程所处岩层条件的显著差异，技术人员可根据不同施工阶段，采取不同开挖技术模式，妥善处理岩层断面情形。部分情况下岩层含水量较高，这就需要实施分段化开挖，将整个隧道工程开挖过程细化分解，成为多个不同的开挖子阶段与子项目，优化不同阶段与项目之间的衔接性，有简入难地实施开挖。

3隧道工程开挖支护施工中的存在问题探讨

3.1放坡开挖坡角过大，超挖和欠挖等问题突出。放坡开挖坡角关系到隧道工程开挖支护施工安全性与稳定性，必须根据相应计算方法与标准规范，核算放坡开挖坡角。纵观当前隧道工程开挖支护实际，普遍存在着漠视放坡开挖坡角核算，导致坡角过大，无形之中放大了开挖支护施工安全风险，尤其是在软弱围岩环境下，更容易造成坍塌事故。在边坡修整中，机械修整方式与人工修整方式配合效果不佳，超挖和欠挖问题不同程度存在，导致开挖工作面平顺度不够，为后期边坡支护失衡失稳埋下隐患[3]。

3.2喷射砼厚度不够，成孔注浆不到位。在隧道工程开挖支护施工中，喷射砼厚度直接关系到支护安全系数的高低。从当前喷射砼现状来看，部分施工过程所采取的喷射砼施工技术不良，对喷射砼的操作掌握不严谨，过度侧重喷射砼施工环节的经济成本，无法使最终形成的喷射砼厚度达到相应技术标准与要求。此外，在成孔注浆方面，由于对孔深、孔径、成孔密度等技术参数掌握不清，注浆随意性较强，在孔内残留物未能得以全部彻底清除的基础上，便进行成孔注浆，往往难以达到隧道工程开挖支护设计要求，边坡顶面形变监测不到位，特定条件下出现空间偏移。

3.3忽视开挖支护跟踪监测。及时有效的跟踪监测能够准确发现隧道工程开挖支护施工中存在的潜在隐患，掌握可能出现的开挖支护失衡等问题。从当前开挖支护过程来看，多数隧道工程实践未能建立健全开挖支护跟踪监测体系，所采取的跟踪监测手段与技术方法更新滞后，难以精准辨识开挖支护存在的结构形变、荷载失衡等隐患问题，导致局部性、单一性的支护问题扩散蔓延，形成系统性、多元性的支护问题。同时，由于跟踪监测相关数据资料缺失，无法为采取更加有效的开挖支护手段提供基础参考与依据。

4隧道工程开挖支护的施工要点研究

4.1喷射混凝土支护技术。喷射混凝土技术能够使隧道工程开挖支护粘合为一个有机整体，使所处环境下的岩层更具稳定性与可靠性，有效防止围岩塌陷或松动，提高开挖支护的综合受力效果，在特定应力与剪力的支撑作用下，增强隧道工程支护强度。通常情况下，喷射混凝土支护技术实施前应对隧道工程开挖支护环境进行充分分析与研判，全面掌握隧道工程开挖方案及相关技术要求与标准。要采用性能稳定、工况状态良好的喷射机械设备，根据隧道工程施工环境设定特定数值大小的喷射强度，对开挖支护四周围岩表明形成混凝土浆体，并保持浆体一定厚度。在此过程中，应其实提高喷射混凝土施工技术的严谨性与科学性，强化混凝土喷射操作人员的综合素养，更加熟练地掌握喷射机械设备的应用要求。当喷射混凝土支护技术遇到分散性较强岩层或岩块时，应重点对缝隙部位进行喷射，改善围岩稳定性条件。在实践中，为提高隧道工程开挖支护的最终整体效果，喷射混凝土支护技术通常需要与其他支护技术协调配合使用，共同构造稳定性系数高、整体效果好的开挖支护体系[4]。

4.2锚杆支护技术。锚杆支护技术是隧道工程开挖支护施工的关键技术方法之一，在隧道工程项目实践领域占据着较高的应用比重。锚杆支护技术的主要应用载体为锚杆，对锚杆的强度、硬度、延展性、抗腐蚀性等技术指标具有较高要求，只有在对锚杆进行充分而细致的专业技术检测，得出其可行性结论的基础上，方能将锚杆应用与隧道工程开挖支护施工实际。部分情况下，隧道工程开挖支护未能充分掌握锚杆支护技术的关键要点，导致锚杆应用后的稳定性与协同性不够，难以达到相关技术标准与行业规范要求。通过应用锚杆支护技术，可有效改变隧道工程环境下围岩的荷载条件，从纵向与横向等多个方面提升围岩的荷载效果，形成系统化、整体化、一体化的围岩加固圈层，为隧道工程项目构建稳定性好、协同性高的岩层环境结构体系。在隧道工程锚杆支护技术应用中，需要有效协调二轴应力其他轴向应力之间的逻辑关系，同时应充分保证锚杆支护中金属构件的性能参数指标，并适当控制锚杆间距、钻孔直径及保护层厚度等参数。

4.3钢筋挂网支护技术。钢筋挂网支护技术与锚杆支护技术具有较大程度的潜在关联，具有异曲同工之妙。在当前技术条件下，隧道工程开挖支护施工中的锚杆支护技术在布局密度上具有较高要求，若其分布于稳定性相对较差的岩层环境中，则难以形成更加有效的系统化、综合化支护效果，此时便可通过运用钢筋挂网支护技术来解决。钢筋网支护技术需要用到一定数量个钢筋，并将其纵横交叉，形成钢筋网，通过钢筋网所具备的特有承载力，使隧道工程开挖支护效果更趋优化。在钢筋挂网支护技术应用过程中，应对施工操作人员进行专项培训与指导，使其全面掌握与了解钢筋挂网支护技术的操作方法、目标要求、工艺特点、结构差异等基本知识，并强化钢筋挂网施工的责任意识与质量意识，及时准确地辨识可能影响钢筋挂网支护技术的潜在影响要素，提高对各类施工问题的反馈能力与应变能力。同时，需要指出的是，钢筋挂网支护技术应用前应严格计算结构约束力，用以调整设定钢筋挂网网格尺寸与轴应力等参数[5]。

4.4隧道钢架支撑支护技术。隧道工程开挖支护中的钢架支撑支护技术需要综合运用钢管、型钢等基本构件，根据特定技术要求及技术规范，在隧道工程实际施工条件下将其加工制作成为钢支撑结构。根据隧道工程开挖支护技术要求及所处自然环境的不同，在钢架支撑结构方面的选择应有所差异，可协调综合选择“工”字形钢架支撑结构，也可选择“人”字形，或者交叉形钢架支撑结构，并在钢架支撑角度、组合、强度、荷载等方面做出差异化处理。在隧道钢架支撑支护技术施工环节，需要运用多种不同型号与功能的機械设备进行混凝土喷浆等操作，应在科学配置机械设备的基础上，对其工况性能进行优化调整，使其保持良好运作状态，避免因机械设备性能不佳而导致的隧道钢架支撑支护施工进程中断。在隧道钢架支撑支护施工期间，应对钢架尺寸、荷载、形变、轮廓、数量等技术参数进行动态化监测，综合采用多种先进技术方法将施工缝隙控制在最小程度。

5结语

综上所述，开挖支护施工的特殊性决定了其在隧道工程建设施工中的关键地位，必须给予高度重视。在隧道工程施工安全要求不断提高的今天，相关技术人员必须从隧道工程开挖施工的客观实际需求出发，充分遵循开挖支护施工关键环节，强化支护过程控制，突出支护效果，并不断总结与创新，采取多元化开挖支护施工方案，开辟更多新型开挖支护施工技术方法，为保障隧道工程建设事业持续健康稳定发展贡献理论。

参考文献：

[1]张得超，张苕桥.隧道与地下工程支护开挖支护的施工要点解析[J].建筑技术开发（下旬刊）与设计，2019（15）：2490.

[2]王梦恕，王杜罗，李华芳.浅谈地下开挖空间岩体工程质量评价及支护方案优化技术研究[J].岩石力学与工程学报，2020（13）：188-189.

[3]朱文盛，张玉法.谈新时期高速公路隧道开挖与支护方案的类型及选择策略[J].黑龙江交通科技，2019（22）：335-336.

[4]郝海龙，吴智慧.软弱围岩环境下公路隧道通风竖井及支护施工技术研究[J].科技经济导刊，2019，33（21）：159-160.

[5]宋建光，孔令辉，王剑.新时期浅埋偏压湿陷性黄土隧道开挖支护施工技术探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2019（08）：301-303.