隧道工程公路橋梁隧道工程開挖防護施工技術(shù)研究

摘要：隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，公路橋梁隧道工程在交通網(wǎng)絡(luò)中的地位日益凸顯。作為連接地面與地下、水域與陸地的關(guān)鍵樞紐，隧道工程不僅承載著重要的交通流量，還直接關(guān)系到交通安全、運行效率以及使用壽命。因此，加強隧道工程的施工質(zhì)量控制尤為重要。在施工過程中要確保施工安全，采用先進(jìn)的開挖技術(shù)和防護措施，有效降低施工過程中的安全風(fēng)險，減少事故發(fā)生的可能性。同時，合理的開挖方案和管理標(biāo)準(zhǔn)還能提高施工效率，縮短工期，降低工程成本。

關(guān)鍵詞：隧道工程公路橋梁隧道開挖防護施工技術(shù)

中圖分類號：U44

ResearchonExcavationProtectionConstructionTechnologyforTunnelEngineering，HighwayBridgeandTunnelEngineering

BENXianglu

QinghaiGuoluoHighwayEngineeringConstructionCo.，Ltd.，Xining，QinghaiProvince，810000China

Abstract：Withthecontinuousadvancementoftransportationinfrastructureconstruction，thepositionofhighwaybridgeandtunnelengineeringinthetransportationnetworkisbecomingincreasinglyprominent.Asakeyhubconnectingthegroundandunderground，waterandland，tunnelengineeringnotonlycarriesimportanttrafficflow，butalsodirectlyaffectstrafficsafety，operationalefficiency，andservicelife.Therefore，strengtheningtheconstructionqualitycontroloftunnelengineeringisparticularlyimportant.Duringtheconstructionprocess，itisnecessarytoensureconstructionsafety，adoptadvancedexcavationtechniquesandprotectivemeasures，effectivelyreducesafetyrisksduringtheconstructionprocess，andreducethepossibilityofaccidents.Atthesametime，areasonableexcavationplanandmanagementstandardscanalsoimproveconstructionefficiency，shortentheconstructionperiod，andreduceprojectcosts.

KeyWords：Tunnelengineering;Highwaybridgesandtunnels;Excavationprotection;Constructiontechnology

交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分包括公路、橋梁和隧道，工程建設(shè)質(zhì)量影響著區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。然而，在公路橋梁隧道工程的開挖過程中，由于地質(zhì)條件復(fù)雜、施工技術(shù)要求高、安全風(fēng)險大等特點，給工程建設(shè)帶來了很大的挑戰(zhàn)。對此，各單位要注意開挖防護施工技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，可保障工程質(zhì)量，能促進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

1工程實例

某公路橋梁隧道工程，作為地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點，其建設(shè)質(zhì)量直接關(guān)系到區(qū)域交通的順暢與安全。該項目采用分離式雙向雙洞設(shè)計，每個隧洞的長度均超過4km，對施工技術(shù)提出了極高的要求。特別是考慮到隧道穿越的圍巖條件復(fù)雜，主要分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ這3個等級，這給隧道的開挖和支護工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。為了確保隧道的施工安全與質(zhì)量，項目團隊經(jīng)過深入研究和多次討論，決定采用3臺階法進(jìn)行開挖。這種方法能夠根據(jù)不同的圍巖等級，靈活調(diào)整開挖步驟和支護措施，從而確保隧道的穩(wěn)定性和安全性。在隧道進(jìn)出口的明暗交接處，項目團隊設(shè)計了超前大管棚支護結(jié)構(gòu)，以增強隧道的承載能力，防止圍巖坍塌。這種支護結(jié)構(gòu)主要由熱軋無縫鋼管制成，尺寸為108mm×6mm，并根據(jù)實際需要，長度分為2m、3m、6m這3種。通過絲扣長15cm以上的套筒，將相鄰的管棚緊密連接起來，形成一道堅固的支護屏障。

2施工要點

2.1明洞施工

在施工過程中，為確保施工效率和安全，各工段的施工長度控制在12m，開挖工作遵循自上而下原則，每個工段的開挖完成后及時保護，防止圍巖暴露時間過長而發(fā)生坍塌。同時，邊坡開挖是隧道開挖工作中比較困難的部分，在邊坡開挖前先計算邊坡的開挖角度，并詳細(xì)規(guī)劃具體的開挖細(xì)節(jié)，開挖過程中嚴(yán)格按照相關(guān)步驟進(jìn)行，確保邊坡的穩(wěn)定性和安全性[1]。另外，為增強隧道的承載能力，給進(jìn)行工程加固，包括明洞的內(nèi)襯施工，將混凝土澆筑在準(zhǔn)備好的模板中，待其凝固后，再進(jìn)行下一步的澆筑工作。內(nèi)襯完成后對洞門部分澆筑，加裝防水層，以保護整體結(jié)構(gòu)免受水害影響?；靥罟ぷ魍瓿珊笳{(diào)整臺階的厚度，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行洞身的開挖工作，有效保證開挖工作的安全性，避免發(fā)生安全事故。

2.2隧道洞身開挖施工

該隧道采用分離式雙向雙洞設(shè)計，全長達(dá)4km以上，開挖斷面分為上、中、下、底4個區(qū)塊。為確保施工安全與質(zhì)量，需精準(zhǔn)確定各區(qū)塊的開挖位置與高度。開挖斷面設(shè)計為4個區(qū)塊，分別為上部、中部、下部和底部。為確保施工穩(wěn)定，需確定上段高度約為2m，中部比下部高2m左右，下部比底部高10m左右，上、中、下臺階的高度分別設(shè)定為4.5m、4.5m、3.5m[2]。另外，在完成上部臺階的整體支護后，且確?，F(xiàn)澆混凝土強度超過設(shè)計值的70%，方可開始開挖核心土和下部臺階，為避免施工截面完成受阻，導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)沉降變形，需在施工前將槽鋼梁架設(shè)在規(guī)定的位置上，并調(diào)整其整體角度，增加穩(wěn)定性，混凝土澆筑完成后，為確保洞身整體結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)固性，需及時進(jìn)行養(yǎng)護，通常采取將澆筑部分密封的措施，使混凝土在密封狀態(tài)下凝固。

3開挖防護施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1地質(zhì)勘探與方案制訂

在進(jìn)行開挖工程前，地質(zhì)勘探是至關(guān)重要的一步。通過地質(zhì)勘探，地質(zhì)人員了解施工地點的地質(zhì)條件、土質(zhì)、地下水情況、地質(zhì)斷層等因素，這些信息對確定開挖方式、支護方式以及支護時間等關(guān)鍵參數(shù)具有至關(guān)重要的作用，再根據(jù)勘探結(jié)果，制訂合適的開挖支護方案，并進(jìn)行建筑設(shè)計[3]。其中，開挖支護方案應(yīng)考慮到地質(zhì)條件和土質(zhì)特點，選擇合適的開挖方式（如順層開挖、逆層開挖等）以及相應(yīng)的支護方式（如鋼支撐、混凝土支護墻等），確保開挖施工的安全和穩(wěn)定性。

3.2開挖方式的選擇

在公路橋梁隧道工程中，常用的開挖方法包括全斷面開挖方法、臺階法、分部開挖法等，根據(jù)地質(zhì)條件、施工設(shè)備、工期要求等因素選擇適合的開挖方式。其中，全斷面開挖方法是指一次性將整個斷面的土石方開挖完成，適用于巖土較堅固的情況下；臺階法是將土石方分層開挖，每層開挖后設(shè)置支護措施，適用于較軟的土質(zhì)或需要控制開挖速度的情況；分部開挖法則是將整個斷面劃分為若干部分，逐步進(jìn)行開挖，適用于復(fù)雜地質(zhì)條件或需要減少對周圍環(huán)境影響的情況。在開挖過程中，要控制開挖速度和方向，確保圍巖的穩(wěn)定性，減少對周圍環(huán)境的擾動，避免因快速開挖引起的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，有利于及時采取支護措施[4]。

3.3支護方式的選擇與應(yīng)用

支護方式的選擇對于保證隧道施工安全和質(zhì)量至關(guān)重要，而且需要根據(jù)地質(zhì)條件、開挖方式等因素進(jìn)行合理選擇。常見的支護方式包括噴射混凝土、錨桿支護、掛鋼筋網(wǎng)、鋼支撐等。噴射混凝土是一種常見的支護方式，適用于一些較為堅固的巖層，通過高壓噴射混凝土來形成堅固的襯砌，提供穩(wěn)定的支護效果；錨桿支護則適用于較松軟或不穩(wěn)定的地層，通過預(yù)埋錨桿加固圍巖，增加其穩(wěn)定性；掛鋼筋網(wǎng)和鋼支撐等方式也可以根據(jù)具體地質(zhì)條件和工程要求來進(jìn)行選擇和應(yīng)用，在實際施工中，嚴(yán)格控制支護材料的質(zhì)量和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[5]。支護材料的質(zhì)量直接關(guān)系到支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用壽命，要確保材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并通過檢測驗證其質(zhì)量。

該項工程在隧道開挖前，項目部首先對隧道沿線的地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)勘察和分析，確定軟弱圍巖和斷層破碎帶的具體位置和范圍，根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，項目部選擇多種支護方式，包括噴射混凝土支護、錨桿支護、鋼拱架支護等。其中，噴射混凝土支護方式，在隧道開挖后立即對圍巖表面噴射混凝土，形成一層密實的防護層，增強圍巖的穩(wěn)定性，具有施工速度快、成本較低的優(yōu)點，適用于軟弱圍巖和斷層破碎帶的初期支護；錨桿支護方式，在隧道開挖過程中根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性和變形情況，適時安設(shè)錨桿。錨桿通過注漿與圍巖緊密結(jié)合，形成一個整體受力體系，提高圍巖的抗剪強度和承載能力，具有施工靈活、適應(yīng)性強的特點，適用于各種地質(zhì)條件下的隧道支護；鋼拱架支護方式，在隧道開挖過程中對于變形較大或穩(wěn)定性較差的段落，采用鋼拱架支護。鋼拱架通過連接錨桿和噴射混凝土層，形成一個穩(wěn)固的支撐體系，有效防止圍巖的變形和失穩(wěn)，具有承載能力強、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，適用于地質(zhì)條件較差或變形較大的隧道段落。

3.4監(jiān)控與檢測

監(jiān)控內(nèi)容主要包括圍巖變形、支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、地下水狀況等。圍巖變形監(jiān)測是對圍巖的位移、收斂等變形情況進(jìn)行實時監(jiān)測，通過設(shè)置測點、使用變形傳感器等方式監(jiān)測圍巖變形情況，及時了解圍巖的穩(wěn)定性，判斷是否存在變形超限情況，從而及時采取相應(yīng)的支護措施；支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性監(jiān)測主要是對支護結(jié)構(gòu)的變形、裂縫情況進(jìn)行監(jiān)測，以確保支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；地下水狀況監(jiān)測則是對地下水位、水壓等情況進(jìn)行監(jiān)測，及時了解地下水對施工的影響，以便調(diào)整相應(yīng)的施工參數(shù)和支護方案。

該項工程對開挖工作的監(jiān)控與檢測，詳細(xì)記錄各項數(shù)據(jù)（如表1所示），及時了解隧道開挖過程中的圍巖變形、應(yīng)力分布、支護結(jié)構(gòu)受力等情況，為施工安全和質(zhì)量控制提供有力保障。

3.5排水處理

在公路橋梁隧道工程開挖過程中會產(chǎn)生地下水，如果不能及時有效地排除，會對施工質(zhì)量和安全造成嚴(yán)重的影響。因此，制訂合適的排水處理方案，考慮地質(zhì)條件、地下水狀況等多方面因素。首先，對地質(zhì)條件詳細(xì)調(diào)查與分析，包括地質(zhì)構(gòu)造、巖層性質(zhì)、裂隙發(fā)育情況等，以了解地下水的來源和流向；其次，對地下水位和水質(zhì)監(jiān)測，確定地下水的水位變化規(guī)律和水質(zhì)特點，為排水處理方案的制訂提供依據(jù)，根據(jù)實際情況，采用不同的排水處理方式，如井點降水、抽水井降水、溝渠引水等。針對不同地質(zhì)條件和地下水狀況，采取單一排水方式或多種排水方式相結(jié)合的方式，確保排水暢通、有效。另外，在制訂排水處理方案時，還需考慮排水設(shè)施的設(shè)置位置、管道布置方式、排水泵的選型等具體細(xì)節(jié)，以確保排水系統(tǒng)的可靠性和高效性。

4結(jié)語

公路橋梁隧道工程開挖防護施工技術(shù)的研究是一個永無止境的過程，需不斷學(xué)習(xí)、探索和創(chuàng)新，技術(shù)的選擇并非一成不變，是根據(jù)具體的工程地質(zhì)條件、施工環(huán)境以及經(jīng)濟效益等多方面因素綜合考慮。同時，在開挖過程中加強安全防護，減少工程事故的發(fā)生，確保施工人員的生命安全，保障工程的順利進(jìn)行。再不斷研究和探索更加先進(jìn)、更加有效的防護施工技術(shù)，為隧道工程的安全施工提供有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂顯光.路橋隧道工程開挖支護的施工分析[J].運輸經(jīng)理世界，2023（36）：113-115.

[2] 李靜，唐忠林，郭愛國.泥質(zhì)砂巖地層下穿運營線小凈距大斷面隧道開挖技術(shù)研究[J].科技與創(chuàng)新，2022（24）：26-30，35.

[3] 董興兵.北樂原隧道開挖技術(shù)研究[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2022（24）：131-133.

[4] 禚錦鑫.JQ高速公路改擴建項目施工風(fēng)險管理研究[D].濟南：山東大學(xué)，2023.

[5] 劉全.隧道施工安全管理風(fēng)險評價研究[D].大連：大連交通大學(xué)，2023.