关于隧道施工的开挖及初期支护的探究

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【摘要】文章首先阐述了隧道的开挖工法分类，然后对隧道施工中支护常见问题做了重点分析，最后探讨了支护安全施工技术。

【关键词】铁路隧道，施工质量，控制分析

中图分类号：TV523文献标识码： A

一、前言

路隧道的质量问题严重影响着交通的安全运行，这就要求我们在隧道施工的时候严格要求，把好质量关，建立责任问责的体系，对质量方面做好控制。

二、隧道的开挖工法分类

1、明挖法

也称作开槽法，即在从地面开挖，形成隧道槽，然后现浇混凝土底板、侧墙和顶板，作为隧道支护，再回填土覆盖隧道。北京修建地铁1、2号线就采用这种方法，成本最低，但对地面交通等影响较大。

2、矿山法

顾名思义与开挖矿井的方法一样，适合于硬岩石层修建隧道。采用钻孔爆破形成隧洞，然后采用单拱或双拱支护，单指锚喷永久支护（即锚杆和喷射钢纤维混凝土形成永久支护）；双拱指锚喷临时支护，然后模筑钢筋混凝土作为永久支护。这种方法也称作新奥法，大部分山岭隧道都是用这种修筑的。

3、沉埋法

也叫沉管法，适合建造跨越江河或海峡的隧道。一般是在岸边建造大型预制场，预制钢筋混凝土管节（多为矩形），然后将管节连接成为管段，封堵管段两端，漂浮在水面拖至建造隧道地点，然后沉入预先平整河床或海底基础，管段沉底时相互连接密封，形成隧道。中国宁波、上海、武汉等均有采用沉管法修建的越江隧道。

4、盾构法

是掘进机（TBM）法的一种，习惯上将在软土中开挖隧道的掘进机称作盾构。掘进机法适合在各种地质条件下，暗挖修建隧道，其掘进机或盾头，采用旋转刀头或高压水枪（对于土壤）进行开挖，然后顶着后面支撑前进，前进一定距离，就将预制混凝土管片组成一环，形成隧道支护，同时成为掘进机继续顶进的支撑。掘进机法或盾构法施工，只需要建竖井放下掘进机，对地面影响小，可以穿越有、江河和山岭，在城市地铁隧道修建中使用最多。

三、隧道施工中支护常见问题

1、施工过程与施工设计的差别大

在中需要支护施工时，会用到深层搅拌桩，但其水泥掺量会不够，这就影响水泥土的支护强度，进而使得水泥土发生裂缝，另外，在实际施工中，偷工减料的现象也时常发生，挖土设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中往往不管这些框框，抢进度，图局部效益，这往往就会造成偷工减料现象的发生。开挖是一个空间问题。传统的支护结构的设计是按平面应变问题处理的。在未能进行空间问题处理之前而需按平面应变假设设计时，支护结构的构造要适当调整，以适应开挖空间效应的要求。这点在设计与实际施工相差较大，也需要引起高度的重视。

2、土层开挖和边坡支护不配套

当土方开挖技术含量较低时，组织管理也相对容易。而挡土支护的技术含量较高，施工组织和管理都比土方开挖复杂。所以在实际的施工过程中，大型的工程一般都是由专业的施工队伍来完成的，而且绝大部分都是两个平行的合同。这样，在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖延工期，开挖顺序较乱，特别是雨天期间施工，甚至不顾挡土支护施工所需要工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法去完成支护工作，对属于岩土工程的地下施工项目，资质限制不严格，基坑支护工程转手承包较为普遍，一些施工单位不具备技术条件，为了追求利润而随意修改工程设计，降低安全度。现场管理混乱，以致出现险情，未做到信息化施工和动态化管理。这也是支护施工中常见的问题之一。

3、边坡修理达不达标

常存在超挖和欠挖现象，一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的混凝土初喷工序。而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度、顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支护后出现超挖和欠挖现象。

4、成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求

支护所用土钉或锚杆钻孔直径为100～150的钻机成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。

四、支护安全施工技术

1、支护前的各项准备工作

第一，边坡支护前，应根据地质条件、结构形式、工艺要求、岩体暴露时间等因素编制施工方案，制定详细的施工作业指导书，并向施工作业人员进行交底。第二，作业人员应根据施工作业指导书的要求，及时进行支护。第三，作业前，应认真检查施工区的边坡稳定情况，需要时应先进行安全处理。第四，对不良地质地段的临时支护，应结合永久支护进行，即不拆除或部分拆除临时支护的条件下，进行永久性支护。

2、锚喷支护施工说明

锚喷支护施工时需要做好如下几个方面的工作：第一，施工前，应通过现场试验或依工程类比法，确定合理的锚喷支护参数。第二，锚喷作业的机械设备，应布置在安全地段。第三，喷射机、注浆器等设备，应在使用前进行安全检查。第四，喷射作业面，应采取综合防尘措施降低粉尘浓度，宜采用湿喷混凝土。第五，岩石渗水较强的地段，喷射混凝土之前应设法把渗水集中排出。喷后钻排水孔，防止喷层的脱落伤人。第六，凡锚杆孔的直径大于设计规定的数值时，不得安装锚杆。

3、预应力锚索施工说明

预应力锚索施工时需要做好如下几个方面的工作：第一，设置专职安全检查人员，随时检查安全隐患，发现问题及时解决。第二，当锚索造孔采用潜孔锤风动钻进时，应采取必要的除尘措施。开孔时，对孔口松动岩块应进行清除，以避免冲击钻进时岩体掉块伤人。第三，钢铰线通过特制的放料支架下料，防其弹力将人员弹伤，往孔内安装锚索时，应由专人统一协调指挥。第四，锚索张拉时，在千斤顶伸长端设置警戒线，以防张拉时出现异常伤人。第五，锚索施工时，高压风管、高压油管的接头应连接牢固；造孔、张拉机械的传动与转动部分均需设置完备的防护罩。

4、钻爆设计方法

岩质边坡开挖的钻爆设计是很关键的环节，其对于改善开挖质量、加快施工、提高效率等有着重要的意义。设计钻爆时必须根据实际情况进行，在掌握岩石情况时必须做好岩石结构勘察，采取生产性爆破试验及对爆破参数准确调整。此次工程中，岩质边坡的钻爆施工积极采取了微差起爆技术、预裂爆破一次开挖成型技术，在对爆破设计、单响爆破药量、起爆顺序优化调整之后，被爆岩体的破碎程度显著改善，从而有效控制了爆破振动给边坡岩体造成的损坏，维持导流洞工程的合理性。

五、结束语

隧道的质量问题是关系到车辆的运行安全，所以必须要加强对铁路隧道施工质量控制。提高施工的技术，加强管理，才能使我们的安全得到保障。

参考文献

[1]罗琛.公路隧道软弱围岩超前支护与深空注浆施工技术研究[J].科技创新导报，2011

[2]黎爱清，吕秀华.长大管棚施工工法[J].西部探矿工程，2003.12.

[3]刘湘萍，李春超.大管棚在隧道超前支护施工中的应用[J].山西，2008

[4]邓矿辉.大管棚预注浆超前支护在大跨隧道施工中的应用[J].西部探矿工程，2004