高速公路隧道工程中的超前支护施工技术.pdf

2023.21 科学技术创新在高速公路隧道建设过程中，为了能够规避路基坍塌现象，需要通过有效应用支护技术，满足工程施工的各项需求。支护技术能够严格要求支护效率以及稳定性，由于以往常规支护技术难以达到项目发展需求，而超前支护技术能够实现标准支护的目的，使隧道的稳定性、荷载力得到显著提升，达到标准。基于此，在公路隧道工程建设中采用超前支护施工技术利于工程稳定发展。1项目特点本次工程项目以乐业至望谟（乐业段）高速公路项目为例，该工程项目在具体建设时所具有的特点主要表现在以下 5 点：（1）平面线位敏感点多，可选择走廊带窄。（2）沿线高程变化剧烈，设计纵坡大。（3）桥隧比例高，建设难度大。（4）地质复杂，不可控因素多。（5）涉及省界交接，协调工作难度大。2超前小导管施工2.1施工方法本次工程采用小导管超前支护技术，通过不断加固隧道围岩，确保高速公路隧道的地层承载力、稳定性。该项技术施工流程见图 1。在具体施工过程中，施工可利用风筒凿岩机钻孔作为首选方式。施工人员需要根据相关要求、标准安装超前小导管，按照 12控制外插角，通过采用焊接的方式有效结合钢架的稳定性，施工材料选择注浆泵进行高效注浆，以水泥单液浆为重点，通过现场试验施工，在性能状态最佳的情况下，对具体注浆参数进行明确，并以此作为重要参考，利于后续施工的顺利开展1。在制定加工中，提前对小导管进行制作时，需要对前端进行加工，使其成为尖椎桩，按照 15 cm 的距离，在管壁上进行交错钻眼，保持 8 cm 的直径范围。钻孔作业完成后，将小导管插入孔径内，保证钢架、尾部焊接稳定，形成预支护体系。注浆作业时，提前组织对水压进行试验，确保该项工作的有效性，对地下吸浆、扩散这两方面的情况进行具体判断，明确施工参数是否足够合理，具体包括注浆压力、浆液浓度等。在注浆时，需要严格按照相关要求以及标准，通过对试验进行参考，并将参考操作作为重要条件，对各项数据、信息进行详细记录并分析，确保整体施工质量，针对质量问题从源头积极避免。2.2检验标准超前钢管实测项目检验标准见表 1。表 1超前钢管实测项目检验标准2.3超前锚杆施工超前锚杆施工参数见表 2。检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和数量 长度 不小于设计 孔位 钻孔深度 50 mm 孔径 符合设计要求 尺量：取钢管数量的 10%高速公路隧道工程中的超前支护施工技术叶道华（广西交通投资集团有限公司，广西 南宁）作者简介：叶道华（1983-），男，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：公路桥梁建设管理。摘要：在公路隧道施工过程中，超前支护施工技术被广泛应用于其中，在该项技术所具备的优势与特点下，能够不断提升地层承载力，降低施工存在的扰动性。基于此，本文以乐业至望谟（乐业段）高速公路项目为例，对超前支护技术进行深入分析，提出应用要点，为相关人员提供参考借鉴。关键词：高速公路；隧道工程；超前支护施工技术中图分类号院U455.7文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤21-0169-04图 1整体施工流程169-科学技术创新 2023.212.3.1测量放样根据设计图纸测量开挖面、标高以及中线，明确轮廓线、锚杆孔位，使后续作业能够正常、顺利开展，针对施工过程中可能出现的误差等问题，尽可能避免。2.3.2钻孔风枪钻孔方式实施钻孔作业，以设计要求保证深度，清理孔内各种杂物，确保孔内干净2。在管棚钻孔作业中，施工需要按照先奇数孔、后偶数孔的方式进行施工，偶数孔需要在完成注浆作业的基础上进行。并且，在改过程中，需要对钻孔作业方向严格控制，避免不良操作导致钻孔精度的准确性3。在钻进阶段中，需要全面、详细、严格的检查偏斜度，避免发生偏差。一旦出现偏差，及时纠正。按照顺序将钻杆、钻头穿过导向管，对准孔位启动钻机。控制斜控时，发挥导向管的导向作用。成孔后，清理孔内杂物，开展后续工作。2.3.3超前锚杆安装超前锚杆安装工作主要以两方面为主：第一，填塞锚固药卷。对早强锚固剂药卷的质量进行明确，确保能够达到具体要求与规定，在水中置入后，在浸泡处理一定时间后需要将其取出，此时，早强锚固剂药卷状态呈现为软而不散4。对药卷填塞可通过人工持炮棍进行，孔深达到 1/31/2 位置处。灌浆底部、孔底之间的距离为：50100 mm，组织进行注浆作业，有效的送至浆液至孔底5。发挥浆液作用，可更好地挤出孔内多于的水，注入水泥砂浆中。缓慢拔除注浆管。注浆时，压力保持在 0.4 Mpa，压力不可过低，避免无法有效注入浆液。第二，安装锚杆。人工操作后，需要打入锚杆，该过程可通过铁锥进行，当锚杆触底并孔位位置有浆液留出时，需要及时停止。锚杆施工工艺流程见图 2。2.3.4其他除了以上内容，锚杆施工内容具有广泛性，具体如下：（1）环向钢筋与锚杆外部、系统锚杆连接时，可利用焊接方式进行，通过该种方式使两者能够形成一个完整性的整体，将支护作用的特点充分发挥。（2）在搭建超前锚杆的过程中，保证其长度在 1 m 以上，布置时需要沿着开挖轮廓线周边进行，使其足够均匀，通过采用焊接的方式稳定连接尾端、钢架，提高固定性。（3）超前锚固需要有效配合钢架支撑，外插角保持在 12，沿着开完轮廓周边均匀布设锚杆，牢固焊接钢架、尾端，使锚杆锚固长度达到标准。（4）安装钢架，在通过穿过钢架腹部钻孔、安装锚杆。3超前小导管的加工安装要求超前小导管加工安装具体要求包括以下几点：（1）材料。以 108 mm6 mm 的热轧无缝钢管为主要材料，奇数孔为有孔钢管,偶数孔为无孔钢管。钢筋笼由固定环和钢筋构成,超前小导管加工样式。（2）管棚钢管的加工。根据钢管接头的错位要求,加工 6 m 编号为奇数孔位的第一节钢管以及 3 m 编号为偶数孔位的第一节钢管。为提高施工的便捷性，用有孔花管的奇数孔安装管棚钢管,孔眼直径 8 mm，间距按 7.5 cm 控制，遵循梅花形布置原则。前端钢管呈15 cm 长的锥形，尾端焊 10 mm 的加强箍。合理组织钢筋笼的加工作业，成型后用于安装。实际安装期间，向管棚内插入固定环，利用钻机顶进，丝扣连接钢管，相邻两孔的钢管接头相互错开。需注意的是,顶进期间严格控制钻杆的前进倾角,要求其与导管倾角保持一致，成孔后随即将导管插入孔内,待完成某孔的钻表 2超前锚杆施工参数超前锚杆类型 单根长/m 外插角/（）每环根数 每根间距/m 纵向间距/m S44-1（纵向间距 3 m）4.2 510 33 0.5 3 图 2锚杆施工工艺流程170-2023.21 科学技术创新图 4V 级围岩断面布置进和导管安装作业后，在确保无误的前提下方可移动设备，进入下一孔施工环节,按照此方式重复操作。4超前支护施工技术的应用4.1导向墙的施作为了能够使导向墙施工质量得到显著提升，需要加大前期准备工作。针对导向墙拱脚外侧区域，需要在其进行浆砌片石填筑，以此为后续导向墙的施工创造稳定的基础6。通常，地基承载力的最低值需要达到0.3 MPa。在搭建管棚时，需要根据导向墙作为重要基础开展，基于此，需要充分考虑作业流程角度，起初需要加大管棚位置的测量工作，并关注放样工作，在该过程中，需要对管棚、隧道开挖线之间的间距进行严格的管控，以此减少后续管棚施工的难度7。在开展各项测量工作后，需要根据设计方案中的轴线基准作为参考，实施钢拱架的架设，在拱圈位置配备相应数量的孔口套管。为加大钢管打入的精准性，需要对孔口套管的直径进行严格控制，将管棚钢管作为参考，需要比其超过 23 cm。在该基础上，需要对各个套管之间的对应位置、彼此间的距离进行明确，以此充分满足准确定位，在此后安装套拱模板。在实施浇筑作业后完成套拱拱顶的合龙工作。在该过程中易出现导向墙下沉的位置发生偏差的问题，基于此，可通过辅助应用临时支撑措施进行。浇筑完成后，需要覆盖处理导向墙套拱，材料主要将土工布作为主材料，开展一周的洒水作业，以此规避导向墙出现开裂的问题。导向墙施工工序见图 3。4.2钻孔施工在钻孔作业过程中，尤其是隧道施工围岩段时，存在围岩破碎、裂隙发育等不良地质见图 4，需要对以下 3 点内容加以重视。（1）按照“逐节钻进”的方式开展。在正式进行钻孔前，需要确保现场始终保持低压低速状态，当钻进深度达到 1 m 后，逐渐加强钻进压力8。在整个钻孔过程中，需要通过测斜仪的方式对钻孔位置准确度进行提升。（2）做好钻孔质量把控。在正式进行钻孔前，需要通过喷涂混凝土处理形成止浆墙，其厚度需要保持在 15 cm，减少后续漏浆、坍塌事故的发生概率。钻机对钻孔质量造成不同程度的影响。基于此，在开展作业时，需要对钻机运行状态进行实时监测，在对易塌孔位置区域开展作业的过程中，需要通过采用泥浆护壁的方式使钻孔正常进行。一旦钻进难度过大的情况下，可通过采用跟管钻进法进行辅助。为了能够对夹钻现象进行有效规避，需要有效控制钻进速度，确保在合理范围内。（3）做好清孔、验孔工作。通过采用岩芯钻杆的方式实施扫孔作业，以此加大浮渣清除工作，在清理整个孔道的过程中，需要采用高压风进行。在完成清孔作业后，需要对孔位偏差进行详细检查，其对应的孔位偏差50 mm，需要合理控制对应的钻孔偏差，保持在该范围内。4.3注浆施工为了能够避免施工过程中发生岩面漏浆的现象，在注浆前期工作中，需要有效开展喷射工作，所应用的混凝土强度需要保持在 C25 水平以上，除了开挖作图 3导向墙施工工序171-科学技术创新 2023.21业面，喷射对象还涉及到孔口岩面、拱圈等区域。（1）严选注浆材料。材料选择以固化收缩性好的材料为主，同时需要着重考虑其与围岩等结构的粘合性、可灌性，这些均作为重要指标。为了能够加强注浆固结体牢固性、抗渗性，在对注浆材料进行选择时，需要充分了解当地的水文条件，完成注浆施工（见图5）。（2）提升注浆施工工艺水平。在正式注浆作业中，水泵试浆、注水测试作为该项工作的前提基础，另外准备的浆液需要通过利用晒网的方式开展过滤处理。浆液对应的参数较为广泛，包括压力、扩散度等均需要在合理范围内有效控制。在单钢管注浆过程中，可按照式（1）实施。图 5注浆超前小导管加工示意（1）式中：钢管总长度（m）为 L；钢管半径（m）为 r；浆液扩散半径（m）为 R；隧道地层孔隙率为 浊；浆液损耗系数为 茁；浆液有效填充系数为。结束语综上所述，由于高速公路隧道施工地质特殊，且该项作业危险性较大，易影响施工整体质量，通过利用超前支护施工能够提升作业的安全性，构建受力支护结构，确保每一环节的作业都能够顺利开展，提升隧道施工质量。参考文献1杨金平,杨丁.V 类围岩隧洞开挖超前支护施工技术J.黑龙江科技信息,2012(11):253-254.2郑宏巍.隧道工程超前支护施工技术及质量控制分析J.设备管理与维修,2021(16):176-177.3郝婷,张智健,李娇,等.富水软弱围岩偏压隧道超前支护施工技术研究J.信阳师范学院学报（自然科学版）,2021,34(2):324-330.4甘亮元.隧道大管棚超前支护施工技术及质量控制要点J.西部交通科技,2020(8):104-106.5王凯.软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术研究J.西部探矿工程,2005,17(3):115-116.6张瑞楠.隧道工程超前支护施工技术及质量控制分析J.高铁速递,2021(12):67-68.7王欣旭.超前支护技术在采矿工程中的应用J.科技创新导报,2022,19(6):100-102.8赵上策.综采工作面主动式超前支护技术研究与应用J.价值工程,2023,42(2):78-80.Advance Support Construction Technologyin Expressway Tunnel EngineeringYe Daohua（Guangxi Transportation Investment Group Co.,Ltd.,Nanning,China）Abstract:In the construction process of highway tunnels,the advance support construction technology iswidely used.With the advantages and characteristics of this technology,it can continuously improve thebearing capacity of the stratum and reduce the disturbance during construction.Based on this,this articletakes the Leye to Wangmo(Leye section)expressway project as an example to conduct in-depth analysis ofadvance support technology,propose application points,and provide reference for relevant personnel.Key words:expressway;tunnel engineering;advance support construction technology22Qr LR L172-