路橋隧道工程開挖支護的施工要點

李劍

山西路橋建設集團有限公司公路工程總承包分公司 山西太原 030006

路橋隧道工程是國家的重要工程，在路橋隧道工程施工過程中，開挖支護施工是最基礎也是最重要的施工環節。目前我國的路橋隧道工程開挖支護施工技術已經比較成熟，常用的開挖技術主要有全斷面開挖法、分部開挖法、長臺階開挖法、短臺階開挖法和超短臺階開挖法。常見的支護方法錨桿和錨噴支護、鋼筋網支護、灌漿加固支護、超前小導管開挖支護、鋼拱架支護等。在實際施工中，要根據工程情況選擇合適的支護方式，注意充分把握好相關施工要點，以切實保證施工質量[1]。

1 路橋隧道工程開挖施工的技術及要點

1.1 全斷面開挖法

在路橋隧道工程開挖施工中，全斷面開挖法是最常用的一種施工技術，其屬于爆炸性的疊加開挖方法，即先將洞室一次開挖成形再進行襯砌，又稱全段采石法。通常在一些圍巖較穩定、無塌方風險、斷面尺寸較小的情況下時，可使用全斷面開挖法進行開挖施工。在全斷面開挖法的實際應用中，應嚴格根據路橋隧道工程的整體設計方案來開展作業，并采取一次性開挖方式。具體的施工設備是鉆孔臺車，即通過鉆孔臺車來進行連續性掘進開挖，直至開挖達到路橋隧道工程的設計長度。此外，在實際施工過程中，一般還需要將整個路橋隧道工程拆分為若干個施工段進行開挖，按照相關開挖施工順序，待前一個階段開挖完畢并檢驗施工質量合格后，再進入下一個階段的開挖[2]。

1.2 分部開挖法

分部開挖法在路橋隧道工程開挖施工較為常見，其是指將路橋隧道工程的斷面分為若干部分進行開挖，逐步開挖成型，且某部分一般需進行超前開挖，也就是引導坑開挖。具體來說，在分部開挖法的實際應用中，首先應借助引導坑對路橋隧道工程的某個部分提前開挖出一段作業面，然后再基于此開展相關支護作業，待完成支護施工后再對剩余部分進行開挖。分部開挖法的優勢是安全性較高，由于前部分在開挖完畢后采取了相關支護措施，因此可更好地保證整個工程的施工安全。通常在遇到一些特殊土層時，可使用分部開挖法進行開挖施工。

1.3 長臺階法

當遇到一些地形較為特殊的路橋隧道工程時，尤其是圍巖等級在1～3級的情況下時，可選擇采用長臺階法來進行開挖施工。長臺階法的主要特點是開挖流水線較長而開挖面積較小，這點能夠更好地保證整個開挖過程的作業穩定性。目前我國對于長臺階法的實際應用，多是在一些施工長度為100m以內的路橋隧道工程施工段中，且在開挖過程中還需實施相關支護處理。另外還需注意，在長臺階法的實際應用中要提前做好排煙準備和排水準備[3]。

1.4 短臺階法

與長臺階法不同，一般在圍巖等級大于4級的情況下時，多會采用短臺階法來進行路橋隧道工程開挖施工。由于圍巖等級大于4級的地層巖石穩定性較差、傳遞載荷較低，所以開挖掘進長度不宜較大，否則極易引起塌方；而短臺階法正是一種開挖掘進長度較小的施工技術，非常適用于此類情況，可有效保證施工安全。在短臺階法的實際應用中，通常需要邊開挖邊支護，這點進一步保證了安全性與穩定性以及開挖效率，且能夠更好地滿足路橋隧道工程的整體設計要求。

1.5 超短臺階法

超短臺階法顧名思義是指比短臺階法的開挖掘進長度更小的一種路橋隧道工程開挖施工技術，一般當圍巖等級達到5～6級時，可以選擇采用該方法來進行開挖施工。圍巖等級在5～6級的地層巖石的穩定性極差，在開挖過程中塌方風險極高，一不小心即可能會引起嚴重安全事故，從而威脅到施工人員的生命安全；而通過應用超短臺階法，則可有效避免相關問題，更好地保證施工安全。在超短臺階法的實際應用中，通常每開挖較短一段即要進行一次支護，這樣就形成了一種比較密集的支護環境，使安全得以保證[4]。

2 路橋隧道工程開挖支護施工的技術及要點

2.1 錨桿和錨噴支護

在路橋隧道工程開挖支護施工中，錨桿和錨噴支護是一種常見支護形式，簡單而言該支護形式就是同時開展錨桿支護和錨噴支護。其中，錨桿支護的原理為：通過設置錨桿的方式進行主動加固，基于錨桿來有效提升圍巖的承載能力，從而充分發揮出有效支護作用。錨噴支護的原理則為：通過對支護部位進行噴射混凝土來提高其性能，以實現有效加固作用。總的來說，錨桿和錨噴支護可以起到更加有效的雙重支護效果。但是在實際應用中，需提前確定合理的錨桿和錨噴支護方案及相關參數，以確保將雙重支護功能最大限度發揮出來。

2.2 鋼筋網支護

鋼筋網支護是路橋隧道工程開挖支護施工的常用技術之一，其在應用前首先需要進行鋼筋網（如圖1所示）制作。制作鋼筋網的材料必須要確保質量符合要求，在鋼筋網制作完畢后還要檢查其整體質量是否滿足相關要求及是否有發生銹蝕，否則會影響到實際支護施工質量。在實際支護施工過程中，首先要安裝錨桿，然后再進行鋼筋網鋪裝，具體鋪裝方法是遵循隨高就低的原則并緊貼初噴面進行鋪裝。其次，若具有鋼支撐，可將鋼筋網鋪裝于兩邊榀鋼外弧后實施點焊處理；若無鋼支撐，則需要先借助沖擊孔打淺孔，再埋設膨脹螺栓，然后將鋼筋網固定于膨脹螺栓上，最后對錨桿尾部實施點焊固定處理。

圖1 鋼筋網

2.3 灌漿加固支護

在路橋隧道工程開挖支護施工中經常需要運用到灌漿加固支護，簡單來說，該支護形式就是通過在圍巖上進行鉆孔壓注混凝土來對圍巖結構進行重塑，以進一步強化圍巖支撐力，使其能夠更好地發揮出支護作用。近年來，隨著科技不斷發展進步，不斷涌現出了許多新的材料，如水玻璃等，這類新材料大多性能上佳，可作為更好的灌漿材料來進行應用，從而進一步提升灌漿加固支護的效果。

2.4 超前小導管開挖支護

超前小導管開挖支護在路橋隧道工程開挖支護施工中的應用要求較高，其需要先制作好超前小導管，再將之按照環向布置于路橋隧道工程的拱部120°范圍內，并控制其間距在0.40m～0.5m范圍內、外傾角在10°～12°范圍內。在進行完布孔后，即可開始實施鉆孔作業，鉆孔完畢后再進行小導管的安裝，最后則是注漿作業。需注意，在安裝小導管之時必須要嚴格遵循相關施工流程要求，并確保采用水泥漿將圍巖空隙密實填滿，以保證開挖面的穩定性[5]。

2.5 鋼拱架支護

在采用鋼拱架支護技術來進行路橋隧道工程開挖支護施工時，具體的作業流程為：先進行初噴，再進行鋼拱架（如圖2所示）制作，再對制作好的鋼拱架實施安裝，然后連接鋼筋并加固，最后錨桿、噴射混凝土。注意在進行鋼拱架制作時，需要做好每節鋼拱架兩端連接板的焊接處理與螺栓的連接處理。在鋼拱架安裝過程中，為方便拱部的拱架和下部連接，宜將上部拱腳開挖高度控制在低于上部開挖底線的15cm～20cm，且在拱腳位置使用一定的墊板及砂墊層，隨鎖腳錨桿實施鎖固。當完成了下部開挖作業后，需及時對邊墻拱架進行安裝，之后再利用縱向連接筋實施一體化統一連接。此外，對于已經安裝完畢的拱架，需在其拱腳處使用鎖腳錨桿，并控制高程和橫向誤差不超過5cm、左右縱向誤差不超過5cm、垂直度誤差不超過2°，如此才可切實保證施工質量。

圖2 鋼拱架

3 路橋隧道工程開挖支護施工的影響因素及預防措施

3.1 地區位置因素

由于我國疆域遼闊、跨越氣候帶較多，所以路橋隧道工程開挖支護施工受地區位置因素的影響較大。不同地區具有著不同的地質條件，在實際路橋隧道工程開挖支護施工中，需充分根據當地的地質條件來選擇合理的施工技術及具體的施工作業方案，嚴禁照搬其他地區工程的施工作業方案，否則不但會造成施工難度增加，更會給工程埋下巨大的安全隱患。

3.2 建設規模因素

路橋隧道工程的實際規模在很大程度上影響著其開挖支護施工，尤其是工程的開挖周長、開挖深度等，均直接決定了具體開挖支護施工技術的選擇。在實際路橋隧道工程開挖支護施工中，必須要充分結合工程規模來選擇合理的施工技術及具體的施工作業方案，確保施工技術和施工作業方案能夠有效滿足相關安全等級要求。

3.3 使用年限因素

不同路橋隧道工程的支護結構設計使用年限各不相同，這也會對實際施工產生一定的影響，因此在實際路橋隧道工程開挖支護施工中，應對工程支護結構的使用年限問題做充分考慮，據此選擇合理的施工技術及具體的施工作業方案。此外，若支護結構超過了使用期限而未進行回填，則需重新進行相關安全鑒定。

3.4 周邊工程設施因素

在現實中，很多路橋隧道工程開挖支護施工都會對周邊工程設施造成不同程度的影響，所以周邊工程設施因素是其施工過程中不得不考慮的一項重要影響因素。例如，有時周邊工程設施比較老舊、基礎埋深較淺，甚至有的已經出現了不同程度的開裂現象，在這種情況下，一旦再在周圍開展新的開挖支護施工，則極有可能會影響到老舊工程設施的安全。鑒于此，在實際路橋隧道工程開挖支護施工中，應根據周邊工程設施的具體情況來選擇合理的施工技術及具體的施工作業方案。

4 結語

在路橋隧道工程開挖施工中，可根據實際情況選擇采用全斷面開挖法、分部開挖法、長臺階法、短臺階法及超短臺階法等施工技術；在開挖支護施工中，則可根據實際情況選擇采用錨桿和錨噴支護、鋼筋網支護、灌漿加固支護、超前小導管開挖支護、鋼拱架支護等支護形式及施工技術。同時，不僅要合理選擇施工技術，還要充分把握好相關施工要點，并對相關施工影響因素采取有效措施預防。