基礎建設中的隧道支護技術

一、隧道支護技術概述

在基礎建設中，隧道工程是至關重要的一部分。隧道支護技術則是保障隧道施工安全和運營安全的關鍵因素。當隧道開挖后，圍巖的穩(wěn)定能力決定了是否需要支護。若圍巖完全能夠自穩(wěn)，便無需支護；而在圍巖穩(wěn)定能力不足時，就必須加以支護，使其進入穩(wěn)定狀態(tài)，這種支護即為初期支護。它一般采用錨噴網(wǎng)結構形式，作為永久承載結構的一部分，能控制圍巖應力適量釋放和變形，增加結構安全度并方便施工。此外，還有二次襯砌等后期支護措施，為隧道提供更持久穩(wěn)定的支撐。

二、隧道開挖方法與支護的關聯(lián)

鉆爆法

鉆爆法是目前應用廣泛的隧道開挖方法之一。在采用鉆爆法施工時，施工人員先使用鑿巖臺車進行鉆孔作業(yè)。鑿巖臺車鉆孔效率高、精度高，能根據(jù)設計的爆破方案，在隧道掌子面上按一定間距和角度布置炮孔。炮孔分為掏槽孔、輔助孔和周邊孔，不同類型的炮孔在爆破過程中作用不同。掏槽孔為后續(xù)爆破創(chuàng)造新的自由面，輔助孔擴大掏槽孔形成的空間，周邊孔控制隧道的開挖輪廓。鉆孔完成后，進行裝藥和連線工作，嚴格按照設計裝藥量確保爆破效果，將各個炮孔中的炸藥通過導爆管或電線連接形成完整的爆破網(wǎng)絡。爆破后，施工人員檢查爆破效果，清理浮石和石渣，為下一循環(huán)施工做準備。在這種開挖方式下，支護工作要緊跟其后。爆破完成后，需盡快進行初期支護，如噴射混凝土封閉圍巖，防止風化和坍塌，再進行錨桿支護、鋼筋網(wǎng)片鋪設和鋼架支撐等工作，以保障隧道的穩(wěn)定。

掘進機法

以盾構機為代表的掘進機法也是常見的隧道開挖方式。盾構機是高度自動化的隧道開挖設備，集開挖、支護、排渣等功能于一體。施工時，盾構機的刀盤旋轉切削土體，切削下來的土體通過螺旋輸送機輸送到皮帶輸送機上運出隧道。同時，盾構機的盾殼為隧道提供臨時支護，防止土體坍塌。隨著盾構機的推進，在盾尾處進行管片拼裝工作，形成永久的隧道襯砌結構。在掘進機法施工中，初期支護的部分工作由盾構機的盾殼完成，后續(xù)再根據(jù)具體情況進行二次襯砌等進一步的支護措施。

三、初期支護施工工藝

噴射混凝土

噴射混凝土是初期支護的重要組成部分，它通過噴射機將混凝土噴射到隧道圍巖表面，形成具有一定厚度的混凝土層，起到封閉圍巖、防止風化和坍塌的作用。施工時，首先要對圍巖表面進行清理，然后按照設計要求埋設厚度控制標志，確保噴射混凝土的厚度符合設計標準。噴射過程中，噴頭與受噴面應保持垂直，距離控制在一定范圍內，以保證噴射混凝土的密實度和附著力。此外，噴射混凝土具有及時性，能迅速給圍巖提供支護抗力；密貼性，與圍巖能全面密貼粘結；封閉性，可阻止水對圍巖的侵蝕而引起風化等特點。

錨桿支護

錨桿支護是通過在圍巖中鉆孔，插入錨桿并灌注砂漿，將錨桿與圍巖緊密連接，提高圍巖的自穩(wěn)能力。錨桿類型多樣，如普通砂漿錨桿、中空注漿錨桿等。施工過程中，要嚴格控制錨桿的長度、直徑、間距和角度等參數(shù)，確保錨固效果。錨桿可深入圍巖一定深度加固圍巖，形成承載圈，具有深入性的特點，同時還能容易調節(jié)圍巖變形，可控制圍巖塑性變形適度發(fā)展，發(fā)揮自承能力，體現(xiàn)了其柔性的優(yōu)勢。

鋼筋網(wǎng)片鋪設

鋼筋網(wǎng)片鋪設在圍巖表面，與錨桿和鋼架連接在一起，形成一個整體的支護結構，增強支護體系的強度和穩(wěn)定性。它能有效地分散應力，提高隧道支護的整體性，在防止圍巖局部破壞方面發(fā)揮著重要作用。

鋼架支撐

鋼架支撐主要有型鋼鋼架和格柵鋼架，在隧道軟弱圍巖段或地質條件復雜段起到加強支護的作用，能夠有效地控制圍巖的變形。鋼架支撐可以承受較大的荷載，為隧道提供更可靠的支撐，確保施工安全。

四、初期支護的一般規(guī)定與流程

一般規(guī)定

隧道初期支護必須緊跟隧道開挖作業(yè)面及時施作，同時應按設計要求進行監(jiān)控量測的相關作業(yè)。對于位于不良地質地段的隧道，初期支護應及時封閉成環(huán)，保證施工安全。隧道初期支護應采用噴錨支護，根據(jù)圍巖特點、斷面大小和使用條件等選擇噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等單一或組合的支護形式。在施工前，要確定支護緊跟開挖的時間、距離及工序搭接要求，確定噴射混凝土前基面標準和設置噴混凝土厚度控制標志，確定錨桿、鋼架、鋼筋網(wǎng)的加工、運輸、安裝方案。此外，噴射混凝土冬期施工時，作業(yè)區(qū)的氣溫和混合料進入噴射機的溫度均不應低于5°C，作業(yè)區(qū)應有良好的通風和照明裝置，噴射混凝土時粉塵含量不得大于2mg/m3。膨脹巖隧道的初期支護宜采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架等，以提高初期支護的整體剛度，應優(yōu)先考慮采用噴射鋼纖維混凝土。

一般流程

初期支護的一般流程為開挖后初噴砼，然后進行系統(tǒng)支護施工，包括錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架的施工，最后復噴砼至設計厚度。初噴砼可以及時封閉圍巖，防止圍巖風化和坍塌，為后續(xù)的系統(tǒng)支護施工創(chuàng)造條件。系統(tǒng)支護施工中的各項措施相互配合，共同提高隧道的穩(wěn)定性。復噴砼至設計厚度則進一步增強了初期支護的效果。

五、二次襯砌施工要點

二次襯砌是在初期支護穩(wěn)定后進行的永久性支護結構。它采用整體式模板臺車進行施工，模板臺車具有一次澆筑長度大、施工效率高、混凝土表面質量好等優(yōu)點。施工時，先將模板臺車移動到指定位置，進行定位和加固，然后進行混凝土的澆筑工作?；炷敛捎蒙唐坊炷粒ㄟ^混凝土輸送泵將混凝土泵送到模板臺車的澆筑窗口，進行分層澆筑和振搗，確保混凝土的密實度和強度。二次襯砌能夠進一步提高隧道的承載能力和防水性能，保障隧道的長期安全運營。在施工過程中，要嚴格控制混凝土的配合比、澆筑速度和振搗質量，避免出現(xiàn)裂縫等質量問題。

六、隧道支護施工監(jiān)測

隧道施工監(jiān)測是確保隧道施工安全和質量的重要手段。主要內容包括圍巖變形監(jiān)測、支護結構內力監(jiān)測、地表沉降監(jiān)測等。

圍巖變形監(jiān)測

圍巖變形監(jiān)測主要通過埋設全站儀監(jiān)測點和收斂計監(jiān)測點來實現(xiàn)。全站儀監(jiān)測點用于監(jiān)測隧道周邊的水平位移和垂直位移，收斂計監(jiān)測點用于監(jiān)測隧道周邊兩點之間的相對收斂變形。施工人員定期使用全站儀和收斂計對監(jiān)測點進行測量，將測量數(shù)據(jù)及時記錄和分析，以便及時發(fā)現(xiàn)圍巖變形異常情況，并采取相應的處理措施。如果圍巖變形超過允許范圍，可能需要加強支護或者調整施工方案。

支護結構內力監(jiān)測

支護結構內力監(jiān)測是通過在錨桿、鋼架等支護結構上安裝應變計、測力計等傳感器，監(jiān)測支護結構在施工過程中的受力情況。通過對支護結構內力數(shù)據(jù)的分析，可以了解支護結構的工作狀態(tài)，判斷支護結構是否安全可靠，為優(yōu)化支護設計和施工方案提供依據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)支護結構內力異常，可能需要對支護參數(shù)進行調整或者采取加固措施。

地表沉降監(jiān)測

地表沉降監(jiān)測對于隧道施工尤為重要，特別是在城市隧道或者穿越重要建筑物下方的隧道施工中。通過設置地表沉降監(jiān)測點，實時監(jiān)測地表的沉降情況。如果地表沉降過大，可能會對周邊建筑物和地下管線造成影響，需要及時采取措施進行控制，如調整施工進度、加強支護等。

綜上所述，基礎建設中的隧道支護技術是一個復雜而系統(tǒng)的工程，涉及到開挖方法、初期支護、二次襯砌和施工監(jiān)測等多個環(huán)節(jié)。在實際施工中，必須根據(jù)具體的工程地質條件和設計要求，選擇合適的支護技術和施工工藝，嚴格按照相關規(guī)定和流程進行施工，并加強施工監(jiān)測，確保隧道施工的安全和質量，為基礎建設的順利進行提供有力保障。