高成博

（中鐵科學(xué)研究院有限公司，四川成都 610032）

0 引言

隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟的發(fā)展，我國公路工程建設(shè)規(guī)模不斷擴大，覆蓋面積也越來越廣。由于不同地區(qū)的地質(zhì)條件存在較大的差異性，進一步加大了公路工程建設(shè)難度。公路隧道作為公路工程線路的基本組成部分，其施工質(zhì)量決定了工程建設(shè)的質(zhì)量和后期運維費用的多少。為保障公路隧道工程施工的安全性和可靠性，避免巖層塌方問題的出現(xiàn)，需結(jié)合不同巖層的地質(zhì)條件，選擇合適的超前支護技術(shù)措施，確保隧道施工過程的安全性和施工質(zhì)量的可靠性，節(jié)約公路隧道施工成本，提升整體公路工程施工工效，為我國經(jīng)濟發(fā)展注入強勁動能。

1 超前支護施工技術(shù)的特點

第一，超前支護技術(shù)的有效應(yīng)用，可以減少圍巖松動問題，科學(xué)控制坍塌事件的發(fā)生概率。超前支護技術(shù)包含大管棚、小導(dǎo)管、錨桿等施工技術(shù)類型，在具體施工中，應(yīng)以隧道輪廓為基準(zhǔn)，通過大管棚支護的方式，確保其形成殼狀結(jié)構(gòu)，從而保障整體隧道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性。同時在梁拱效應(yīng)的作用下，在隧道前后方圍巖中創(chuàng)造堅實、可靠的支撐點[1]。

第二，減少爆破施工對圍巖的損害。在隧道開挖施工中，往往需采用爆破方式進行操作，常用的爆破方式為光面爆破，會形成較強的沖擊波，產(chǎn)生大量的氣體?？沙浞职l(fā)揮大管棚支護方式的優(yōu)勢作用，在隧道內(nèi)形成密集環(huán)形結(jié)構(gòu)，從而有效吸收爆破施工帶來的沖擊波，減少爆破作業(yè)對圍巖的損傷。

第三，構(gòu)建安全可靠的施工環(huán)境，確保隧道開挖掘進作業(yè)的順利進行。管棚結(jié)構(gòu)的支護剛度較強，可以對隧道內(nèi)的坍塌現(xiàn)象進行有效性緩沖，并起到一定的支撐作用。即便管棚結(jié)構(gòu)受到損壞，損壞速度也相對較慢，對隧道內(nèi)作業(yè)人員的安全撤離起到一定的緩沖作用。

2 超前小導(dǎo)管施工工藝技術(shù)

2.1 準(zhǔn)備工作

在進行超前小導(dǎo)管施工前，需做好全面的準(zhǔn)備工作，按照設(shè)計圖紙的要求對小導(dǎo)管進行加工，并利用自動成型機對導(dǎo)管尖錐進行加工，提升小導(dǎo)管施工質(zhì)量。此外，還需在掌子面周邊設(shè)置輪廓線，以設(shè)計圖紙為依據(jù)對小導(dǎo)管的設(shè)置位置進行精準(zhǔn)定位，并用紅油漆進行標(biāo)記[2]。

2.2 鉆孔施工

在隧道掌子面鉆孔前，采用噴射混凝土對鉆孔作業(yè)面進行封閉，確?；炷羾娚浜穸瓤刂圃?cm 以內(nèi)，并檢測噴射混凝土的強度及質(zhì)量，避免出現(xiàn)裂縫問題。同時，需對超前支護的孔位進行規(guī)范性布孔，使用鉆機對整體輪廓面外部區(qū)域展開鉆孔作業(yè)，期間，應(yīng)保障沿斜向上成15°的外插夾角。完成鉆孔后，使用高壓風(fēng)清孔，并及時安裝小導(dǎo)管，避免出現(xiàn)鉆孔堵塞、坍塌等問題。在小導(dǎo)管頂進過程中，可使用風(fēng)動鑿巖機沖擊振動的方式進行操作，確保小導(dǎo)管尾端與初期支護鋼拱架之間保持連接。因此，還需合理控制沖擊力度，避免出現(xiàn)兩者分離的情況；對小導(dǎo)管逐一編號，在施工過程中可以按照奇偶數(shù)的不同進行穿插注漿（先奇后偶）；注漿完成后需進行嚴(yán)密檢查，必要情況下可以進行補漿作業(yè)[3]。

2.3 注漿施工

在對小導(dǎo)管進行安裝時，小導(dǎo)管需向外延伸一定的長度，從而確保注漿管的有效連接；安裝過程中應(yīng)避免小導(dǎo)管周邊出現(xiàn)裂縫，并使用塑膠泥漿材料進行密封處理，同時重復(fù)檢查作業(yè)面噴射混凝土的質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫問題應(yīng)進行二次密封；注漿前需對注漿液的配比進行科學(xué)設(shè)計和現(xiàn)場試驗檢查，并確保注漿設(shè)備始終保持良好的工作狀態(tài)、導(dǎo)管與導(dǎo)管之間有效連接，保證接口密封程度符合設(shè)計要求，從而保障注漿質(zhì)量，減少漏漿問題的出現(xiàn)概率；對水泥漿液濃度進行合理設(shè)置，一般為1∶1，可加入一定量的水玻璃，以便對凝漿時間進行合理控制；把調(diào)配好的漿液倒入注漿機的儲存桶中，啟動設(shè)備逐漸向小導(dǎo)管周邊開展壓漿作業(yè)。在此過程中，需逐漸提升注漿壓力，初始壓力一般為0.5MPa，終壓一般為1.0MPa，注漿時間一般為10min。注漿完成后關(guān)閉注漿設(shè)備，并對注漿質(zhì)量進行檢查，避免出現(xiàn)坍塌、滲漏水等問題[4]。小導(dǎo)管注漿工藝流程見圖1。

圖1 小導(dǎo)管注漿工藝流程圖

3 超前管棚施工工藝技術(shù)

3.1 導(dǎo)向墻施工

在導(dǎo)向墻施工過程中，應(yīng)按照設(shè)計要求在導(dǎo)向墻的拱腳外側(cè)位置填筑漿砌片石，從而為導(dǎo)向墻的穩(wěn)定性施工創(chuàng)建良好條件。一般情況下，地基承載力應(yīng)大于0.3MPa。導(dǎo)向墻的建設(shè)是管棚搭建的重要基礎(chǔ)，需提前做好測量放樣工作，從而對管棚位置進行精準(zhǔn)定位。此外，還需對管棚與隧道開挖線之間的距離進行合理控制，避免因間距不合理影響后續(xù)管棚的施工。嚴(yán)格按照設(shè)計方案中對軸線基準(zhǔn)的要求，對鋼拱架進行精準(zhǔn)性架設(shè)，并按照施工要求，在拱圈的位置設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的孔口套管，孔口套管的直徑應(yīng)超過管棚鋼管3cm 左右，確保鋼管能精準(zhǔn)打入；應(yīng)對孔口套管的對位位置進行精準(zhǔn)定位，并對相鄰套管之間的距離進行合理控制，確保套拱模板的精準(zhǔn)性安裝；完成以上作業(yè)后才能開展?jié)仓┕ぃ⑦M行套拱拱頂?shù)暮淆堊鳂I(yè)。在該環(huán)節(jié)中導(dǎo)向墻的下沉位置往往會出現(xiàn)一定的偏差，需架設(shè)臨時支撐，保障施工精準(zhǔn)度。導(dǎo)向墻澆筑施工完成后，需采用土工布覆蓋導(dǎo)向墻套拱，并灑水養(yǎng)護，頻率不小于1 次/d，從而防止導(dǎo)向墻出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題[5]。

3.2 鋼筋籠、管棚加工與安裝

在對鋼筋籠以及管棚進行加工時，需使用特定型號的熱軋無縫鋼管，其中偶數(shù)孔為無孔鋼管，奇數(shù)孔為有孔鋼管。鋼筋籠由固定環(huán)和鋼筋焊接構(gòu)成，某公路隧道工程中鋼筋籠的結(jié)構(gòu)吊裝示意圖見圖2。在對管棚鋼管接頭進行加工制作時，為了保障注漿作業(yè)的便利性，需利用有孔鋼花管的奇數(shù)孔安裝管棚鋼管，并保持彼此之間的距離為7.5m，孔眼設(shè)置為φ8mm，其布設(shè)外觀為梅花形。為了確保鋼管安裝作業(yè)的便利性，需對前端鋼管進行有針對性的加工，保障其形成長度為15cm 的錐形，同時，需在尾部焊接φ10mm的加強箍。在對鋼筋籠進行加工時，應(yīng)根據(jù)管棚長度進行有針對性的設(shè)置；在對管棚進行安裝時，提前采用高壓風(fēng)對孔內(nèi)的巖屑等雜物進行徹底清孔，重點把孔內(nèi)的浮渣徹底清除，確保孔內(nèi)沒有雜質(zhì)，保證孔徑、孔深滿足設(shè)計要求。在安裝前，需提前把固定環(huán)插入到管棚中，確保固定環(huán)的中心軸線與管棚的中心軸線保持重合。在管棚安裝過程中，需使用專業(yè)設(shè)備對管尖段鋼管進行吊起，通過人工操作的方式進行對孔、推頂?shù)茸鳂I(yè)。在推頂鋼管進孔時，使用鉆機頂管的方式進行操作，管尖段鋼管與第二標(biāo)準(zhǔn)段鋼管需用內(nèi)外絲扣的方式進行連接，并利用自由鉗將其擰緊。在此過程中應(yīng)確保相鄰兩個孔的鋼管接頭保持錯位關(guān)系；在頂進過程中，需對鉆孔鉆桿的前進傾角進行合理控制，確保其與導(dǎo)管傾角保持一致性，成孔后要保持機器不動，并在第一時間將導(dǎo)管插入孔中[6]。當(dāng)?shù)诙?biāo)準(zhǔn)段鋼管頂進量還剩下3m 左右時，需利用上述方式把第三段、管頂段鋼管進行連接并頂管，從而逐次完成整條大管棚鋼管的接長和安裝。

圖2 鋼筋籠吊裝示意圖

3.3 注漿施工

在注漿作業(yè)中，應(yīng)結(jié)合實際情況選擇合適數(shù)量的攪拌機和注漿泵，選擇硬質(zhì)塑料注漿管，并以此為基礎(chǔ)把排氣孔設(shè)置在管棚孔洞上側(cè)位置。在完成鋼拱架和鋼管的安裝作業(yè)后，通過錨固劑以及麻絲對孔壁以及鋼管之間的縫隙進行嚴(yán)密性封堵，使用封閉圈對鋼管進行壓實，同時在壓漿管口位置安裝三通接頭。在對漿液進行攪拌作業(yè)時，應(yīng)確保攪拌的均勻性，通過濾網(wǎng)將其過濾到儲漿桶中，經(jīng)過管道直接注入鋼管內(nèi)[7]。在注漿作業(yè)中，需做好混凝土噴射作業(yè)，避免出現(xiàn)巖面漏漿問題，確保混凝土強度等級在C25 水平以上，并對開挖作業(yè)面、拱圈、孔口巖面等區(qū)域進行全面的噴射混凝土；合理選擇注漿材料，確保其性能良好，并對其與圍巖結(jié)構(gòu)的黏合性和可灌性等指標(biāo)進行綜合考量。同時，對工程當(dāng)?shù)氐乃臈l件展開詳細(xì)調(diào)查，以便保障注漿固結(jié)體的牢固性和抗?jié)B性；在進行正式的灌漿之前，應(yīng)進行水泵試漿、水壓試驗等工作，使用全孔式方式進行注入，當(dāng)鉆孔到達(dá)底部時再進行注漿，注射過程中使用特定型號的擠壓注射泵，注射壓力為0.5MPa，在注漿過程中需對注射壓力和流速變化進行全過程記錄，注射完成后關(guān)閉注漿閥。在注漿過程中如出現(xiàn)小裂隙漏漿現(xiàn)象，應(yīng)使用麻絲對其堵塞，并對注漿材料配比進行調(diào)整；當(dāng)出現(xiàn)堵管問題時，需打開泄壓閥、關(guān)閉進漿閥、停止設(shè)備運行。

4 超前錨桿施工工藝技術(shù)

4.1 準(zhǔn)備施工材料

在施工前，應(yīng)對錨桿材料進行精細(xì)化選擇，確保錨桿材料的質(zhì)量滿足規(guī)范要求，并做好除銹、除油工作；對水泥砂漿進行科學(xué)制備，保障原料配比的合理性，必要時可加入一定量的早強劑，從而制備成P·O42.5 普通硅酸鹽水泥材料；對砂石材料進行合理選擇，砂石顆粒不能過大，應(yīng)保障其硬度滿足規(guī)范要求，砂粒直徑控制在2.5mm 以內(nèi)，并對其進行細(xì)致篩選和清潔。對砂漿材料進行充分?jǐn)嚢?，避免閑置時間過長，在砂漿初凝之前使用完[8]。

4.2 錨桿孔施工

要對錨桿孔的位置進行精準(zhǔn)設(shè)置，把標(biāo)注偏差控制在5cm 以內(nèi)，避免影響整體隧道施工質(zhì)量；對錨桿孔的孔徑進行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，對錨桿孔的深度進行科學(xué)設(shè)置，確保錨桿能夠完全進入錨桿孔中，一般后者要比前者長10cm 左右；在完成錨桿孔作業(yè)后，需全面清除錨桿孔中的雜物、積水、施工廢料等，保障錨桿作業(yè)的正常進行[9]。

4.3 錨桿安裝

在錨桿安裝前，先進行孔內(nèi)注漿。在鉆孔內(nèi)進行注漿施工，一般采用灌漿法、注漿法等方式，需結(jié)合工程實際情況選擇合適的方式向錨桿孔內(nèi)注漿。注漿應(yīng)一次性完成，避免中途停歇，從而保障注漿質(zhì)量。期間需對注漿壓力進行控制，一般注漿壓力控制在0.4MPa 以內(nèi)[10]。確保錨桿孔始終處于密封狀態(tài)，防止出現(xiàn)漏漿問題。注漿管要與錨桿孔底部保持10cm左右的距離，在快要完成注漿作業(yè)時把注漿管逐漸抽出來，從而確保注漿作業(yè)的均勻性與穩(wěn)定性。在錨桿插入鉆孔前，應(yīng)在牛角泵中注入適量的水和砂漿材料，把注漿管插入錨桿孔底部，并對牛角泵蓋子進行密封，注漿壓力控制在0.2MPa 左右，并對壓注過程中壓力表的數(shù)據(jù)變化進行觀察，避免數(shù)值過高。錨桿安裝過程中，錨桿插入的深度應(yīng)控制在錨桿長度的95%，保障一次完成，避免二次調(diào)整，從而防止降低砂漿材料的黏性。對錨桿底端與鋼架之間進行加固處理，確保整體支護結(jié)構(gòu)的可靠性與穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

綜上所述，在公路隧道施工過程中，由于不同區(qū)域的巖層條件存在較大的差異性，導(dǎo)致公路隧道施工安全受到一定的威脅，加大了施工難度。因此，需對超前支護施工技術(shù)進行合理應(yīng)用，從而減少隧道施工坍塌事故的發(fā)生概率，保障整體隧道結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性，促進隧道施工質(zhì)量的全面性提升。在具體施工中，可對小導(dǎo)管施工技術(shù)、錨桿施工技術(shù)、大管棚施工技術(shù)等進行優(yōu)化應(yīng)用，保障操作規(guī)范性，為公路工程整體施工效果的提升奠定基礎(chǔ)。