隧道工程開挖支護的施工要點解析

余明武 高紹隆

摘要：隧道工程施工具有專業性與復雜性特征，需要采取有效技術措施，強化隧道工程開挖支護施工效果，為隧道工程施工安全提供可靠屏障，保障隧道工程施工順利進行。通過探討隧道工程開挖支護施工中存在問題的基礎上，結合相關實踐經驗，分別從噴射混凝土、錨桿支護等多個角度與方面，解析隧道工程開挖支護的施工要點，望有助于隧道工程開挖支護施工。

關鍵詞：隧道工程;開挖支護;施工要點;方法控制

中圖分類號：U455.7;U415.6;U445.4文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）03-0056-02

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

Keywords：tunnelengineering;Excavationsupport;Keypointsofconstruction;Methodstocontrol

引言：隧道工程是基礎設施建設的關鍵構成要素，是各類道路工程的重要協同性工程。在經濟社會持續快速發展的背景下，隧道工程開挖支護施工面臨著很多的不確定性因素，必須全面準確把握隧道工程開挖支護施工關鍵環節與步驟，確保支護體系安全可靠。

1隧道工程開挖支護施工簡述

在隧道工程建設施工過程中，開挖支護施工始終扮演著不可替代的關鍵角色，是提高隧道工程安全施工系數，嚴格落實安全施工制度要求的重要載體。任何忽視了開挖支護施工安全的隧道工程，均無法獲得必要生命力與活力，無法取得未來長遠發展。當今社會，包括隧道工程建設等在內的基礎設施工程建設節奏越來越快，各類施工技術方法不斷創新，也使得隧道工程開挖支護施工隱藏了大量安全隱患風險，必須分門別類地對相應安全隱患進行辨識、分析與控制，以保障隧道工程建設順利推進。有研究表明，因開挖支護施工過程控制不當而導致的隧道工程安全事故問題占據較高比例，而其誘發原因是多方面的，既有開挖施工技術工藝、隧道工程所處環境等客觀因素，也有施工過程控制、施工安全觀念等主觀因素。無論何種類型的安全隱患因素，均應立足于隧道工程建設施工實際進行防范化解，而其關鍵措施與方法則在于充分有效運用開挖支護施工技術方法，準確把握開挖支護施工技術要點，防止發生系統性支護故障或潛在隱患。本文從分析隧道工程施工方法及開挖入手，就諸多方面的開挖支護施工要點進行了深入探討，提出了相應對策與建議[1]。

2隧道工程施工方法及開挖分析

隧道工程項目的建設與實施往往面臨著更為復雜且難以控制的外界環境條件，對施工技術與開挖工藝要求較高，施工過程更多情況下會受到地下斷層、地下水、工程結構、支護時間等方面要素的影響，因此必須因地制宜，根據隧道工程事先確定的開挖技術方案，循序漸進實施。

2.1隧道工程施工方法。現代隧道工程在施工完成后，不僅需要具備特定通行功能，而且還是要通風、照明、排水等方面予以統籌考量。在隧道工程施工基礎理論研究不斷深化的背景下，隧道工程施工方法趨于多樣化，為施工技術人員在隧道工程施工方面提出了更為豐富的技術手段。以隧道工程礦山法施工為例，該種方法是在特定環境條件下，在某一事先確定的區域進行地下坑道的開挖，根據隧道斷面及結構支撐情況，為隧道工程結構賦予特定荷載，具有施工過程簡便易行、開挖工程量易于控制等多方面優勢，是現代隧道工程建設與施工實踐中的常用施工技術方法之一。再如新奧法施工技術，它問世年限較久，以巖體力學的基本研究為理論基礎，經過多年技術演變與改進，提高了錨桿和噴射混凝土施工的有效銜接效果，降低了施工擾動，具有較為突出的封閉化施工效果[2]。

2.2隧道工程開挖。隧道開挖施工需要遵循減少擾動、控制開挖方式等基本原則，最大限度上將各項施工要素掌握在可控范圍內。要根據隧道工程圍巖穩定性、結構性、層次性地客觀條件，合理確定開挖目標、開挖方式，并通過科學合理的開挖過程，達到預定的開挖效果。根據隧道工程所處巖層條件的顯著差異，技術人員可根據不同施工階段，采取不同開挖技術模式，妥善處理巖層斷面情形。部分情況下巖層含水量較高，這就需要實施分段化開挖，將整個隧道工程開挖過程細化分解，成為多個不同的開挖子階段與子項目，優化不同階段與項目之間的銜接性，有簡入難地實施開挖。

3隧道工程開挖支護施工中的存在問題探討

3.1放坡開挖坡角過大，超挖和欠挖等問題突出。放坡開挖坡角關系到隧道工程開挖支護施工安全性與穩定性，必須根據相應計算方法與標準規范，核算放坡開挖坡角。縱觀當前隧道工程開挖支護實際，普遍存在著漠視放坡開挖坡角核算，導致坡角過大，無形之中放大了開挖支護施工安全風險，尤其是在軟弱圍巖環境下，更容易造成坍塌事故。在邊坡修整中，機械修整方式與人工修整方式配合效果不佳，超挖和欠挖問題不同程度存在，導致開挖工作面平順度不夠，為后期邊坡支護失衡失穩埋下隱患[3]。

3.2噴射砼厚度不夠，成孔注漿不到位。在隧道工程開挖支護施工中，噴射砼厚度直接關系到支護安全系數的高低。從當前噴射砼現狀來看，部分施工過程所采取的噴射砼施工技術不良，對噴射砼的操作掌握不嚴謹，過度側重噴射砼施工環節的經濟成本，無法使最終形成的噴射砼厚度達到相應技術標準與要求。此外，在成孔注漿方面，由于對孔深、孔徑、成孔密度等技術參數掌握不清，注漿隨意性較強，在孔內殘留物未能得以全部徹底清除的基礎上，便進行成孔注漿，往往難以達到隧道工程開挖支護設計要求，邊坡頂面形變監測不到位，特定條件下出現空間偏移。

3.3忽視開挖支護跟蹤監測。及時有效的跟蹤監測能夠準確發現隧道工程開挖支護施工中存在的潛在隱患，掌握可能出現的開挖支護失衡等問題。從當前開挖支護過程來看，多數隧道工程實踐未能建立健全開挖支護跟蹤監測體系，所采取的跟蹤監測手段與技術方法更新滯后，難以精準辨識開挖支護存在的結構形變、荷載失衡等隱患問題，導致局部性、單一性的支護問題擴散蔓延，形成系統性、多元性的支護問題。同時，由于跟蹤監測相關數據資料缺失，無法為采取更加有效的開挖支護手段提供基礎參考與依據。

4隧道工程開挖支護的施工要點研究

4.1噴射混凝土支護技術。噴射混凝土技術能夠使隧道工程開挖支護粘合為一個有機整體，使所處環境下的巖層更具穩定性與可靠性，有效防止圍巖塌陷或松動，提高開挖支護的綜合受力效果，在特定應力與剪力的支撐作用下，增強隧道工程支護強度。通常情況下，噴射混凝土支護技術實施前應對隧道工程開挖支護環境進行充分分析與研判，全面掌握隧道工程開挖方案及相關技術要求與標準。要采用性能穩定、工況狀態良好的噴射機械設備，根據隧道工程施工環境設定特定數值大小的噴射強度，對開挖支護四周圍巖表明形成混凝土漿體，并保持漿體一定厚度。在此過程中，應其實提高噴射混凝土施工技術的嚴謹性與科學性，強化混凝土噴射操作人員的綜合素養，更加熟練地掌握噴射機械設備的應用要求。當噴射混凝土支護技術遇到分散性較強巖層或巖塊時，應重點對縫隙部位進行噴射，改善圍巖穩定性條件。在實踐中，為提高隧道工程開挖支護的最終整體效果，噴射混凝土支護技術通常需要與其他支護技術協調配合使用，共同構造穩定性系數高、整體效果好的開挖支護體系[4]。

4.2錨桿支護技術。錨桿支護技術是隧道工程開挖支護施工的關鍵技術方法之一，在隧道工程項目實踐領域占據著較高的應用比重。錨桿支護技術的主要應用載體為錨桿，對錨桿的強度、硬度、延展性、抗腐蝕性等技術指標具有較高要求，只有在對錨桿進行充分而細致的專業技術檢測，得出其可行性結論的基礎上，方能將錨桿應用與隧道工程開挖支護施工實際。部分情況下，隧道工程開挖支護未能充分掌握錨桿支護技術的關鍵要點，導致錨桿應用后的穩定性與協同性不夠，難以達到相關技術標準與行業規范要求。通過應用錨桿支護技術，可有效改變隧道工程環境下圍巖的荷載條件，從縱向與橫向等多個方面提升圍巖的荷載效果，形成系統化、整體化、一體化的圍巖加固圈層，為隧道工程項目構建穩定性好、協同性高的巖層環境結構體系。在隧道工程錨桿支護技術應用中，需要有效協調二軸應力其他軸向應力之間的邏輯關系，同時應充分保證錨桿支護中金屬構件的性能參數指標，并適當控制錨桿間距、鉆孔直徑及保護層厚度等參數。

4.3鋼筋掛網支護技術。鋼筋掛網支護技術與錨桿支護技術具有較大程度的潛在關聯，具有異曲同工之妙。在當前技術條件下，隧道工程開挖支護施工中的錨桿支護技術在布局密度上具有較高要求，若其分布于穩定性相對較差的巖層環境中，則難以形成更加有效的系統化、綜合化支護效果，此時便可通過運用鋼筋掛網支護技術來解決。鋼筋網支護技術需要用到一定數量個鋼筋，并將其縱橫交叉，形成鋼筋網，通過鋼筋網所具備的特有承載力，使隧道工程開挖支護效果更趨優化。在鋼筋掛網支護技術應用過程中，應對施工操作人員進行專項培訓與指導，使其全面掌握與了解鋼筋掛網支護技術的操作方法、目標要求、工藝特點、結構差異等基本知識，并強化鋼筋掛網施工的責任意識與質量意識，及時準確地辨識可能影響鋼筋掛網支護技術的潛在影響要素，提高對各類施工問題的反饋能力與應變能力。同時，需要指出的是，鋼筋掛網支護技術應用前應嚴格計算結構約束力，用以調整設定鋼筋掛網網格尺寸與軸應力等參數[5]。

4.4隧道鋼架支撐支護技術。隧道工程開挖支護中的鋼架支撐支護技術需要綜合運用鋼管、型鋼等基本構件，根據特定技術要求及技術規范，在隧道工程實際施工條件下將其加工制作成為鋼支撐結構。根據隧道工程開挖支護技術要求及所處自然環境的不同，在鋼架支撐結構方面的選擇應有所差異，可協調綜合選擇“工”字形鋼架支撐結構，也可選擇“人”字形，或者交叉形鋼架支撐結構，并在鋼架支撐角度、組合、強度、荷載等方面做出差異化處理。在隧道鋼架支撐支護技術施工環節，需要運用多種不同型號與功能的機械設備進行混凝土噴漿等操作，應在科學配置機械設備的基礎上，對其工況性能進行優化調整，使其保持良好運作狀態，避免因機械設備性能不佳而導致的隧道鋼架支撐支護施工進程中斷。在隧道鋼架支撐支護施工期間，應對鋼架尺寸、荷載、形變、輪廓、數量等技術參數進行動態化監測，綜合采用多種先進技術方法將施工縫隙控制在最小程度。

5結語

綜上所述，開挖支護施工的特殊性決定了其在隧道工程建設施工中的關鍵地位，必須給予高度重視。在隧道工程施工安全要求不斷提高的今天，相關技術人員必須從隧道工程開挖施工的客觀實際需求出發，充分遵循開挖支護施工關鍵環節，強化支護過程控制，突出支護效果，并不斷總結與創新，采取多元化開挖支護施工方案，開辟更多新型開挖支護施工技術方法，為保障隧道工程建設事業持續健康穩定發展貢獻理論。

參考文獻：

[1]張得超，張苕橋.隧道與地下工程支護開挖支護的施工要點解析[J].建筑技術開發（下旬刊）與設計，2019（15）：2490.

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[3]朱文盛，張玉法.談新時期高速公路隧道開挖與支護方案的類型及選擇策略[J].黑龍江交通科技，2019（22）：335-336.

[4]郝海龍，吳智慧.軟弱圍巖環境下公路隧道通風豎井及支護施工技術研究[J].科技經濟導刊，2019，33（21）：159-160.

[5]宋建光，孔令輝，王劍.新時期淺埋偏壓濕陷性黃土隧道開挖支護施工技術探討[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2019（08）：301-303.