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摘要：我国幅员辽阔但山区地带占总国土面积的三分之二以上，在此地区道路施工中隧道成为缩短施工距离、提高交通运输效率的重要手段，隧道工程施工过程中要想保证边坡的稳定性，就需要应用到超前支护设计。然而，在实际施工中影响支护效果的因素众多，包括施工环境、支护结构等。本文从道路隧道施工中地质勘查工作、道路隧道工程中超前支护的施工工艺、超前支护施工技术的应用三方面展开分析，以为提高今后道路隧道工程中超前支护施工质量提供帮助。
关键词：道路隧道工程；超前支护施工；地质勘查
一、引言
道路隧道为道路从地层内部或者是水底部顺利通过而修建的一种建筑物，一般情况下由洞身、洞门组成[1]。近些年来我国交通运输业得到了快速发展，使得道路施工广泛开展。然而，我国虽然幅员辽阔，但平原面积仅占国土面积的三分之一左右，其余三分之二为山区地带，使得道路施工难度随之提高，道路隧道成为拉近道路两端距离、提高交通运输效率的关键之所在[2]。道路隧道工程施工过程中容易对边坡带来不利影响，使其稳定性下降，垮塌风险大幅提高，所以超前支护施工成为保障道路隧道工程稳步推进的重要举措。由于目前超前支护施工过程中影响其施工质量的因素众多，所以围绕道路隧道工程中超前支护施工展开研究具有重要的研究价值和现实意义。
二、道路隧道施工中要做好地质勘查工作
目前道路隧道施工所处的地理位置结构复杂，地质灾害频发，使得道路隧道施工面临的困难性更高。要想确保道路隧道施工的顺利进行，就需要对道路隧道所处地理环境、地质结构进行科学的勘察。例如道路隧道施工现场的土壤属于黄土质，则其结构相对更为松散，在外力作用下更容易发生坍塌情形，此种情况下道路隧道施工期间对于边坡的稳定性势必会提出更高的要求[3]。一旦处于黄土土质地区的道路隧道施工现场浅埋段距离超过1km且断面较为宽大、开挖面积在100m2时项目管理者就需要考虑采用超前支护技术，以提高边坡的稳定性[4]。此外，道路隧道围岩的黄土类土在承受较高的压力或者是雨水的浸透之下容易发生沉陷情形，导致大量的自由水穿过隔水层而进入道路隧道工程内部，就会导致围岩出现垮塌，稳定性骤降[5]。当道路隧道工程进入到洞口施工环节时同样需要考虑采用超前支护施工，原因在于隧道洞口容易发生坍塌现象，此时予以超前支护施工能够有效加固洞口及周边区域，提高其稳定性。随着西部大开发战略的稳步推进，中西部地区道路隧道施工项目众多，不同地区地质条件存在着明显的差异性，做好地质勘查工作无疑能够凸显出以下几方面优势：首先，做好地质勘察工作有助于全面掌握道路隧道施工现场的地质条件，预先做好各项准备工作，以应对将来可能发生的突发情形。其次，做好地质勘查工作能够进一步提高明洞的稳定性。目前超前支护施工方案多样，根据明洞实际情况选取最适宜的支护设施并结合管棚施工，明洞的稳定性将会大幅提高[6]。
三、道路隧道工程中超前支护的施工工艺
1.超前支护的施工准备
超前支护是为了保障隧道工程开挖过程中工作面稳定而实施的一种超前于掌子面开挖的辅助施工举措。在道路隧道工程超前支护施工之前需要做好一系列准备工作，以便于保证超前支护施工的顺利进行。具体施工准备内容如下：首先，从明洞至管棚均需要将开发的部位预先留置并将其作为超前支护施工的操作平台。其次，管棚施工所使用的施工材料均需要符合工程所需，包括钢筋、钢管等。施工材料进场之前必须由质检人员逐一进行检验，使用的钢筋、钢管力学特性必须符合国家相关标准，如抗拉度、屈服度、延展性等[7]。第三，超前支护施工所涉及的工程设备及机械预先启动以测试其运行状态，确保所有设备及器械处于正常运转状态。
2.超前支护的导向墙施工
超前支护的导向墙施工材料一般以混凝土为主，其规格以2.0m*0.7m为主。明洞施工过程中在衬砌外设置有套拱以进一步提高其稳定性，位置超出轮廓线并与道路隧道工程的洞口仰坡面相接。套拱内侧还需要设置有环向支撑设施，使用工字钢作为拱架，钢架外侧的钢管直径为0.133m、管壁厚度0.006m。钢管在焊接到拱架之上时导向管的插角保持向外，以便于发挥出良好的控制效果。超前支护的导向墙立模顶模采取拼装的方式，将使用的木模板逐一进行拼接，边模以及底膜模板则是以整块为主[8]。
3.钻机施工作业平台的搭设
钻机施工作业平台的离地高度较高，施工人员需要预先搭建作业平台才能够顺利进行超前支护施工。目前国内外钻机施工作业平台的搭建均是以脚手架形式为主，脚手管搭建顺序为由上至下、由两侧向中间，连接部位利用脚手架连接头予以妥善固定[9]。整个钻机施工作业平台搭建完之后需要对其牢固度进行检查，避免超前支护施工时钻机发生摆动，导致钻孔作业无法顺利进行而影响钻孔效果及质量。
4.钻孔
超前支护施工过程中钻孔作业使用的设备以潜孔钻机为主，包括风动潜孔钻机以及液压潜孔钻机两大类型[10]。由于道路隧道工程多位于深山内部，而风动潜孔钻机将会产生剧烈震动，影响钻孔质量，故多采用液压潜孔钻机。为提高钻孔作业期间钻孔质量，避免出现偏差，施工人员需要准确控制钻机立轴所处位置。在钻孔时精确测量钻进角度，根据测斜仪获得的测量结果及时调整钻进角度，一旦发生偏斜立即予以调整。目前我国道路隧道工程超前支护施工所做钻孔的直径一般在0.12m~0.127m，钻孔深度控制在0.05m[11]。
5.钻孔的清理和检验
钻孔作业结束后施工人员需要对钻孔进行彻底的清理以及完善的检验。首先将钻孔处的粉尘彻底清除，确保钻眼处无肉眼可见的碎块存在。随后利用测斜仪对钻孔倾斜度进行测定，处于正常范围即属于合格钻孔，对其验收后即可以进行管棚的安装工作。
6.制作管棚
超前支护施工中管棚的制作往往会用到热轧无缝钢管，直径为0.108m，管壁钻孔时性状为梅花形，以便于提高管棚结构的稳定性。钻孔直径一般控制在0.012m，两个钻孔之间的需要预留出0.15m距离，整个热轧无缝钢管尾端2.5m处严禁钻孔，以便于止住灌浆[12]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆管棚制作完成后施工人员确定其牢固程度，在发现问题时及时予以纠正。
7.顶入钢管
道路隧道工程中超前支护施工时顶入钢管可以分为人工操作方式以及机械设备操作方式两种。人工操作方式在操作精度上具有明显优势但顶入力度差，而机械设备操作方式将会产生强烈的震动，导致操作精度下降但顶入钢管的力度更强。在实际施工中施工人员可以根据实际情况合理选用。但是，无论是人工操作方式还是机械设备操作方式钢管的接头部位均是采用15cm的丝扣予以连接。并且顶入钢管时钢管结构尽量错开，距离以1m以上为宜，同一个断面的钢管接头数量不得超过道路隧道工程纵向接头总数量的二分之一[13]。
四、超前支护施工技术的应用
1.隧道洞口的施工
道路隧道洞口是超前支护施工的重要环节，一般情况下施工单位均是以机械设备对土方进行挖掘以及施工。由于隧道洞口经常面临着风吹雨打情形，所以做好排水工作尤为重要。在隧道洞口施工时必须挖掘截水沟以确保隧道上方的自由水能够被截水沟截留并顺利排入地表，而要想实现这一目的，就需要在施工前科学评估隧道洞口施工现场环境以及地质条件，特别是重点分析围岩结构，借助便捷的探测仪器准确获取隧道洞口围岩的地质信息，从而为施工人员制定针对性的挖掘方案提供支持[14]。此外，纵观国内外道路隧道施工项目可知，隧道洞口往往是坍塌事故的多发区域，所以除了了解此处地质条件以及水文环境之外还需要利用超前支护施工做好防范工作，实现预防隧道洞口坍塌发生的目的。在隧道洞口施工全过程中监管必须全覆盖，每个环节均需要及时获取相应的数据信息。隧道口拱顶若存在下陷风险则及时与施工单位进行沟通，及时调整钢支架结构以便于应对下陷坍塌的威胁。
2.隧道洞身的开挖
道路隧道工程中洞身的挖掘需要做好密切的监测工作，技术人员全程参与并在现场随时提供技术指导，确保整个洞身的稳定性。一般情况下隧道洞身的挖掘从围岩核心区域进行，并且借助微弱爆破方法即可以拓展开挖掘点。超前支护施工需要始终先于洞身的挖掘，以便于始终为道路隧道施工提供足够的稳固度。在管棚超前支护施工过程中开发前需要对下部支护进行加固，要求使用中空锚杆且长度、直径分别为4m、0.25m，外形呈梅花形[15]。混凝土在喷射时严格按照分层进行的原则，每一层喷射厚度均需要符合设计要求参数，即便是喷涂混凝土施工依然需要按照此原则进行，每层混凝土喷涂厚度控制在0.25m，以构建具有较强支护能力的岩层支护。但是需要注意的是，喷涂锚层外侧需要设有盲沟并予以妥善固定，以将隧道中渗透下来的自由水排出。衬砌层的背面利用具有防水效果的卷材进行隔离，不同衬砌层之间则是利用具有防水功效的土工布予以隔离。整个隧道洞身的施工严格按照既定顺序进行，以提高现场道路通过效率。
五、结束语
综上所述，道路隧道已经成为我国中西部山区道路施工的重要组成部分，也是需要予以重点关注的施工环节。要想确保道路隧道施工顺利进行，预防坍塌事故的发生，就需要进行超前支护施工，以便于提高整个支护结构的稳定性。本文在梳理现有研究成果后指出，道路隧道施工中要做好地质勘查工作成为整个道路隧道施工的重中之重。在施工过程中严格按照顺序实施超前支护施工将能够为整个工程提供强有力的帮助。此外，超前支护施工技术除了可以在隧道洞口处应用外，还适用于隧道洞身的开挖，所以有必要围绕超强支护施工技术展开更为深入的研究。
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论文作者:程鹏
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/24
标签：隧道论文; 超前论文; 道路论文; 钻孔论文; 洞口论文; 工程论文; 钻机论文; 《防护工程》2019年8期论文;