王琴琴

山西省公路局晋城分局 山西晋城 048000

高速公路隧道工程往往需要面临非常复杂的工程环境，施工期间存在的各种隐患都有可能对工程项目、人员带来影响，严重时甚至会导致施工人员出现伤亡，所以高速公路隧道工程的开挖支护非常重要，只有提升开挖支护的施工质量，才能保证隧道工程的顺利开展。所以有必要对隧道工程中的开挖支护展开研究。

1 高速公路隧道工程开挖支护施工技术

高速公路隧道施工大多都需要应用到开挖支护技术。很多公路隧道工程建设都面临着较为复杂的导致条件，在实际施工中需要对地应力、地质物理参数、地下水、地质断层等因素进行充分考虑，并且明确开挖方式、支护方式，做好开挖前施工方案的设计和审核，保证施工方案可行性。在开展高速公路隧道工程建设前，需要由专业的地质勘察人员对当地的土质、周边环境、交通情况等进行实地勘察，经过详细勘察后汇总并且分析勘察数据，总结勘察结果，然后将数据提供给设计人员。设计人员根据勘察数据合理设计高速公路隧道开挖支护方案。在设计开挖支护方案时，要注意尽量避免扰动周围围岩结构，避免降低围岩结构的稳定性。在完成方案设计后还要进行多方审核，对比选择最优设计方案。当前高速公路隧道开挖方式较多，台阶法、全断面开挖法、CRD施工都是常见的开挖方法。支护技术也较多，比如混凝土喷射施工技术、锚杆施工技术、钢架及大拱脚钢架支护技术、模筑混凝土衬砌技术、超前小导管施工技术等。想要保证顺利安全地完成公路隧道工程建设，就要明确各种技术的应用方式和特点，根据工程实际情况合理选用开挖支护技术，提高施工质量和安全性[1]。

2 工程施工中的开挖支护技术构成

2.1 开挖技术

土方开挖施工有人工和半机械开挖，使用铁镐、风镐、风钻等简单工具，配合挑抬或小型运输工具进行作业，适用于小型水利工程。有些灌溉排水沟渠的施工直接使用开沟机，一次成型。大中型水利工程的土石方多用挖土机等机械。斜坡开挖边坡时，应选择由上而下、分层开挖的施工顺序，合理进行放坡，避免边坡过陡和切割跛脚，防止因边坡失稳而塌方。若出现临时性边坡塌方，应尽快清除，改缓坡度或将坡顶线后移；若出现永久性边坡局部塌方，应在清除塌方松土后，用块石填砌，与土坡面接触部位做成台阶式搭接，并与土坡面结合紧密。石方开挖作业对象是硬度较高及有一定厚度的岩面。在开挖施工之前要求综合评估围岩类型，开挖方案及开挖技术的选择要按照相关的参数来进行。对有一定厚度的岩石层可采用新奥法施工。如使用机械开挖法有掘进机开挖法、盾构法、顶管法；常用的爆破技术有浅孔爆破、深孔爆破、硐室爆破、预裂爆破及光面爆破等。开展爆破施工作业时，要结合岩层的水平条件与实际分布，爆破材料及爆破方法的选择要按照角度、高度、边坡坡度来进行；炮眼的设计与布置要求按照参数图纸来进行；对于炮眼的间距、角度、深度要求严格按照爆破参数来确定。

2.2 浅埋软岩公路隧道的开挖工艺

阳宗隧道采取的是进出口双向施工的方式，共形成12个作业面；在徐家庄隧道工程中依然采取相同的施工方式，作业面数量为4个。基于明挖法展开隧道明洞的施工作业，基于新奥法完成暗洞部分的施工。软弱围岩地质条件特殊，应减小开挖进尺和加强测量与控制。两隧道的正洞左右线进出口均存在一定程度的V级围岩浅埋偏压断和断层破碎带，以实际地质情况为立足点，开挖环节的可选对象有CD（CenterDiaphragm，中隔壁）法和核心土法；V级围岩浅埋段可选方法为三台阶法和核心土法；Ⅲ级围岩为两台阶法。遇地质条件欠佳的施工段时，以机械开挖的方式为主，特殊区域可采取小规模的浅眼松动爆破方式。洞身段分布较多的Ⅲ、IV级围岩，该部分以光面弱爆破技术较合适，随开挖作业的推进，其间及时采取支护措施，营造安全的施工环境[2]。

2.3 锚杆施工技术

工作人员需要根据围岩级别、风化程度、岩层状态等数据做好锚杆方位的确定，做好锚杆位置的合理布设。如果隧道施工路段较多那么需要对不同施工段的水文地质情况进行分别设置，避免盲目采用同种方式。为了将锚杆悬吊作用充分发挥出来，需要保证锚杆布设方向、间距、长度都和岩层面垂直。施工人员在施工过程中要将锚杆组合的组合梁和拱的作用充分展现出来。不过当前部分设计单位和施工单位组织结构不同，考虑的问题也存在较大差异。设计人员通常在设计方案时值考虑水文地质勘察情况，没有充分和施工人员沟通，导致在具体施工中不得不根据工程实际地质情况调整设计方案。建设单位和监理单位只认可设计方案和图纸，如果设计部门没有进行变更那么不得不根据图纸施工，导致无法按照实际水文地质情况调整初期支护锚杆的间距和长度，同时可能存在锚杆过剩或者不足等问题。如果出现上述问题必然会导致施工材料和成本浪费，或者锚杆作用力无法充分发挥出来，这不利于隧道工程的安全。为此，设计人员和施工人员和加强沟通，根据实际情况合理设计施工方案[3]。

2.4 光面爆破

光面爆破是隧道施工中比较普遍的爆破施工方式，其可以大幅提升掘进施工的速度，保证爆破施工质量合格，能够消除超前挖的问题，从而可以确保支护施工效果合格。该爆破方式的实质就是在隧道掘进设计断面的轮廓中设置密度比较高的周边眼，能够减少单个炮眼的装药量，从而可以实现低密度与低速的爆炸，最终可以提升爆炸的效果，不会对岩石结构产生过大的冲击影响，够提升施工的安全性。光面爆破施工要点如下。①放样布眼。钻眼前，工作人员应该根据要求在现场使用红油漆进行开挖中线与轮廓线的标记，然后确定具体的炮眼位置，从而可以保证其误差控制在5cm以内。②定位开眼。根据炮眼的设置来进行钻孔施工，且应该保证其孔位和轴线垂直。周边眼的位置精度要求较高，偏差不能超过5cm。③清孔。装药开始前要进行清空作业，使用工具或者风机进行内部石屑清理，确保不会影响装药作业。④装药。根据要求确定装药量，符合技术标准，否则将会影响爆破的效果。⑤联结起爆网络。起爆网络设计为复式网络的形式，能够使得起爆更加的准确和标准，从而可以提升爆破的效果。⑥瞎炮的处理。如果有瞎炮，应该及时查看原因。如果是孔外导爆管损坏而导致的，应该将其去除掉并且重新引爆，从而保证爆破符合要求[4]。

3 高速公路隧道工程开挖支护施工要点

3.1 锚杆支护

路桥隧道工程施工中采用锚杆支护，在开始施工前就要由专业人员对导管孔进行仔细检查，保证其符合工程设计要求，然后开展锚杆安装作业。由于锚杆杆体是由中空厚壁的全螺纹所构成，在具体施工过程中可以根据需求对其进行切割处理，为后期配件安装作业提供便利，安装好之后利用齿峰凹槽对其进行固定。在具体施工过程中，需要保证锚杆孔深度、位置和布置的准确性，使用的水泥砂浆强度要求超过C20的硅酸盐水泥和细砂。施工人员还需要按照设计要求标出注浆锚杆的具体位置，保证岩面和锚孔的垂直效果都严格满足设计要求，钻孔作业过程中要及时将孔内的水导出，同时还保证锚杆垫板和孔口混凝土之间的紧密性，最后仔细观察锚杆头的变形过程，保证垫板螺帽的紧固程度[5]。

3.2 钢筋网支护

在制作钢筋网之前就要仔细检查钢筋材料的质量，确保材料质量符合相关标准要求，制作好钢筋网之后同样需要对其质量进行认真检查，确保钢筋没有出现锈蚀现象，之后在钢筋棚里将其绑扎好。在钢筋网支护施工过程中，工作人员首先要提前将大片的钢筋网加工制作好，锚杆安装完毕后开始铺装钢筋网，在洞外按照随高就低原则紧贴初喷面放置好钢筋网，如果有钢支撑可以将钢筋网放置在两边榀钢外弧并进行点焊处理，若没有钢支撑则应该通过冲击孔实施打浅孔对膨胀螺栓进行埋设，之后再将钢筋网固定在膨胀螺栓上，并在锚杆尾部进行点焊固定。

3.3 隧道工程开挖支护施工有效性的措施

在国民经济消费日益增长的背景下，对个人出行安全也提出了更高的要求。因此，在现阶段加强和完善支护设计的施工监理开挖作为企业发展的一部分，不断完善开挖支护施工方案设计中的不足之处，在设计过程中有效地将生成的参数数据与施工人员的综合素质相结合，以使施工人员在设计过程中能够更好地发挥作用，稳步发展[6]。随着网络技术、桥梁技术和隧道掘进技术的飞速发展，支护设计可以在信息共享、开挖过程、支护施工阶段等各个分支建立信息系统。在计算机系统中记录了影响这一问题的因素，并对其进行了集成和分析。同时，在基坑支护设计中，可以通过BIM软件在信息系统中实现。一个三维模型的道路和桥梁隧道更全面的建设规划

3.4 超前管棚支护

管棚施工方法应用在岩土的成拱效果相对比较差的岩土层中，该地层结构形式因为自重等因素的影响，导致其土体侧向压力比较大，在隧道中容易导致坍塌事故的发生，进而导致结构的损坏，造成相对较大的岩土侧向力，因此，超前管棚支护施工应注意：①管棚的起点位置应该布置墙体结构，以避免泥浆流出影响结构的稳定性，通常该墙体厚度设定为至少30cm，且墙体支撑的稳定性符合标准；②管棚之后环节应该使用钻头进行工作面开挖施工，此时要考虑到地质条件做出调整，防止出现无法控制的情况；③钻孔阶段应该确保钻杆内部的清洁度，及时清理渣土，能够避免堵塞问题的出现；④结合地质条件来进行水泥砂浆的注入施工，主要是分析土质的稳定性方面[7]。应该做好水泥砂浆加注施工，能够确保其成型符合标准；⑤相邻部位的管棚应该确保连接性能合格，质量符合技术标准，在任何断面中，管棚钢管结构部分的连接施工，其接头数量都要限定在钢管数量的50%以下，这样做的目的就是预防出现钢管脱节情况的发生，如发生脱节，就会发生塌方的情况；⑥管棚钢管要选择使用强度高、质量优的无缝钢管形式，前部需要制作成为尖头的形状，末端部位承载压力需要焊接钢箍；管口的位置上需要预留孔进行灌浆施工，其孔径为75-185mm。

4 支护作业常见的支护工具及支护作用

4.1 锚杆

锚杆是路桥隧道中应用较为广泛的支护工具，其种类多种多样。自进式以及普通、中孔砂浆这三种锚杆形式都有各自的优势。三种锚杆形式的功能都是对工程局部进行支护，提升隧道开挖时的稳定性[8]。一般而言，只有在利用岩石的基础之上开展加固处理才能够使支护效果达到最大。

4.2 钢架

在路桥隧道的施工阶段，施工人员需要提前在岩石层中寻找通道。但是由于路桥隧道工程中的岩石往往遭受了不同程度的破坏，所以岩石的内部结构往往非常复杂，这也使得施工难度出现了大幅度提升。在地质灾害出现时，还会导致坍塌现象的出现。所以为了提升施工安全性，施工人员可以采用钢筋进行支护作业，增加岩石结构稳定性，降低施工风险的发生。

4.3 支护作用

在隧道工程中，锚杆支护相对比较常见，通过支护能够使工程稳定性得到大幅度的提升。通常情况下，我国很多大规模隧道工程都会选用预应力锚杆进行支护，但是这种支护方式并不是在所有环境下都能得到应用，只有根据隧道条件合理选择支护方式，才能够将支护作用发挥到最大。锚杆在隧道工程里可以起到支撑、防护的效果，通过支护可以使隧道工程质量得到保证，确保路桥隧道工程得以顺利完成[9]。

5 结语

在高速公路工程施工中，隧洞及边坡开挖支护技术合理应用具有非常重要的现实意义。结合工程项目实际地理环境和实际地质条件，具体分析了本项目开挖支护技术的施工特点，保证高速公路工程的施工质量，增强了其实践意义。高速公路工程中须加强对开挖支护技术的实际作用研究，对其进行革新优化，确保高速公路工程项目建设质量全面提高。