公路隧道項目的圍巖拱架支護施工技術

摘要 公路隧道項目圍巖拱架支護施工技術，對改善隧道拱架支護抗拉強度、確保隧道掘進的穩定性有重要作用，是優化整體施工效果、保障工程質量的有效措施。基于此，該文章以工程實踐為依托，論述了某公路隧道項目基本現狀、施工布設情況，總結了開挖測量放樣、管棚搭接、自進式錨桿交錯布置、深孔注漿、噴射混凝土支護處理等關鍵技術要點，并指出這些支護方案與管棚輔助結合，能明顯改善支護結構整體抗拉強度，增強圍巖拱架受力均勻性，切實提高施工效益。

關鍵詞 公路隧道項目；圍巖支護；拱架設計；隧道結構

中圖分類號 U455.7 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）08-0074-03

0 引言

隧道項目施工具備特殊性，掘進過程存在隧洞坍塌事故，不良地質病害嚴重影響項目進展與施工質量，對施工人員人身安全也產生了巨大威脅。該文對公路隧道圍巖拱架支護的施工要點進行了分析，期望相關研究能為同類項目的順利開展，提供參考。

1 工程概況

某高速公路隧道項目為雙向分離式隧道，經勘測確定項目內部圍巖等級為Ⅱ-Ⅴ級，隧道寬11 m，高6 m。隧道左洞與右洞起止樁號分別為K18+290～K20+3101和K18+209～K20+270，隧道左洞2 005 m，隧道右洞1 996 m，隧道最大開挖深度12 m。隧道施工起始階段，以鋼筋搭接承壓體系構建拱架，形成初步支架，施工過程中由于環境復雜，外力作用明顯增加，導致圍巖支護效果不佳，存在一定的施工安全隱患，基于此，重新設置輔助支架，確保順利完成施工任務。

結合隧道圍巖等級，參考項目施工條件和設計要求，確定施工范圍和支護情況，采用MB30混凝土進行基礎加固，加固層厚約5 cm，聯合采用1345鋼架作為承壓結構，確保圍巖結構穩定，為循環開挖提供操作基礎。

2 施工過程分析

結合項目施工需求與設計標準，增設支護范圍以提高隧道受壓均勻度，外部增設輔助架作為緩沖，增強隧洞的抗沖擊能力和抗震水平。采用韌性突出的材料填補裂縫，防止其擴張引發隧道變形，為后續支護施工提供保障[1]。

2.1 開挖測量放樣

正式開展隧道圍巖拱架支護施工前，需先定點放樣，經過實地檢測判斷地形結構特點與施工可行性，于初期圍巖拱架支護過程中，應用錨網噴接工藝完成初步加固。建筑結構的主承接框架應用1.2 m拱墻工字鋼，每個拱部環接直徑42 cm的超前小導管25根，有效擴大隧道承壓面積，提高其結構承壓水平，通過提高其結構穩定性為支護效果提升奠定基礎[2]。獲得導管長度值基礎上完成環間距離的計算，詳情如下所示：

式中，G——環間距離；a——標定單項距離；e——圍巖覆蓋范圍；H1——洞口寬度；H2——邊緣寬度；β——縱向間距水平。經公式（1）進行計算后獲得環向間距設計值，并依據測量結果將其分為Ⅳ級圍巖和Ⅴ級圍巖，其對應的縱向間距水平分別為4 m和2.2 m，以隧道項目施工實踐為基礎，施工區域增設支護結構，隨后進行開挖施工放樣，詳情如圖1所示。

結合圖1進行開挖測量放樣位置的選擇，明確開挖方位與測量點。開挖放樣完成現場測量，并開展后續施工。

2.2 管棚搭接

開挖測量放樣完畢，結合項目建設要求與承壓水平進行管棚搭接。管棚為超前支護措施，通過管棚搭接可有效降低施工對隧道的損壞，施工需一次成型，多采用多臂鉆處置且對每個孔洞進行編號[3]。該項目施工應用設備為Paramatic205T多臂鉆，對隧道內部圍巖噴射混凝土厚度約5 cm，垂直安裝砂漿錨桿，使隧道拱架處于上下受力狀態，進行格柵安裝形成支護組合[4]。結合項目需求進行管棚施工，并確定詳細的材料參數，詳情如表1所示。

結合表1內容，進行管棚施工環節基礎參數核算與相關指標測定，基于此形成管棚承壓結構，詳見圖2所示。

以圖2所示進行管棚搭接，完工后對管棚施工階段的相關參數進行調整。于標定位置完成初次注漿，對隧道形成初期加固，結合實際情況種植植被，避免外部因素對隧洞產生影響，防止環境因素導致隧道表面破碎，有效防護隧道外立面，優化管棚搭接效果[5]。

2.3 自進式錨桿交錯布置

完成管棚搭接后，以新項目施工要求為基礎完成自進式錨桿的交錯式布設。為降低施工成本，高速公路隧道項目支護結構多應用單項錨桿，該錨桿類型能發揮出有效的支護作用，但可能導致隧道內部結構受損，從而增加隧道坍塌風險，影響其結構穩定性。自進式錨桿多為30～40 mm直徑的中空錨桿，可根據隧道需求借助套筒連接，選擇合適的長度，增加承壓節數量實現管棚鋼筋之間的密切連接，借助全站儀實現相關數據的準確檢測。完成二次放樣，以對錨桿的具體位置進行準確校正，從而提高其結構整體性。結合方案設計標準，錨桿交錯距離設定為6 m，環向間距為2 m，側向排距為1 m，按照上述參數對自進式錨桿交錯布設，完成布設后為防止錨桿移位，采用混凝土進行封閉，施工中確保環境安全[6]。

2.4 深孔注漿

完成自進式錨桿交錯布置后，及時向承壓柱內灌漿，通過深孔注漿工藝提高其結構穩定性。為提高加固效果，一般情況下公路項目隧道圍巖拱架需與水源保持一定的距離，但是受限于施工條件和地形因素，部分隧道項目建設仍處于地下水發育良好的區域，導致隧洞建設難度加大，增加了塌方風險。隧道錨桿、承壓柱內鉆孔后多深孔注漿，構建輔助結構以提高施工穩定性，為加強對內部壓力的控制，圍巖軟弱區域需設置止漿墻[7]。

基于工程實踐，對隧道開挖面加以調整，采用噴射混凝土和光鋼筋網的方案與止漿墻關聯，將注漿孔口管作為核心孔，該鋼筋網內部承壓網格間距為25 cm，利用C20混凝土與圍巖拱架構建止漿截面，在導管作用使混凝土引流至止漿巖盤處，利用液壓鑿巖設備調整止漿巖盤角度，確保混凝土能夠順利流出[8]。

2.5 噴射混凝土支護處理

完成上述工序后，及時對隧道注漿狀態加以評估，并結合項目特點與施工情況，采取噴射混凝土的方案進行加固。噴射混凝土支護方案需將混凝土于拌和站集中攪拌均勻，并借助濕噴機完成混凝土噴射施工。采用分段、分層、分片噴射混凝土支護的方式增加隧道支護結構的穩定性，填平隧道圍巖裂縫，并對混凝土與截面的結合質量進行檢測與評估。現場勘測發現隧道內部仍然存在裂縫，需重新噴射混凝土加以支護，如隧道圍巖內裂縫被完全填充，可進行后續施工。通過錘敲擊檢測，以對隧道圍巖的支護效果及結構穩定性進行判斷，支護結構物無明顯晃動，則表明結構整體穩定性好且支護效果佳，若圍巖輕度晃動，可利用輔助支架支護的方案提高結構整體穩定性，并于后期加強養護，提高支護效果[9]。

3 對比分析

以上述隧道圍巖施工流程為基礎完成項目施工，實現該項目隧道圍巖拱架支護。調整相同的測試環節，以施工設計要求為基礎，對施工建設結果進行分析，收集關鍵施工節點的詳細數據，對相關指標計算后確定隧道圍巖尺寸5 cm×11 cm×8.5 cm。結合公式1與相關參數對不同方向膜片承壓錨固距離進行計算，公式如下所示：

式中，U——不同方向圍巖承壓錨固間距；g——圍巖覆蓋范圍；——圍巖基座高程值；n1——支護預設寬度；n2——支護實測寬度。經上述公式計算出隧道圍巖拱架支護施工中的承壓錨固間距。由于錨桿在管棚搭接工序中置于管棚下，需借助膜片將其與基座連接，整體結構如圖3所示。

結合圖3對隧道圍巖支護結構進行設計。結合圍巖基座承壓水平及相關參數，得出圍巖拱架內混凝土等效位移厚度。詳情如下：

式中，R——圍巖拱架混凝土等效位移厚度；z——荷載與實際距離；μ——支護初始覆蓋范圍；x——支護覆蓋范圍。經上述公式計算后，獲得混凝土等效移位厚度值，對該數據是否處于合理范圍內進行分析。對抗拉強度進行計算，并結合測試結果驗證分析。詳情如表2所示。

結合表2分析：根據施工測試結果，與初始支護情況相比，該隧道施工通過管棚輔助支護措施的應用，隧道圍巖整體支護結構抗拉強度提高，圍巖拱架受力更加均勻，為圍巖提供了多維度支護，結構承載力、穩定性更強，施工質量得以保障[10]。

4 結論

綜上所述，該文對高速公路隧道圍巖拱架施工情況進行了分析，詳細闡述了公路隧道圍巖拱架支護技術應用及施工流程。結合公路項目隧道圍巖支護的需求，以項目施工規范為參考，借助管棚搭接使隧道洞身承壓減小，結合該隧道地質環境，施工環節通過挑選優質支護材料、科學處置軟圍巖區域等措施，提高了承壓結構穩定性，使其受力更均勻，降低了斷裂、坍塌等隧道事故風險，確保了公路隧道項目建設質量。

參考文獻

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