公路隧道的開挖與支護方法技術探析

1、公路隧道的開挖與支護方法技術探析【摘要】根據(jù)公路隧道的構造特點和運營、養(yǎng)護的要求，隧道的各分部工程中，洞身開挖、支護、防排水、襯砌宜列為主要工程，對其質量應嚴格控制，以確保隧道的運營平安與構造性能和使用壽命。施工中開挖方法和支護形式是隧道施工中的關鍵技術，本文重點對如何選擇合理的開挖方法和支護形式進展了分析?！娟P鍵詞】公路隧道；開挖與支護；方法前言：現(xiàn)代經(jīng)濟的快速開展促進了我國公路、鐵路運輸事業(yè)的開展，同時也對其建立施工行業(yè)起到宏大的推動作用。作為公路與鐵路工程中的重要組成部分，隧道工程施工質量的控制與一直以來都是施工企業(yè)管理工作的重點，對隧道工程開工使用平安有著重要的影響。如何有效加強對公路

2、隧道的開挖與支護方法的探究，并且綜合環(huán)境因素制定符合實際的隧道的開挖與支護方法，保障道路隧道的平安、平穩(wěn)運營。一、公路隧道的開挖分析隧道是處于復雜地質條件下的建筑工程，它受天然形成的地質狀態(tài)如地應力、地質物理參數(shù)、地下水、地質斷層等因素和人工開挖操作如開挖方式、支護方式、支護時間等因素影響很大。由于隧道所處的地質環(huán)境不同，其圍巖穩(wěn)定特性也不同，因此應采用的支護方式和開挖方式也就不一樣。目前隧道的開挖方式主要有全斷面開挖方法、臺階法、臺階分部開挖法、導坑法、單側壁導坑法、雙側壁導坑法等。全斷面開挖方法適用于一級圍巖，臺階法適用于工級圍巖，上下臺階之間的間隔 ，能滿足機具正常作業(yè)，并減少翻渣工作量

3、臺階分部開挖法適用于一級圍巖，一般環(huán)形井挖進尺以為宜導坑法適用于級圍巖，各工序安排緊湊，能保證施工平安單雙側壁導坑法適用于圍巖較差、沉降需要控制的隧道。而支護方式通常采用錨噴、錨網(wǎng)噴、錨噴網(wǎng)架、錨噴網(wǎng)架注漿、鋼架支護、鋼筋混凝土支護、注漿加固和預應力錨索支護等，實際應用中常常采用屢次支護、結合支護等形式。以下，筆者從隧道的開挖與支護技術角度著重分析。一隧道施工方法概述凡采用一般開挖地下坑道方法修筑隧道的都稱為礦山法。礦山法施工的根本原那么是： 少擾動、早支撐、恒撤換、快襯砌。其根本施工方法有漏斗棚架法、反臺階法、正臺階法、全斷面開挖法、上下導坑先拱后墻法、下導坑先導后墻法、品字形導坑先拱后墻法

4、、側壁導坑法。新奧法，即新奧地利隧道施工方法的簡稱， 新奧法概念是奧地利學者拉布西維茲教授于20 世紀50年代提出的， 它是以隧道工程經(jīng)歷和巖體力學的理論為根底， 將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護手段的一種施工方法， 經(jīng)過一些國家的許多理論和理論研究， 于60 年代獲得專利權并正式命名。新奧法施工的根本原那么是： 少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉。盾構法，是以盾構這種施工機械在地面以下開挖隧道的施工方法，盾構是一個既可以承受地層的壓力，又可以在地層中推進的活動鋼筒。它可以一次成型，減少對圍巖體的重復擾動， 全過程可實現(xiàn)機械化。二隧道開挖隧道開挖的根本原那么是在保證圍巖穩(wěn)定或減少對圍巖的擾

5、動的前提條件下，選擇恰當?shù)拈_挖方法和掘進方式，并應盡量進步掘進速度。即在選擇開挖方法和掘進方式時，一方面應考慮隧道圍巖地質條件及其變化情況，選擇能很好地適應地質條件及其變化，并能保持圍巖穩(wěn)定的方法和方式另一方面應考慮隧道范圍內(nèi)巖體的堅硬程度，選擇能快速掘進，并能減少對圍巖的擾動的方法和方式。隧道開挖方法實際上是指開挖成形方法。按開挖隧道的橫斷面分部情形來分，開挖方法可分為全斷面開挖法、臺階開挖法、留核心土臺階開挖法、分部開挖法等。臺階開挖法，一般是將設計斷面分上半斷面和下半斷面兩次開挖成型，也有采用臺階上部弧形導坑超前開挖的。臺階法適用于III，IV級圍巖且含軟弱夾層帶或節(jié)理發(fā)育地段。根據(jù)圍巖

6、的破碎程度，臺階法又可分為長臺階法、短臺階法、超短臺階法。由臺階法變化而來，上臺階超前倍洞跨，主要應用在采用短臺階法開挖遇到土質、涌水、掌子面坍塌等段落。特點是施工調整不大，在遇到短間隔 圍巖變化時可優(yōu)先采用，能較快進步施工的平安性，但工序增多，進尺較短一般不超過1m。分部開挖法是將隧道斷面分部開挖逐步成型，且一般將某部超前開挖，故可稱為導坑超前開挖法。常用的有上下導坑超前開挖法、上導坑超前開挖法、單雙側壁導坑超前開挖法等。二、公路隧道的支護方法分析一噴射混凝土向洞室內(nèi)外表圍巖噴射混凝土，能使被裂隙分割的巖塊體粘接起來，保持巖塊體的咬合和鑲嵌作用，通過進步巖塊體的粘接力和摩擦力來有效的防止圍巖

7、松動，并防止或緩和了應力集中現(xiàn)象的發(fā)生，而且給圍巖外表以抗力和剪力，使圍巖處于有利于穩(wěn)定的三軸應力狀態(tài)，并通過噴混凝土層自身的構造剛度，來阻止不穩(wěn)定體的坍塌。噴射混凝土自身有一定的剛度，可以抵抗巖土體的坍塌，并且往往和其它支護方法共同作用，承受支護構造的受壓變形，因此噴射混凝土支護方法是現(xiàn)代隧道施工最常用的方法之一。二錨桿支護在巖土體中打入錨桿，能約束巖土體的變形，并通過向圍巖施加壓力，使原來處于二軸應力狀態(tài)的洞室內(nèi)外表的圍巖保持三軸應力狀態(tài)，從而阻止了圍巖體剛度的惡化，尤其是松動區(qū)內(nèi)圍巖的剛度。通過在巖土體中的系統(tǒng)錨桿的作用，在巖土體中形成了被約束變形的巖土體加固圈，形成了可以承受外部荷載的

8、巖土體承載拱，與巖土體共同承受外部荷載，增強了巖土體的穩(wěn)定性。三注漿導管超前支護超前注漿導管在超前支護方法上其作用類似于超前錨桿，縱向支撐松散的巖體，在隧道開挖的開挖輪廓線施做，由后部的鋼支撐和前方未開挖部分巖土體支撐起中間部分的巖土體，起縱向梁作用。同時由于通過對導管內(nèi)注漿和砂漿錨桿注漿，漿液將進入巖土體的裂隙中，形成剛度較大的土層加固圈，進步了巖土體的穩(wěn)定性。這種方法對于裂隙發(fā)育的塊狀巖體效果為佳，超前注漿導管的對巖土體的注漿加固作用較超前錨桿效果要突出。由于向巖土體內(nèi)注入了漿液，填補了巖土體中裂隙，不但進步了巖上體的力學性能指標，同時起到了防水的作用，地下水往往會降低圍巖等級，不易使巖體

9、失穩(wěn)，發(fā)生坍塌，因此，這種方法對于含水地層的支護加固效果尤其顯著。四管棚超前支護管棚施工方法主要用于巖土體的成拱效果極差的巖土體地層，這種地層由于地層自重，產(chǎn)生較大的巖土體側向壓力，隧道內(nèi)會發(fā)生縱向的坍塌，引起前于地層自重，產(chǎn)生較大的巖土體側向壓力，隧道內(nèi)會發(fā)生縱向的坍塌，引起前方地層的陷落。為確保進洞的平安，首先在洞口部位施工管棚，采用直徑較大的鋼管超前布置在開挖的外輪廓線，超前的間隔 較大，形成縱向鋼梁的作用，可以有效的減小由于巖土體自重產(chǎn)生的側向壓力，穩(wěn)定前方地層。結語公路隧道的應用對于我國經(jīng)濟不興隆地區(qū)以及山嶺丘陵地區(qū)的開展具有重要意義，我國公路隧道的施工必須根據(jù)不同的施工地域、水文等一系列環(huán)境因素的影響，綜合各種實際情況制定符合當?shù)貐^(qū)域實際情況的隧道開挖與支護方案。筆者衷心希望，以上關于公路隧道的開挖與支