隧道超前支护施工实践及其技术

发表时间:2019/10/17   来源:《基层建设》2019年第21期   作者:田浴阳 王鹏飞 赵贺朋
[导读] 摘要:从近些年隧道工程建设实际情况来看,确定超前支护施工技术越来越广泛的应用于隧道工程之中,在高切坡开挖之前对工程危险性和稳定性进行评估,进而准确判断高切坡是否危险,之后科学、合理的进行超前支护施工技术设计,以此来保证此项技术充分发挥作用,提高隧道施工的安全性和稳定性,当然,超前支护施工也是有一定难度,尤其与隧道结构相结合。
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        摘要:从近些年隧道工程建设实际情况来看,确定超前支护施工技术越来越广泛的应用于隧道工程之中,在高切坡开挖之前对工程危险性和稳定性进行评估,进而准确判断高切坡是否危险,之后科学、合理的进行超前支护施工技术设计,以此来保证此项技术充分发挥作用,提高隧道施工的安全性和稳定性,当然,超前支护施工也是有一定难度,尤其与隧道结构相结合。对此,我们应当深入了解超前支护施工技术,进而根据隧道工程实际情况,科学、合理的规划与实施此项技术应用方案,包括施工工艺、施工流程等,进而有序施工,稳固隧道。
        关键词:隧道超前支护;施工;技术
        1超前支护施工技术的概述
        超前支护施工技术是针对地形状况比较复杂的道路隧道工程,在工程面开挖施工环节,通过采用锚杆及钢管超前支护的方式,达到对地质围岩进行锚固的目的,从而确保道路隧道在开挖施工过程中的人、物安全。简单来说,就是利用导向架、管棚等设备,围绕道路隧道施工开挖线,借助钢管顶入、锚杆固定等方式对道路隧道的围岩进行预支护,以此来保证道路隧道工作面开挖施工的安全性和稳定性。对于地质条件过于复杂的施工区域,要想保证超前支护施工技术的有效性,一定要做好辅助及支撑,如合理利用钢架等,在具体进行超前支护施工时,首先要做好施工测量及放样,并且做好一系列的施工准备工作;其次,依据施工要求及施工图纸,有序的展开防护道路隧道明洞的开挖,之后针对道路隧道的地质情况、周边环境等,合理规划与设置支护,如管棚、锚杆支护等。最后,检测道路隧道明洞的强度及坍塌等现象发生的可能性,进而再次进行支护和二次衬砌,以此来保证道路隧道施工面平整度及隧道应力。
        2隧道超前支护施工技术
        2.1超前大管棚施工技术
        在众多的隧道超前支护施工技术中,超前大管棚施工技术的应用比较广泛。对于地质较差的隧道工程,采用超前大管棚施工技术较多,由于工程的地理条件与洞口长度不同,不同的隧道工程,其采用的大管棚长度也不同。超前大管棚支护主要指的是在隧道周围岩体中,通过设定一定距离,施工人员沿着隧道岩体方向,进行钻孔,并在该孔洞中插入钢管。插入钢管之后,需要向钢管内注入砂浆,对工程周围岩体起到一定的支护作用,提高了工程的安全性。
        超前大管棚施工工艺流程为:①施工人员需要结合隧道的实际情况,选择合理的脚手钢管,并构建良好的管棚钻孔作业平台,构建好该平台后,施工人员需要进行管棚定位,并在套拱内部设定孔口管道,严格控制管道的台量与角度,为了保证长型管棚的施工进度,施工人员可以在拱脚部位,设置两个实验孔,并结合该地层的特点,进行相应的砂浆灌注工作;②隧道工程中的施工人员需要定期清理钻孔,通常情况下,选择地质钻机与管棚钻机较多,在这个过程中,施工人员需要严格控制钻头的直径与风量,保证钻机的各项运行参数满足相关要求。检查完孔管之后,可以适当接长钢管,并利用旋转机将钢管顶进钻孔当中,管棚之间的节点采用钢丝扣连接。为了有效保证砂浆的注入质量,安装好钢管之后,在钢管管口,需要用密封圈进行压实;③施工人员需要将砂浆注入到钻孔中,采用双液注浆泵,并按照一定的顺序注浆,在这个过程中,施工人员需要严格控制注浆压力,一般情况下,初压控制在0.5~1.0MPa之间,当浆液达到规定标准后,停止注浆。注浆结束后,施工人员需要及时清扫管道内部的剩余砂浆,用水泥进行填充,提高管棚的强度。
        2.2超前小导管施工技术
        小导管超前支护技术是在铁路隧道施工中较常运用且十分有效的一类隧道超前支护技术。小导管多用于Ⅳ、Ⅴ级围岩的隧道施工过程中,通常是通过在隧道轮廓线外设定一定的范围,小导管与开挖面后方的支架等形成统一的支护系统。

小导管超前支护施工主要是用于隧道开挖后到洞内支护系统尚未形成的这一中间阶段,通常是用于支撑临空的岩体,维持隧道开挖面的整体稳定,方便隧道施工的进行。
        其原理为:第一,小导管在隧道施工过程中,小导管超前支护结构的前端用于支撑围岩,其后端与初期支护相连接。随着隧道开挖施工的进行,小导管超前支护技术结构可以对隧道临空围岩进行实时支护,防止隧道开挖面的坍塌。小导管超前支护技术可以实现对围岩完整性的有效保护,最大程度地减少了围岩的松动程度,有利于维护隧道掌子面的稳定性,保障隧道开挖效率。第二,小导管超前支护技术通过向掌子面四周的周线注浆的方式,可以有效提高围岩的承载能力,减少爆破对于围岩的破坏,提高围岩的稳定性,保障隧道开挖工作的顺利进行。
        对于小导管超前支护技术施工要点主要有:第一,小导管超前支护技术施工过程中,小导管插入钻孔时应该由有适当的外露,以方便注浆。第二,在小导管超前支护技术施工过程中,应对施工中应用到的钢管的质量进行严格控制。在小导管超前支护技术施工过程中,应通过抽样检查的方式,对钢管力学性能以及工艺性能进行检验,保证钢管的承重能力符合隧道项目施工建设的要求。与此同时,在注浆过程中,应保证水泥砂浆充满钢管以及钢管周围的空隙,保证围岩空隙中也灌注了水泥砂浆,以此来提高围岩的整体稳定性和承载力,保证隧道开挖工作的有序进行,提高隧道施工效率和施工质量。第三,在小导管超前支护技术施工过程中,在注浆工作完成后,应对钻孔进行严格的检查,检查钻孔内的注浆效果。对于小导管超前支护技术施工过程中不满足条件的注浆部位,应立即采取补浆的施工操作。
        2.3药卷锚杆施工技术与锚喷支护施工技术
        研究表明,在隧道工程中,采用药卷锚杆施工技术,能够有效保证隧道工程的稳定性,其具体施工流程为:①施工人员需要保持钻孔的清洁性,提高钻孔的垂直性,锚杆与钻孔之间的偏差不应超过15mm,而钻孔深度的允许偏差保持在45mm左右;②施工人员在实际施工的过程中,如果隧道周围岩体平整性较低,需要及时与设计人员进行有效沟通,改进原有的设计方案;③施工人员将药卷浸入水中,并安装相应的锚杆,将药包直接投放到钻孔当中,在这个过程中,保证药包不能破裂,灌入药包之后,锚杆的插入长度需要保持在设计长度的90%,并将钢拱进行有效焊接。
        除此之外,锚喷支护施工技术的应用也比较广泛,锚喷支护主要利用锚杆与混凝土,对隧道周围岩体起到一定的支护作用。在中性硬度的岩体中,采用锚喷支护施工技术,能够支护隧道周围岩体,保证岩体的稳定性与安全性,在一定程度上提高了隧道周围岩体的承载力。由于锚喷支护技术具有良好的柔性,能够与隧道周围岩体有效结合在一起,有效抑制了岩体的变形,提高岩体应力,从根本上减少崩塌现象的发生。隧道工程中的施工人员在实际工作当中,需要严格控制混凝土强度,采用合理的混凝土喷射技术,减少施工资源的浪费。研究表明,采用喷湿工艺,能够有效减少粉尘,保证空气质量。
        结语
        总体而言,超前支护施工技术的应用主要集中在预防,即最大限度的避免工程结构受到环境不稳定因素的影响。为此,研究人员应加大技术与实际工程项目情况的结合,以提高超前支护施工技术应用的科学合理性,进而有效避免道路交通网络因地质环境因素,而出现塌方等安全事故。
        参考文献
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        [2]邹少祥,张建宏.土质隧道爆破强夯开挖施工方法探讨[J].公路交通科技(应用技术版),2012,8(05):233-236.
        [3]岳鹏威,陈文宇,李福恩.超前预支护技术在浏阳河隧道施工中的应用[J].现代隧道技术,2012,49(06):158-161+167.
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