公路隧道工程中的洞口超前支护施工技术

王丹

摘要：在公路隧道施工中，超前支护作为一项高效的技术，得到了广泛地应用。公路隧道施工需要防止隧道坍塌事故的发生，在支护手段选择过程中，对支护的快速性和支护的强度有较高的要求。同时，结合公路隧道施工的实际需要，在支护技术的选择方面，普通的支护手段难以满足施工需要，而超前支护技术在应用过程当中能够实现对隧道的提前支护，并提高支护的效果，使超前支护能够保证隧道的强度和承载力达到要求。鉴于此，本文就公路隧道工程中的洞口超前支护施工技术展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：超前支护;公路;隧道施工

1.道路隧道工程中超前支护施工技术事前工作内容

1.1地质勘查工作

道路隧道工程首要工作是地理位置的分析以及地质的勘察工作，根据对于当前已经开发出相关技术的使用，对该区域的表层土质结构、地质结构、隧道开挖区域的实际承力水平、周边区域的地下水分布情况等项目进行全面的分析，以此为基础制订后续的具体开发过程。比如在某隧道的施工过程中，发现该区域的表层黄土环境较为复杂，并且地质结构较为松散，而该隧道的实际设计标准为双线长1203m，并且整个断面较为宽大，开发面积为162m2，跨度的参数为17m，隧道的洞顶平均厚度是15m，这就导致在具体的施工过程中存在一定的垮塌风险。此外该隧道的围岩属于湿陷性黄土结构，并且其中含有大量的水资源，在了解了这些参数之后确定后续的施工项目[1]。其中使用钢管的长度为20m，并使用各类不同型号的钢管进行其余系统的支护。

1.2力学模型建设

在完成地质勘探工作之后，则需要落实承力模型的建设工作，具体建设过程中要了解结构承力系统的稳定性水平，并且总结对于围岩结构中水资源的抽取工作形式，从而让该隧道的整体承力性能获得上升。新建成的力学模型要在建成原有隧道建设区域模型的基础之上，实现对于各类钢管插入后隧道力学参数的严格分析，尤其是需要研究在插入钢管的作用下，分析是否会出现严重的隧道施工过程以及后续运行过程中的垮塌问题。此外研究的项目包括各类支护系统二次衬砌的质量，从而保证隧道的承力水平进一步提高[2]。

2.道路隧道工程中超前支护施工技术的应用

2.1管棚支护

管棚预支护法是该课题研究阶段内的主要对象。其中，管棚法即在隧道开挖之前，将开挖轮廓外的钢管打入之前准备好的钻孔中，而后进行水泥砂浆的灌注，使其能够均匀的分布到管棚附近的围岩内，进而满足一体化施工要求。对应阶段内，围岩的整体稳定性将得到全面改善。管棚预支护的距离较长，而且刚度指标偏高，但是容易受到场地因素的影响，其只能够在固定范围内实施，如含水破碎带、对地表变形控制要求较高的区域等。

2.2超前锚杆

超前锚杆在最初支护以及超前支护阶段内应用范围比较广泛。其中，超前锚杆可以根据施工区域要求，将其划分为拱部超前锚杆以及边墙超前锚杆两个組成部分。其中，拱部超前锚杆会沿着隧道顶端的位置设定一定角度的倾斜状态，根本原因即承担隧道形成的临空围岩应力，即发挥插板作用效果;边墙超前锚杆即在隧道开挖方向的轮廓外墙设置一定角度的倾斜，根本作用即承担围岩应力，并将其均匀的分布在更深层次的岩体内[3]。不仅如此，一旦围岩出现破碎现象，开完以后整体稳定性出现问题，则可以考虑在开挖施工之前，针对掌子面位置进行超前锚杆的修建，这样能够起到加固作用，同时避免开挖以后，掌子面稳定性发生变化。超前锚杆支护的核心特征即施工工艺简单，而且应用效果显著。其主要在破碎围岩掌子面位置进行加固等阶段内进行使用。

2.3超前小导管

超前小导管即是在开挖轮廓线的对应位置进行平行开孔操作，通常情况下都会存在固定角度的外插角，而后放置固定直径的钢管，在进行注浆操作以后，可以在固定范围内打造完善的棚架支护系统。小导管注浆技术的核心优势特征即是施工环节比较简单，而且工艺也并不复杂。具体施工阶段内，结合实际状态，随时决定是否进行小导管灌注;而且小导管注浆带有较为明显的适应性特征，结合实际情况，随之进行施工方案的调整;小导管主要起到掌子面的固定作用，这样能够最大限度避免渗水现象产生[4]。但是，小导管注浆的一个显著不足之处即是施工规模有限;注浆效果也是不确定的。比较常用的方式可以不满足现场施工要求，因此稳定性方面存在很大缺陷。

2.4超前预注浆

超前预注浆即通过高压注入的方式，将水泥砂浆注入到固定管件内，其能够均匀的渗透到指定围岩内，进而使围岩的物理性能得到全面改善。保持较高围岩强度条件下，整体稳定性效果也会有所提升。注浆方式一般也有固定的施工流程。超前预注浆在加固领域内，施工效果显著，但是施工成本压力方面却存在很大不足。其主要在水含量丰富的地层进行应用，或者掌子面稳定性已经出现严重问题等。

2.5掌子面封闭

开挖过程中，一旦掌子面的自主稳定性出现严重问题，则可以通过该施工方式进行锚杆的固定，这样能够妥善解决掌子面不稳定问题。此种施工方式流程比较简单，而且不容易出现稳定性失衡现象。此种固定效果工艺简单，但是局限性特征较为显著，无法满足大范围应用要求。

2.6冻结法

冻结法即是利用特殊的材料进行隧道轮廓特殊部位的修筑，冻结壁会有很好的防水效果，在有效降低变形问题基础上，施工安全也会得到相应保障。上述几种超前支护方式中管棚在隧道施工阶段内应用范围较为广泛，主要在施工阶段内起到辅助作用，目前该方式在隧道洞口浅埋段内应用范围也相对较大。在技术水平持续提升状态下，隧道施工也要参照实际情况做出科学预算方案，这样在确保施工安全条件下，也会合理进行施工成本控制，同时避免造成严重环境损害现象。

结语

公路隧道工程施工中，开挖边坡容易出现滑坡等现象，为加强坡面的稳定性且具有较大支撑作用，通常采用超前支护施工技术对边坡等进行加固。采用该技术时应严格遵守施工工艺流程，高质量完成长管棚、小导管等环节的施工，确保支护结构可靠，保障公路隧道的整体稳定性。

参考文献

[1]钟剑，傅鹤林，唐超.岩溶隧道洞口段超前支护数值模拟[J].公路与汽运，2020，（01）：124-128.

[2]王振.道路隧道工程中超前支护施工技术的探讨[J].山西建筑，2017，43（28）：166-167.

[3]贺云仁.道路隧道工程中的超前支护施工技术的探讨[J].山西建筑，2017，43（09）：175-176.

[4]李久栋.公路工程隧道洞口施工技术[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2016，25（05）：6-7.

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