超前支護施工技術在高速公路隧道施工中的應用

秦金龍

（核工業華東建設工程集團有限公司，江西 南昌 330000）

引言

超前支護在當前的公路隧道施工中起到越來越重要的作用，合理的支護施工有效降低了隧道施工過程坍塌的可能性，保證了施工安全。而在支護技術的分析中，超前施工作為一種早期支護方法，比其他的支護施工技術效果更好，能夠滿足工程建設的需求，現場施工中通過對施工工藝與施工技術的研究，能夠改進支護效果，使得隧道的強度和承載能力達標。因此在高速公路隧道施工過程中，加強對于超前支護施工技術的研究與分析，探討技術的優缺點很有必要。超前支護是開挖施工安全的關鍵措施，不僅對保證隧道工程的順利進行和安全運營，而且對保證施工質量和工期都具有重要意義。

一、技術概述

超前支護顧名思義是一種提前的支護方法，是在實際開挖前的預處理過程中，其中主要有管棚支護、小導管支護等施工技術再結合多種輔助施工手段。因此能在支護過程中滿足支護要求，增加支護強度，在施工過程中對隧道進行有效支護，已在隧道施工中得到充分應用。目前超前支護的優點是可以提前支護隧道施工，采用先支后施工法，大大提高了隧道施工的安全性。采用超前的支護施工技術，結合當前隧道工程的實際發展，可以解決施工安全問題，避免隧道坍塌。由于技術的超前特點，所以必須根據高速公路隧道實際施工情況進行施工，分析隧道開挖的要求以及重難點，根據建設施工情況選擇最合適的技術并規劃施工流程，選擇有關參數，確保支護效果。

二、應用技術

（一）小管施工工藝

1.鉆孔小導管

在鉆孔和建造小管道之前，必須噴灌漿墻。通常，將3 至5 厘米厚的混凝土噴灑到開挖面上，以密封拱形開挖面的裂縫。鉆孔需要根據設計室和外部插入的角度，沿著基坑的輪廓制作一個鉆頭，頂管采用氣動鑿巖機沖擊振動方式。小管施工分兩個周期，按奇數和偶數順序完成奇數鋼管安裝和灌漿后，將偶數鋼管投入運行。方便檢查一次灌漿質量，適當補償灌漿。當鋼管灌漿完成并達到強度后，進行開挖。

2.灌漿

為了更方便地連接注漿管，在安裝過程中應將小管露出一定長度，并嚴密密封管子周圍的孔隙。它通常用塑料泥密封，用工作面混凝土封閉。同時，確保機械設備工作正常，管路連接正確，接口嚴密，注漿機調試符合標準，按設計配漿配比。要求。當上述指標符合標準并確認無誤后，將配制好的水泥漿倒入注漿機的漿槽中，水泥漿濃度為1：1 水泥漿，啟動注漿機，對周圍加壓巖石水泥漿通過一根小導管。

為避免灌漿過程中因沉降、分層而造成漿液濃度不均，操作人員必須不斷攪拌漿液，使其混合均勻。漿料的濃度和凝結時間必須符合設計要求。灌漿完成后，必須及時關閉鋼管的孔口，防止灌漿流出[1]。另外，在注漿時，施工人員要經常檢查泵口和孔口注漿壓力的變化情況，及時排除故障。

3.施工要求

在開始灌漿工作之前，現場工作人員必須保持機器和設備的良好保養，并用干凈的水測試灌漿機。如果發現問題，必須及時拆除和維修，以確定問題是否存在。灌漿管道系統應多加注意，包括接頭、閥門等主要部件，無破損、老化、銹蝕等不良情況，及時更換，以免灌漿時發生事故。

為避免出現變形、拉絲等異?，F象，施工人員在灌漿過程中必須密切注意灌漿壓力。端壓必須滿足設計強度要求，且端壓必須保持足夠的時間。漿料的滲透范圍符合標準。如果注漿不正常，主要的處理方法有：通過降低灌漿壓力或間隙灌漿，可以減少異?，F象，通過改變灌漿材料，可以縮短漿體的固化時間，減緩滲漏現象的惡化。如有串漿現象，可用兩臺灌漿機同時灌漿，或暫時堵住串漿孔，轉動時拔掉堵塞的塞子[2]。使用灌漿管，小心鐵絲或細鋼棒清除管內雜物，然后用高壓空氣或水沖洗后再灌漿。

在灌漿過程中，現場工作人員必須通過戰后合作統一指揮，如果灌漿液設定時間不符合要求，必須及時查明原因并排除?？卓诼┧畣栴}可以通過在花管末端用麻絲和固定劑堵住管孔縫隙來解決。注漿順序必須嚴格遵循自下而上和從兩側到孔中部的對稱順序。

如果漿液量大但壓力長時間不升高，就要檢測是否存在漏漿問題。如無滲漏，調整漿液濃度和混合比，縮短膠凝時間，同時適當降低注漿機泵壓，或采用間歇注漿，使漿液相對于膠縫有停留時間[3]。

在注漿結束之后，應該及時對于各種機械設備進行檢查，尤其是直接參與施工操作的攪拌機械以及注漿管道等，必須按照嚴格的程序進行清洗，確保無渣漿殘留，防止設備堵塞。收集好設備后，將其帶出洞穴，并定期檢查和保養，使其處于良好狀態，以備下一步灌漿使用。

（二）隧道入口施工過程

1.隧道洞口施工

隧道入口開挖時，先應用超前支護，隧道入口開挖時，應按設計要求開挖上坡和明洞，先開挖等高線。這樣能為防止雨水沖刷邊坡，避免堵住雨水溝，保證雨水排水良好。洞口應從頂部依次開挖，配備專用開挖設備，并根據巖石硬度和土壤特性合理選擇開挖方式。如果巖石堅硬，難以開挖，可采用爆破法開挖。隧道洞口的開挖是高速公路隧道施工的起始環節之一，為了在施工開始階段就確保質量，避免坍塌并為后續施工提供支持，應該通過上述有效手段來確保支護的有效性[4]。在超前支護的技術應用中，應該嚴格分析場地情況以及技術標準，提高開挖質量。

2.隧道開挖施工

隧道口開挖后應立即支護，根據超前支護特點和隧道口實際情況，采用管棚支護。鉆孔必須沿著開挖路線鉆孔。必須將鋼管插入鉆孔中。目前，用于管棚支架的無縫管長度可以調節，合理保證管棚間隙。在實際的技術應用過程中，通過管棚支護技術可以對隧道周圍的圍巖進行支護，從而避免坍塌，提高后續施工的安全性，因此這種技術能夠有效提高支護質量。在實際施工中對于接縫的比例以及支護的位置選擇應該注意合理科學。

（三）開挖技術應用

超前支護在隧道開挖中的應用較為復雜。在開挖工作之前應該先進行小導管的調整，確定其位置，然后檢查放置的角度是夠滿足要求，合格后進行注漿工作。準備工作完成后，用鉆具沿鉆孔驅動小管，分析土壤的軟硬程度，調整小管的直徑和間距。小管灌漿完成后，進行符合性測試，即可開挖孔。由于隧道洞深的開挖需要達到強度的目標要求，所以超前支護的技術選擇是非常重要的環節，應該在洞口的處理基礎上結合實際情況進行選擇，以滿足洞深開挖工作中的承載力要求。

（四）錨桿安裝

1.灌漿

為保護灌漿管道，灌漿開始或停止灌漿30 分鐘以上時，應將灌漿罐及管道用水潤滑。砂漿螺栓連接的工作方式是先灌漿，然后插入錨桿。在實際操作中，需要先調整好牛角泵等設備，在其中加入水，然后加入少量砂漿，檢查運行效果，正常后開始將注漿管道插入錨孔開始[5]。這樣利用了氣壓實現了更好的注漿操作，避免干燥管道內的漿液流動緩慢。

插入錨桿時不要左右晃動，以免錨桿與孔壁產生間隙。注漿管不能放在人面前，氣閥打開前注漿管不能移動，接頭關閉密封，防止高壓噴出傷人。攪拌促進劑砂漿時，一次攪拌的砂漿數量不應超過三孔，使砂漿在泵管內凝固的時間不要太長。

2.錨桿安裝

當螺栓頭進入孔內時，桿體迅速插入并安裝到位。在安裝錨之前，桿必須被移除并重新填充。插入孔中的錨桿長度必須至少為95%。安裝錨桿后，不可隨意敲擊。在控制質量方面，應該注意注漿的操作流程，判斷注漿的飽滿程度。在實際施工過程中，應該先把注漿管伸入孔中距離孔底五厘米處，然后再開始注漿后緩慢地抽出注漿管，不宜過快拔出使得內部結構出現中空，同時如果砂漿不足需要及時補充。此外，砂漿錨桿安裝完成之后，不能夠對桿體進行移動或打擊，以免破壞結構。

（五）力學模型分析

在超前支護的施工中，為了滿足質量要求并起到支護效果，需要從力學模型的角度進行理論計算與分析，為實際施工提供參數支持，并可以及時分析出現問題的原因。在當前的應用中分析，超前支付主要由圍巖鋼管組成，或者是箱體結構通過整體化來作為獨立結構起到承載作用。超前的支護提高了圍巖的承載能力和抗剪強度，是一種支撐隧道前后的梁狀結構，可以形成殼式防護結構來保護隧道。除此之外，通過管棚支護以及小導管支護能夠有效提高整體的支護強度，滿足隧道開挖施工中的隧道強度要求，能夠提高整體施工效果。

三、技術的優缺點

（一）技術優勢

通過前文的分析，可以看出超前支護施工技術在高速公路隧道的施工中能夠起到良好的支撐作用，對于施工過程中的坍塌風險能夠有效規避，使得高速公路隧道建設順利推進。在技術的應用效果方面進行分析，超前支護施工技術能夠實現開挖工作中的有效保護，提高隧道周圍結構中巖石的承載力，使得工程結構的承載力滿足設計要求。超前支護不僅是提前對于結構的穩定，也能夠在后續的隧道穩定中起到良好的作用，對于隧道整體的承載力有一定程度的提高。因此超前支護技術是當前高速公路隧道施工的重要支護方法之一，優勢突出，值得進行研究與分析，應用也逐漸廣泛，在各種隧道施工中發揮了優點。

（二）技術的缺點

通過分析可以看出，超前支護具有良好的應用效果，但是沒有任何一種技術是完美適應所有情況的，超前支護施工在應用中也存在其問題與缺點，導致施工效果下降或者出現問題，因此需要現場施工人員仔細判斷技術應用條件，提高應用的規范性，最大化發揮優勢并避免缺點影響。從技術方面分析，以管棚支護為例，管棚施工的剛度大，同時施工技術復雜，出現錯誤的風險較高。而小導管施工中，對于注漿操作的要求較高，注漿過程中出現問題可能質量就會下降，形式單一，不能完全滿足復雜條件的施工。另外，超前支護技術前端仍在畫面內，這樣就導致支護效果下降，所以超前支護的選擇需要充分考慮現場情況，及時進行調整[6]。

四、結束語

綜上所述，通過對高速公路隧道的施工中超前支護的概念分析，以及通過實際情況下的施工技術應用研究展開分析，發現超前支護能夠有效在施工前提高隧道周邊圍巖的強度，保證施工中的安全性，并最終提高隧道的強度。施工后能有效支撐隧道，整體施工質量達標。因此，要為公路隧道提供有力的支護，解決公路隧道支護不足的問題，此外還需要了解超前輔助技術的特點和應用范圍，根據超前的輔助技術優勢，最大限度地發揮支護特性。