談路橋隧道工程開挖支護(hù)施工要點(diǎn)
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摘要：近些年我國對各項基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)十分重視，路橋工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，隧道施工量也越來越大，由于隧道工程施工存在一定的獨(dú)特性和隱蔽性，施工過程需要采取一定的開挖支護(hù)操作，以保證施工過程的安全性和順利性。本文就結(jié)合路橋隧道工程施工特點(diǎn)，簡要論述了路橋隧道工程開挖施工技術(shù)類型和支護(hù)施工要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：路橋；隧道工程；開挖支護(hù)；施工要點(diǎn)
1隧道工程的特點(diǎn)
隧道工程施工作業(yè)存在較為顯著的特點(diǎn)，施工工藝復(fù)雜，施工難度比較大。其施工特點(diǎn)具體體現(xiàn)在以下幾個方面：一，隧道工程施工會受到眾多不可預(yù)測因素的影響，特別是施工區(qū)域地質(zhì)條件對隧道施工的影響體現(xiàn)得尤為明顯，在工程開始施工之前如果沒有對現(xiàn)場具體地質(zhì)條件和水文環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)勘察和全面掌握，就無法實現(xiàn)對施工區(qū)域瓦斯及泥石流等不良地質(zhì)的有效預(yù)測和方案，施工過程就會面臨此類安全風(fēng)險。二，隧道工程施工作業(yè)難免會在一定程度上破壞區(qū)域內(nèi)的原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)，而且無法準(zhǔn)確預(yù)測區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)變化情況，就有可能引發(fā)塌方甚
2路橋隧道工程開挖施工技術(shù)類型
2.1全斷面開挖法
全斷面開挖法是路橋隧道工程施工中最為常見的一種掘進(jìn)方式，具體施工操作必須嚴(yán)格按照隧道工程整體設(shè)計方案，采取一次性開挖方式，利用鉆孔臺車進(jìn)行掘進(jìn)。隧道工程開挖作業(yè)采用全斷面開挖法，可以借助鉆孔臺車實施連續(xù)性開挖，直至達(dá)到隧道設(shè)計長度為止。實際開挖過程通常情況下將整個隧道分成若干個施工段，待上一階段開挖完成之后方可進(jìn)入下一階段的施工作業(yè)，嚴(yán)格按照分段開挖順序進(jìn)行施工。
2.2分部開挖法
分部開挖法是指在隧道開挖之前進(jìn)行引導(dǎo)坑開挖的一種掘進(jìn)方式。首先利用引導(dǎo)坑對隧道某個部分進(jìn)行提前開挖，挖出一段施工作業(yè)面，然后在此基礎(chǔ)之上實施必要的支護(hù)作業(yè)，完成支護(hù)之后再開挖剩余部分。相比較而言，這種開挖方式的安全性更高，比較適用于一些特殊土層開挖作業(yè)。簡單來說，分部開挖其實就是將隧道工程整個開挖過程分成兩個部分，一部分是提前施工，另一部分是后續(xù)施工，由于第一部分開挖之后采取了一定的支護(hù)措施，所以更好地保證了整個開挖施工的安全性[1]。
2.3長臺階法
長臺階開挖法多應(yīng)用于地形較為特殊的隧道工程開挖作業(yè)，最常見的是圍巖等級在1~3級情況下采取這種開挖法。長臺階開挖法最大的特點(diǎn)是開挖面積比較小且流水線長度大，對整個開挖施工過程具有很好的穩(wěn)定作用。就我國目前情況來看，長臺階開挖法的施工長度多在100m以內(nèi)，實際開挖過程還需要采取相應(yīng)的支護(hù)處理。需要注意的是，在使用長臺階開挖法的時候，需要提前做好排煙排水準(zhǔn)備工作。
2.4短臺階法
短臺階法主要適用于圍巖等級在4級以上的隧道開挖方式，由于這種地層巖石穩(wěn)定性比較差，而且?guī)r石傳遞載荷較低，如果開挖長度比較大的話很容易引發(fā)塌方事故。所以為了更好地保證隧道開挖過程的安全性，4級以上的圍巖結(jié)構(gòu)最好采用短臺階開挖法，這種開挖方式的掘進(jìn)長度比較小，一般都是邊開挖邊支護(hù)，不僅保證了開挖質(zhì)量可以滿足工程設(shè)計要求，同時還保證了開挖過程的穩(wěn)定性和安全性，提高了開挖效率，降低了巖石坍塌風(fēng)險。
2.5超短臺階法
超短臺階開挖法是相較于短臺階開挖的一種方式，主要適用于圍巖等級在5級到6級的隧道結(jié)構(gòu)，此類巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性極差，開挖過程非常容易發(fā)生塌方事故，嚴(yán)重威脅著施工設(shè)備的正常作業(yè)和施工人員的生命安全，而超短臺階法的應(yīng)用就很好地避免了以上問題的出現(xiàn)。在具體應(yīng)用過程中，在開挖較短一段就需要及時進(jìn)行支護(hù)，形成較為密集的支護(hù)環(huán)境[2]，保證了開挖施工過程的安全性。實踐證明在隧道工程開挖過程中采用超短臺階法取得了非常不錯的成效，當(dāng)然具體施工質(zhì)量受支護(hù)工程的很大影響。
3路橋隧道工程開挖支護(hù)施工要點(diǎn)
3.1錨桿支護(hù)
路橋隧道工程施工中采用錨桿支護(hù)，在開始施工前就要由專業(yè)人員對導(dǎo)管孔進(jìn)行仔細(xì)檢查，保證其符合工程設(shè)計要求，然后開展錨桿安裝作業(yè)。由于錨桿桿體是由中空厚壁的全螺紋所構(gòu)成，在具體施工過程中可以根據(jù)需求對其進(jìn)行切割處理，為后期配件安裝作業(yè)提供便利，安裝好之后利用齒峰凹槽對其進(jìn)行固定。在具體施工過程中，需要保證錨桿孔深度、位置和布置的準(zhǔn)確性，使用的水泥砂漿強(qiáng)度要求超過C20的硅酸鹽水泥和細(xì)砂。施工人員還需要按照設(shè)計要求標(biāo)出注漿錨桿的具體位置，保證巖面和錨孔的垂直效果都嚴(yán)格滿足設(shè)計要求，鉆孔作業(yè)過程中要及時將孔內(nèi)的水導(dǎo)出，同時還保證錨桿墊板和孔口混凝土之間的緊密性，最后仔細(xì)觀察錨桿頭的變形過程，保證墊板螺帽的緊固程度。
3.2混凝土噴射支護(hù)
隧道開挖作業(yè)完成之后就應(yīng)該立即檢查開挖斷面尺寸，然后利用撬或者頂多種技術(shù)手段對圍巖初噴進(jìn)行封閉處理，確保圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性滿足施工要求。在噴射混凝土的時候，通常采用濕噴機(jī)，這一操作過程要求施工地段沒有地下水。拌料過程必須嚴(yán)格按照設(shè)計流程規(guī)范加入混凝土和速凝劑，噴射距離最好控制在0.8m~1.2m之間[3]，而且好保持和巖面的垂直度，噴射作業(yè)按照從下到上的分段施工原則開展。在噴射中拱部位的時候，可以采用臺階法先噴射拱部拱腳，然后再噴射拱部拱頂，噴射長度要保持低于4m，在噴射過程中如果發(fā)現(xiàn)巖面不平整現(xiàn)象應(yīng)該先噴射巖面凹陷部位，再噴射較為平整的巖面。
3.3鋼筋網(wǎng)支護(hù)
在制作鋼筋網(wǎng)之前就要仔細(xì)檢查鋼筋材料的質(zhì)量，確保材料質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，制作好鋼筋網(wǎng)之后同樣需要對其質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保鋼筋沒有出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，之后在鋼筋棚里將其綁扎好。在鋼筋網(wǎng)支護(hù)施工過程中，工作人員首先要提前將大片的鋼筋網(wǎng)加工制作好，錨桿安裝完畢后開始鋪裝鋼筋網(wǎng)，在洞外按照隨高就低原則緊貼初噴面放置好鋼筋網(wǎng)，如果有鋼支撐可以將鋼筋網(wǎng)放置在兩邊榀鋼外弧并進(jìn)行點(diǎn)焊處理，若沒有鋼支撐則應(yīng)該通過沖擊孔實施打淺孔對膨脹螺栓進(jìn)行埋設(shè)[4]，之后再將鋼筋網(wǎng)固定在膨脹螺栓上，并在錨桿尾部進(jìn)行點(diǎn)焊固定。
3.4超前小導(dǎo)管開挖支護(hù)
制作好超前小導(dǎo)管之后就可以將其布置在隧道拱部120°范圍內(nèi)，按照環(huán)向進(jìn)行布置，并將其間距控制在0.40m~0.5m之間，外傾角控制在10°~12°之間。在布孔操作完成之后便可以開始鉆孔作業(yè)，之后便是安裝小導(dǎo)管，最后進(jìn)行注漿作業(yè)。安裝小導(dǎo)管的時候，施工人員一定要嚴(yán)格按照施工流程要求，同時還要利用水泥漿將圍巖空隙填滿，以起到穩(wěn)定隧道開挖面的作用。
3.5鋼拱架支護(hù)
采用鋼拱架對路橋隧道施工進(jìn)行支護(hù)，具體支護(hù)流程為初噴--制作鋼拱架--安裝鋼拱架--連接鋼筋--加固--錨桿--噴射混凝土等。鋼拱架制作環(huán)節(jié)多在洞外的加工房或者場地進(jìn)行，需要對每節(jié)鋼拱架的兩端連接板焊接和螺栓連接處理，之后再對拱部進(jìn)行安裝，為了給拱部的拱架和下部連接工作提供便利，上部拱腳開挖高度最好比上部開挖底線低15cm~20cm里面，安裝拱部的時候要在拱腳位置設(shè)置一定的墊板和砂墊層，同時隨鎖腳錨桿進(jìn)行鎖固[5]。下部開挖作業(yè)完成之后還需要及時安裝邊墻拱架，所有拱架安裝完成之后還要利用縱向連接筋進(jìn)行一體化統(tǒng)一連接，針對已經(jīng)安裝完畢的拱架拱腳位置設(shè)置鎖腳錨桿，并且將其高程和橫向誤差控制在5cm以內(nèi)，左右縱向誤差也控制在5cm范圍之內(nèi)，垂直度誤差控制在2°以內(nèi)。
4提升路橋隧道工程開挖支護(hù)施工有效性的措施
4.1更新隧道開挖支護(hù)技術(shù)設(shè)計理念
我國目前路橋隧道工程施工對開挖支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，雖然為施工過程的安全性和穩(wěn)定性帶來了很大的保障，但依然存在諸多問題，有待研究人員進(jìn)一步完善和解決。而且隨著時代的發(fā)展和科技水平的不斷提升，現(xiàn)如今的工程施工作業(yè)要求融入更加先進(jìn)的開挖技術(shù)和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計理念[6]，促使隧道開挖支護(hù)逐漸向著更加科學(xué)和系統(tǒng)化方向發(fā)展，為隧道工程安全施工提供可靠的前提保障，進(jìn)一步鞏固路橋隧道工程在社會市場經(jīng)濟(jì)中的地位。這就要求設(shè)計人員應(yīng)該充分結(jié)合工程具體特征編制最為科學(xué)合理的設(shè)計方案，保證其實用性和可靠性，并對整個開挖支護(hù)過程展開動態(tài)化管控。
4.2注重開挖支護(hù)設(shè)計信息化管理
隨著時代的發(fā)展和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，為各行各業(yè)都帶來了巨大的改變，路橋隧道工程開挖支護(hù)工作同樣也需要運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)實施管理。施工單位可以成立一個信息共享信息系統(tǒng)，為各部門之間的溝通和交流提供方便，同時也可以將隧道開挖支護(hù)具體流程和施工中存在的問題錄入計算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，利用相關(guān)軟件對其進(jìn)行分析研究，構(gòu)建路橋隧道三維模型，促使施工規(guī)劃方案的進(jìn)一步完善。
5結(jié)語
總而言之，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國近些年路橋隧道工程施工技術(shù)水平也取得了很大的提升和進(jìn)步，但由于隧道施工作業(yè)很容易受到各種外界環(huán)境的影響，合理采用開挖支護(hù)技術(shù)可以適當(dāng)緩解環(huán)境對施工作業(yè)的影響，保證施工過程的順利安全推進(jìn)，進(jìn)一步促使我國交通運(yùn)輸行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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作者：王元 單位：北京城建道橋建設(shè)集團(tuán)有限公司