曹邦舉

（宏遠建設(shè)有限公司，浙江 溫嶺 317500）

在隧道建設(shè)施工中過程中，洞口工程的優(yōu)劣是公路建設(shè)的基本，它在每一條隧道建設(shè)中均扮演著最重要的角色，在洞口工程的施工過程中，隧道洞口支護的建設(shè)又顯得尤為重要。如果洞口支護的建設(shè)過程中得到充分的保障，不僅可改善動內(nèi)的工作環(huán)境，保證施工人員的身體健康和工程項目的工期，同時也為施工單位節(jié)省了通風費用。所以可以看出，隧道洞口支護工程才是洞口工程建設(shè)的最基本要素。在施工建設(shè)過程中，必須采用最科學，最穩(wěn)妥的施工方式來確保隧道建設(shè)的質(zhì)量。為了能夠保證隧道洞口支護施工質(zhì)量，使其能符合設(shè)計規(guī)范技術(shù)要求，更好的滿足設(shè)計功能，就必須對其進行合理的設(shè)計，根據(jù)前期勘察，在不同的地質(zhì)條件與建設(shè)要求下進行合理的規(guī)范的設(shè)計，并必須嚴格的按照施工建設(shè)規(guī)范進行合理實施，這樣才能真正意義上的使整個隧道工程質(zhì)量得到最大的保障。下面，就從設(shè)計原理與施工技術(shù)方面來了解隧道洞口支護的一些基本型式和選擇原則。

1 隧道洞口支護原理

隧道的結(jié)構(gòu)體系主要是由圍巖和支護結(jié)構(gòu)共同組成的。其中圍巖是主要的承載元素，支護結(jié)構(gòu)是輔助性的，但是是必不可少的。在某些情況下，支護結(jié)構(gòu)主要起承載作用。這就是按現(xiàn)代巖石力學原則設(shè)計支護結(jié)構(gòu)的基本出發(fā)點。洞室開挖使原平衡狀態(tài)產(chǎn)生應(yīng)力重分布，圍巖穩(wěn)定即要在應(yīng)力重分布的情況下使其再達到平衡，顯然欲達到再平衡，一是采用加支護結(jié)構(gòu)；二是促成發(fā)揮巖體本身的自承能力達到最終平衡。支護結(jié)構(gòu)的任務(wù)是：發(fā)揮巖體的自撐能力保證洞室穩(wěn)定，確保洞室的設(shè)計斷面凈空，封閉巖石的裂縫，防止漏水以及巖壁壁面的風化等。以往采用厚鋼筋混凝土襯砌。

2 隧道洞口支護型式的選擇原則

2.1 要根據(jù)圍巖的形狀，特別是節(jié)理、裂隙等構(gòu)造的發(fā)育程度和力學性質(zhì)考慮。對軟弱破碎的節(jié)理和裂隙等小構(gòu)造特發(fā)育的圍巖，一般情況下還是選用鋼性支護，即現(xiàn)澆鋼筋混凝土為宜。對堅硬的圍巖，要注意開挖洞室后的應(yīng)力集中及出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)的范圍和量級大小，關(guān)鍵是考慮選用合適的錨桿或錨索，其他的按常規(guī)配套支護設(shè)計即可。

2.2 地下水往往是造成不良地質(zhì)現(xiàn)象（如軟化、風化、膨脹以及破裂、坍滑崩塌等）的根源，要考慮對圍巖水文地質(zhì)條件探明程度，排水或堵滲漏措施等，一般圍巖中含水采用噴混凝土支護是不容易成功的。

2.3 要根據(jù)地質(zhì)測繪提出的資料，設(shè)計可結(jié)合工程布置及其力學作用，對圍巖的工程地質(zhì)狀況作出推測判斷及其空間作用（如赤平極射投影方法或簡單的有限元分析），形成不穩(wěn)定的巖塊等的可能性和范圍，這是與錨桿或錨索的選擇直接有關(guān)的。

2.4 地下洞室的交叉口處，是受施工開挖，爆破干擾影響最劇烈的地區(qū)，一般圍巖的松弛破碎圈大，超挖及凹凸度比較嚴重，結(jié)合要達到的設(shè)計要求的整齊的斷面凈空，多數(shù)工程是選用現(xiàn)澆鋼筋混凝土襯砌交叉口。

2.5 要考慮隧道洞口支護型式的成本。支護是通過施工付諸實踐的，施工技術(shù)水平直接關(guān)系著支護成本預算。因此選擇支護形式要結(jié)合施工技術(shù)水平，較全面的分析，權(quán)衡出既經(jīng)濟又技術(shù)合理的支護型式。

2.6 隧道洞口支護型式的選擇要根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件，使用要求，施工條件，材料及造價等因素綜合分析比較選定。但一般情況下還是盡量選用噴錨支護，因為噴錨支護有利于發(fā)揮圍巖的自承能力，有排水防潮措施易于實現(xiàn)等明顯優(yōu)點。

3 隧道洞口常規(guī)支護技術(shù)

3.1 鋼、木支撐。鋼、木支撐是傳統(tǒng)的支護方式，在錨、噴、注漿等先進技術(shù)出現(xiàn)前，隧道、礦井等地下洞室的開挖都靠鋼、木支撐為支護?，F(xiàn)在，采用鉆爆法開挖情況下，隧道洞口段開挖后圍巖的自穩(wěn)時間很短，而噴射混凝土、錨桿不能及時提供足夠的支護抗力，為了維持圍巖的穩(wěn)定和保證隧道的設(shè)計斷面，這時往往須采用鋼、木支撐進行支護，以保證在開挖后的短時間內(nèi)就給圍巖強有力的支護。

3.2 錨桿。錨桿是用金屬或者其他高抗拉性能的材料制作的一種桿狀構(gòu)件。它用某些機械裝置和粘結(jié)介質(zhì)，通過一定的施工操作，將其安設(shè)在地下工程的圍巖或者其他工程結(jié)構(gòu)體中。錨桿可以主動地加固巖土體，有效的控制其變形，防止坍塌的發(fā)生。由于錨桿技術(shù)的優(yōu)越性能，目前已經(jīng)成為公路隧道洞口最主要的錨固方法之一。

3.3 噴射混凝土。噴射混凝土是利用壓縮空氣等為動力，將混凝土拌和料借助噴射機械，通過輸料管和噴嘴直接噴到受噴面上，并快速凝結(jié)硬化的一種工程技術(shù)。其主要的工作特性有及時性、粘結(jié)性、柔性和密封性，這些特性能最大限度地利用、發(fā)揮圍巖強度和分配外力，使支護結(jié)構(gòu)受力均勻。及時性指在隧道開挖后幾小時內(nèi)施作噴射混凝土，可以立即提供連續(xù)的大面積支撐抗力的特性。

3.4 鋼筋網(wǎng)。金屬網(wǎng)在軟巖和土砂圍巖中能夠提高附著力，在膨脹性圍巖中能夠防止剝落、提高柔性，在節(jié)理和龜裂多的硬巖中能夠提高抗剪性能和柔性。

3.5 型鋼、格柵鋼架。在圍巖條件較差地段或者地面沉降有嚴格限制時，需要在初期支護（錨噴支護）內(nèi)增設(shè)型鋼鋼架或者格柵（鋼筋）鋼架，使初期支護（錨噴支護）的鋼度得到增強。型鋼鋼架與格柵鋼架受力的不同在于，型鋼鋼架架設(shè)后立即起到支撐作用，而格柵鋼架必須與噴射混凝土共同作用才發(fā)揮其作用，抵抗圍巖變形。型鋼、格柵鋼架普遍應(yīng)用于圍巖穩(wěn)定性差的地段，特別在洞口段，往往配合超前小導管或者管棚一起使用。

在工程地質(zhì)條件惡劣的情況下，為了保證前方巖土體的穩(wěn)定，開挖前往往需要采用超前支護措施。主要有：

3.5.1 超前管棚

超前管棚是沿開挖輪廓周線，鉆設(shè)與隧道軸線平行（或有微小角度）的鉆孔，而后插入不同直徑的鋼管，并向管內(nèi)注漿，固結(jié)管周邊的圍巖，并在預定的范圍內(nèi)形成棚架的支護體系。它的主要作用是：提高管周圍的抗剪強度，先行支護圍巖，把因開挖引起的松弛控制在最小范圍內(nèi)，由于管棚具有較大的截面，較強的剛度，注漿量大，比較適合于大斷面開挖，另外管棚進尺長度較大，可以加固到較遠的范圍，對于快速施工、控制地表沉降有很大幫助。

3.5.2 超前小導管

超前小導管注漿是采用較多的一種超前支護方法。它是沿初期支護外輪廓線，充分填充土體空隙，形成一定厚度的結(jié)合體。小導管注漿技術(shù)的最大優(yōu)點是施工設(shè)備簡單，工藝簡單，可以根據(jù)實際情況，隨時確定小導管注漿的使用與否。小導管注漿適應(yīng)性強，可以根據(jù)實際情況，隨時變更施工方法。小導管注漿方法主要適用于自穩(wěn)時間短的軟弱破碎帶、淺埋軟弱圍巖和嚴重偏壓、砂層、砂卵右層、斷層破碎帶以及大面積淋水或者涌水的隧道。對結(jié)構(gòu)頂部處于亞粘土、粉細砂、中粗砂等地質(zhì)松軟、空隙較大的地層更為適用，效果明顯。

4 結(jié)束語

綜上所述，涉及到隧道洞口支護的好壞不外乎兩個方面。一是對支護原理的認識和理解，二是對隧道洞口支護型式的選擇?？傊淼蓝纯诙纹毡榇嬖趪鷰r破碎、淺埋和偏壓問題，支護困難，本文通過對支護技術(shù)進行分析、歸納，在各種復雜條件下歸納出具有一定應(yīng)用范圍支護技術(shù)?？偨Y(jié)出洞口段支護的薄弱部位，找出軟弱破碎圍巖下支護的要點。以此指導以及優(yōu)化隧道洞口段支護的設(shè)計和施工，將顯得十分重要。如有不足之處，歡迎各界朋友批評指正。

[1]王毅才，隧道工程，北京：人民交通出版社，2006.6.

[2]廖紅建，巖土工程數(shù)值分析，北京：機械工業(yè)出版社，2006.2.