高速公路隧道开挖与支护加固技术应用研究

1 高速公路隧道开挖与支护加固技术的优势

高速公路隧道开挖与支护加固技术的优势之一在于显著提高了施工效率，通过科学的施工方法和先进的机械设备，大大缩短了工期。这样一来，不仅加快了工程进度，还有效降低了工程成本，使得整个项目的经济效益得到了提升。在隧道开挖过程中，先进的支护技术起到了至关重要的作用。这些技术能够有效控制地层变形，确保隧道开挖过程中的稳定性，从而保障了施工人员的安全和施工质量。通过精确的监测和及时的支护措施，地层的稳定性得到了有效保障，减少了事故发生的风险。采用的加固材料和方法不仅具有良好的耐久性，还能够有效抵抗各种自然和人为因素的影响。这些材料和方法的使用，显著延长了隧道的使用寿命，减少了后期的维护和修复成本。长期来看，这不仅提高了隧道的使用效率，还为社会节约了大量的资源和资金。支护加固技术的优化不仅提高了施工效率和安全性，还大大减少了对周边环境的影响。通过采用环保材料和科学的施工方法，减少了施工过程中产生的噪音、粉尘和废弃物，符合绿色施工的要求。这种环保型施工方式不仅保护了自然环境，还赢得了社会的认可和好评，体现了企业的社会责任感。

2 高速公路隧道开挖与支护加固技术的应用

2.1 工程概况

研究以某高速隧道工程为例，该项目中隧道长度为672m，隧道设计采用曲墙拱形断面结构，设计为双向四车道，隧道内部的限高为5.0m，限宽为12.5m，隧道设计车速为80km/h。由于隧道周围环境地质属于剥蚀中山地貌，地层岩性多为碳质页岩夹杂砂岩，不仅容易风化剥落，而且隧道下岩质较软，在隧道开挖中存在浅埋、坍塌等问题。因此，采用超前支护、开挖施工以及支护加固相结合的方式，以保证案例工程的正常开展。

2.2 喷射混凝土

在隧道开挖的初期支护阶段，主要采用喷射混凝土技术，即根据施工方案与工艺要求，进行素喷混凝土。在喷射前，施工人员应对隧道断面情况进行详细检查，确保无误后，对外部周围的杂物进行彻底清理，将墙角的浮石与虚渣处理干净。随后，使用高压水对岩面进行彻底冲洗，以确保喷射混凝土与岩面的紧密结合。喷射混凝土时，应以阶段为单位，按照先墙后拱的方式，从下至上逐次作业。喷嘴应缓慢运行，呈螺旋式，螺旋直径范围为20～30cm，以保证混凝土能够紧密喷射。与此同时，施工人员还应时刻关注风压、水压与喷射距离，避免混凝土喷射后产生较大回弹，影响施工质量。当隧道喷射混凝土厚度达到5cm 以上时，可选择两层作业方式。具体操作为：当第1 层混凝土终凝后，再进行第2 次混凝土的喷射作业。通过这种分段式的分层喷射，可以进一步增强混凝土整体结构的稳定性，确保隧道的长期安全。此外，在初次喷射时，应先找平岩面，确保喷射混凝土的均匀性。爆破工作应在上一循环喷射混凝土终凝4h 以上再次进行，以避免对已喷射的混凝土产生不良影响。在注浆锚杆安装前，还应针对隧道中岩柱位移情况进行确认，可分为竖向位移与水平位移两方面。竖向位移主要指岩柱在垂直方向上的移动，而水平位移则指岩柱在水平方向上的移动。为了更好地掌握隧道支护加固作业的效果，施工人员应在隧道中随机选取 6 个监测点位，获取的隧道中岩柱监测点位移数据。这些数据将有助于评估隧道支护结构的稳定性和安全性，为后续施工提供重要参考。将隧道中间断面作为特征断面，选取关键点位对中岩柱变化进行汇总，在竖向位移方面，隧道开挖造成的中岩柱变化规律大致相同，发生明显土体沉降的区域为顶部与中部，这是因为隧道开挖与支护对原有结构应力造成影响。与此同时，采用超前管棚与超前小导管技术进行开挖支护过程中，隧道中岩柱的最大土体沉降数值分别为49.95mm 与52.37mm，满足案例

工程的施工工艺要求，可进一步开展后续的施工作业。

2.3 注浆锚杆安装

在注浆锚杆安装施工阶段，主要分为测量放样、钻孔、锚杆杆体安装以及注浆四部分，具体工作内容如下：（1）在进行固定锚杆开孔时，应对各桩位进行准确测量，并且将开孔偏差控制在100mm 以内，同时根据施工图纸要求，确定锚杆孔的孔轴方向，锚杆的孔轴方向与滑动面应保持相反方向且呈45°以上的交角。（2）针对锚杆方向与位置进行严格的成孔控制，当钻完锚孔后，先使用高压风机对孔内进行清洁处理，在后续成孔钻进时，应控制好锚孔的位置、直径及钻进方向，保证锚孔整体的平直程度。每次钻进后都应及时对参数进行检查，如果不合格应及时进行二次钻孔。（3）采用中空注浆锚杆时，锚杆的垫板安装应垂直于锚杆，并且与初喷混凝土紧密贴合。（4）注浆阶段应通过锚杆内预留出注浆接口，使用专用高压注浆泵进行注浆作业，通过排气管排出隧道内部的气体，自然排出隧道墙部的气体，这样能够保证锚杆孔内注浆的饱满程度。

2.4 钢筋网铺设与锁脚锚杆

在进行钢筋网的铺设工作时，必须仔细考虑围岩的类别以及预期的施工参数，以此为基础进行网片的设计和生产制作。这样做的目的是确保钢筋网能够满足特定工程的需求，从而保证整个结构的稳定性和安全性。在实际施工过程中，钢筋网的安装位置也非常重要，特别是当钢架靠近岩面一侧时，需要将钢筋网焊接牢固，以进一步增强结构的整体稳定性。在喷射混凝土的过程中，为了确保混凝土能够均匀且牢固地附着在钢筋网上，需要特别注意喷头与受喷面之间的距离。通常情况下，应尽量减小这一距离，以减少混凝土喷射时的反弹和浪费。同时，整个喷射过程中需要严格控制风压，以避免因钢筋网振动而对混凝土喷射质量产生不良影响。此外，为了确保钢筋网喷射混凝土的保护层厚度达到标准，其厚度应保持在 200 毫米以上，这样可以有效防止外界因素对混凝土层的侵蚀和破坏。在后续的锁脚锚杆安装过程中，钻机的调试工作显得尤为重要。需要根据预设的锚杆位置进行钻机的固定，并且将钻杆调整至设计的方向，以确保锚杆能够准确地安装在预定位置。在钻孔过程中，必须确保钻机的稳定性和牢靠性，以避免钻孔过程中出现偏差。为了达到这一目标，应将钻孔口的偏差控制在50 毫米以内。此外，在进行钻孔作业时，应选择比管径超出 20 毫米的钻头直径进行钻孔，这样可以确保钻孔的直径满足设计要求，从而保证锚杆安装的准确性和可靠性。

3 结语

在隧道施工中，采用的支护加固技术是确 程安全和质量的关键。 通过上述技术的综合应用，可以有效地控制隧道开挖过程中可能出现的变 隧道结构的稳定性。在施工过程中，对每个环节的严格把控和质量 除了对喷射工艺的精确控制外，还需对混凝土的配比、强度等进 的安装同样需要精确的测量和钻孔技术，以保证锚杆的稳定性和承载力 需要考虑结构的整体性和局部的稳定性，确保在各种荷载作用下，隧道结构能够保持其完整性。

参考文献

[1]韩丛.不良地质条件下隧道洞身开挖施工关键技术[J].工程建设与设计，2024（2）：108-110.

[2]惠冰，王琳，张文俊，等.山岭公路隧道 CD 法开挖过程安全稳定性分析[J].浙江工业大学学报，2024（1）：86-92.