高速公路隧道施工中的超前支护技术

高速公路隧道施工中的超前支护技术

文展

四川川交路桥有限责任公司  四川广汉618300

【摘要】为探讨高速公路隧道施工中的超前支护技术，采用实际案例结合理论实践的方法，立足超前支护技术的原理和作用，分析了超前支护技术在高速公路隧道施工中应用要点，以及提升超前支护技术应用效果方法。分析结果表明，高速公路隧道施工地质水文条件复杂，影响施工质量和安全的因素比较多，合理应用超前支护技术，有利于提前形成稳定的支护体系，为隧道开挖、衬砌、摊铺、碾压等提供良好的条件。

【关键词】高速公路隧道；超前支护；超前小导管；钻孔

【引言】随着我国经济的快速发展，人们对交通运输的要求越来越高，为了满足经济发展的需求，高速公路的建设速度也在不断加快。隧道作为高速公路施工中非常重要的一项工程，对施工质量具有非常重要的影响。因此，在进行高速公路隧道施工时，必须要采用合理的超前支护技术，以此来提高施工质量。本文主要就超前支护技术在高速公路隧道施工中的应用进行分析，希望能够为我国高速公路建设提供一定的参考。

1、工程概述

某高速公路隧道工程，为典型的双线公路隧道，左线隧道的长度为2.25km，右线隧道的长度为2.16km，隧道围岩结构复杂，在施工段内，既有Ⅲ级围岩，也有Ⅳ级和Ⅴ级围岩，沿线地质包括页岩、白云岩、灰岩等。从超前预报结果来看，本工程隧道出入口位置围岩稳定性比较差，需要进行超前支护，以便为后期施工提供一个安全的施工环境。

2、前支护技术的原理和作用

超前支护技术是指在进行隧道施工之前，使用专业的设备对隧道周围的岩体进行加固和处理，以防止岩层发生移动和坍塌，从而达到提高高速公路隧道施工质量的目的。超前支护技术包括很多种类型，比如：超前注浆、超前小导管、管棚法、注浆法、超前锚杆等。在进行高速公路隧道施工时，由于地质情况不同，经常会采用不同类型的施工技术手段。比如：对于一般地段的高速公路隧道施工而言，可以采用注浆技术或者是小导管技术；而对于地质条件比较复杂的地段来说，则需要采用超前锚杆或者是管棚技术等。在高速公路隧道施工中应用超前支护技术的作用，主要体现在以下几个方面：

1）提高施工安全性。随着我国社会经济的不断发展，人们生活水平的提高，对交通运输要求也越来越高。而高速公路作为我国重要的交通运输方式之一，对促进我国经济发展具有非常重要的意义。而高速公路隧道工程作为高速公路工程建设中非常重要的一项工程，其施工质量直接关系到整个高速公路工程的整体质量。在进行隧道施工时，必须要对隧道周围进行妥善处理，这样才能保证隧道工程整体质量。同时，还能降低隧道周围土体出现不均匀沉降问题，从而提高隧道工程施工安全性。

2）保证施工进度。高速公路隧道作为我国高速公路建设中非常重要的一项工程，其建设规模一般都非常大，对高速公路隧道周围环境要求也比较高。而超前支护技术能够对公路隧道周围进行妥善处理，以此来保证公路隧道施工进度。

3）提高公路工程质量。在进行高速公路隧道施工时采用超前支护技术能够提高公路工程质量，主要原因是使用超前支护技术能够在一定程度上改善公路建设质量。而公路作为人们出行必不可少的交通方式之一，其建设规模与人们日常生活息息相关。如果在进行高速公路建设时采用不合理的施工技术或措施，那么就会对人们的正常生活产生一定影响。

3、超前支护技术在高速公路隧道施工中应用要点

3.1技术方案必选

方案一，超前小导管。该技术是在隧道开挖前预先钻孔并安装小导管，然后在小导管中注入混凝土浆液，以增强围岩的承载能力和整体性。超前小导管具有施工方便、成本低廉、适用范围广等优点，适用于各种类型的围岩。但是，由于小导管的直径较小，其承载能力相对较弱，适用于小型隧道或地质条件较为简单的情况。

方案二，超前锚杆。该技术是在围岩表面钻孔并安装钢筋或钢绞线，然后通过张拉预应力钢筋或钢绞线来增强围岩的承载能力。超前锚杆具有结构简单、稳定性好、适用范围广等优点，适用于各种类型的围岩。但是，由于锚杆的长度较长，其对围岩的约束力较大，可能会对围岩的变形和破坏产生一定的影响。

方案三，超前管棚。该技术是在隧道开挖前预先搭建一个管棚结构，然后在管棚内进行混凝土浇筑，以增强围岩的承载能力和整体性。超前管棚具有施工速度快、成本低廉、适用范围广等优点，适用于各种类型的围岩。但是，由于管棚的结构较为简单，其承载能力相对较弱，需要根据具体情况进行加固处理。

综合对比三种施工方案，结合本工程隧道的岩体情况，方案三最适合本工程施工。

3.2施工材料

本工程超前支护主要应用在隧道进出口端，超前管棚采用了两种，一种节长为6m，另一种节长为3m，采用为108mm，壁厚为6mm的热轧无缝钢管。在本隧道进口端布置33根，出口端布置42根，进行环向布置，相邻间距控制在40cm左右。管棚接头位置需要和隧道断面位置相互错开，控制外插角在1°~3°之间，套拱施工结束，并且掌子面封闭操作完成后，利用钻机进行钻孔。钻孔深度、孔径、倾斜度符合要求后，及时冲洗，最后安装钢筋笼和管棚，插入注浆管后填入水玻璃和M30水泥砂浆

【1】。

3.3钻孔

结合钻机的高度合理设置钻孔高度，严格按照从上到下的顺序开挖台阶，仰坡位置采用竖直开挖技术，以方便管棚导向墙施工，开挖到台阶底部位置后，形成管棚钻机施工平台。可在施钻平台之上合理摆放钻机，调整好钻杆和倾斜角度，固定好钻机，并详细检查连接件和光纤安装是否到位。本工程管棚钻孔施工中采用了钻孔法，按照测量放线的结果对钻孔位置进行编号，先进行奇数孔位施工，奇数孔位注浆完成后，方可进行偶孔位钻孔。在进行钻孔施工中需要严格把控好钻杆的轴向，钻机硬牢牢固定好，以保证钻孔质量。

3.4钢筋笼和管棚的制安

本工程管棚由直径为108mm，壁厚为6mm的热轧无缝钢管加工制作而成，偶数孔采用无孔钢管，奇数孔则采用有孔钢管。用于钢筋笼的钢筋在使用前需要进行调直、除锈处理，按照设计要求进行制作，每隔1.5m布置一道固定环【2】。在进行管棚安装之前，需要向管棚中插入固定环，并促使固定环的中心轴线和管棚的中心轴线在同一条直线之上。在进行大管棚安装施工中，可采用钻进顶紧操作，并通过丝扣连接钢管，并通过自由钳将其拧紧，但要注意紧邻两孔的钢管接头需要能够相互错开。并且在进行顶进操作时，要始终保证钻孔钻杆的前进倾角和导管的倾角保持一致，成孔后不能随意挪动机器，需要立即将导管插入钻孔中，全部安装完成后才能移动钻机进行下一步操作。

3.5注浆

注浆是应用超前管棚支护技术的核心工序，注浆效果直接关系到隧道施工中超前支护技术的应用效果。因此，本工程在注浆施工中，采用1台立式搅拌机来制备浆液，通过2台注浆泵联合硬质塑料注浆管进行注浆。严格按照管棚的总长度进行布置，并利用注浆管布置排气孔，将其稳定置于管棚孔洞的上侧，当钢拱架和钢管全部安装完成后，通过锚固剂、麻丝堵住孔壁和钢管之间的缝隙，并通过封闭圈压实钢管后，将三通接头安装到压浆管口位置。本工程注浆浆液采用水灰比为1:1的水泥浆液，水玻璃和泥浆的重量比为0.025:1，初始注浆压力控制在0.5~1.0MPa之间，终压为2.0MPa。为提升注浆效果，在正式进行注浆前，需要将止浆阀牢牢的安装在管棚口位置，止浆阀主要由排气孔、注浆孔、开关等结构共同组成【3】。在整个注浆施工中需定期搅拌浆液，以免浆液混合不均匀，影响最终的注浆效果。随着注浆压力的提升，达到终压标准并持续15min后，即可完成注浆。注浆结合及时清除管内浆液，并填充上M30水泥砂浆，以提升管棚的强度和刚度。

4、应用超前支护技术的注意事项

第一，在进行高速公路隧道施工时，一定要根据实际情况制定合理、科学的施工方案。比如：如果遇到比较松软或者是破碎、较多裂隙的岩石地段时，则需要采用合理的注浆加固措施来进行加固处理。               第二，在进行高速公路隧道施工时需要对地质情况进行详细地了解和分析，以便于在进行超前支护时能够对围岩情况有一个更加全面、准确地了解。

第三，在进行高速公路隧道施工时必须要对各种因素进行综合考虑和全面分析，以便在确保施工质量的前提下顺利地完成高速公路隧道工程建设。

【结束语】

综上所述，在我国高速公路隧道施工中，超前支护技术是非常重要的一项技术，随着我国高速公路建设的快速发展，隧道施工质量问题逐渐凸显出来，因此，要想保证隧道工程的质量和安全性，就必须要加强对超前支护技术的应用。通过实际的施工可知，超前支护技术能够有效避免工程中出现坍塌、冒顶等现象，有利于提高工程的安全性和稳定性。因此，在高速公路隧道施工中必须要加强对超前支护技术的应用研究，制定科学合理的施工方案，并且要做好超前支护技术在施工中的质量控制工作，这样才能够有效提高高速公路隧道工程质量和安全性。

【参考文献】

[1]李祖荣.超前支护施工技术在高速公路隧道施工中的应用[J].工程技术研究,2022,7(21):61-63.

[2]柳昕.高速公路隧道工程中的超前支护施工技术分析[J].运输经理世界,2022(29):123-125.

[3]段影会.超前支护技术在高速公路隧道工程中的应用[J].交通世界,2022(Z1):93-94.