道路隧道工程施工中的超前支护施工技术研究

摘要：在新时代高速发展的今天，国内汽车数量不断增加的同时，对于道路隧道工程的需求量有了大幅度增长。在道路隧道工程施工的过程中，超前支护施工技术的应用范围非常广泛。为此，文章对超前支护施工技术进行了探讨。

关键词：道路隧道；施工；超前支护；施工技术

引言

施工时使用的超前支护措施可有效保障施工安全，但超前支护深入围岩内部，难以直接量测其与围岩相互作用的应力状态及围岩应力重分布过程，导致缺乏相关监控量测数据以评估支护效果。现有研究多采用模型试验，可监测开挖过程中围岩应力变化特征及地表沉降规律。

1超前地质预报与施工预案制定

考虑到隧道所处地质条件十分复杂，在洞身开挖过程当中于掌子面前方实施了超前地质预报工作，借助隧道地勘探（TSP）地震反射波法以及地质雷达探测技术来获取前方岩体的相关信息，并且提前制定了对应的施工预案。通过对地质数据进行综合分析，确保能够准确预测施工时可能遇到的不良地质状况，进而为后续的施工工作提供科学依据。例如，在某段长度为3km、最大埋深达到600m的隧道段中，采用了每隔50m开展一次地质雷达探测的方式，每次探测深度都达到了30m，成功识别出多处潜在断层带和软弱夹层的具体位置，依据这些信息对施工参数和技术措施作出调整，这样就有效规避了地质方面的风险，保障了施工过程的安全。

2道路隧道工程施工中的超前支护施工技术

2.1钢花管超前注浆施工技术

钢花管超前注浆施工技术在梁王山隧道Ⅴ级围岩段广泛应用，采用φ42.0mm×3.5mm热轧无缝钢花管，长度为4.5m，环向间距40cm，外插角为5°～10°。钢花管尾部预留30.0cm长的止浆段，在管壁钻设注浆孔，孔径为14～16mm，孔间距为113mm。施工流程严格依照钻孔、安装钢管、密封止浆及压力注浆的顺序开展，注浆材料选用水灰比为1∶1的水泥浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，纵向相邻两排的水平投影搭接长度不少于1.0m。此工艺能有效增强围岩力学性能，阻隔地下水流动，为后续开挖工作提供安全保障。

2.2小导管支护系统集成化施工

在某工程洞身段Ⅳ级围岩施工中，针对浅埋裂隙发育地层的特点，对φ38mm小导管支护系统进行系统性集成化改良，形成的隧道超前小导管支护体系如图2所示。通过结构优化与工艺创新，项目组实现小导管与初期支护体系的高效协同。小导管采用φ38mm×4mm无缝钢管加工而成，管壁钻设三排φ8mm的注浆孔，孔间距为15cm。导管前端加工成20°锥角，尾部焊接加强箍筋与连接板，通过高强度螺栓与钢拱架腹部可靠连接，形成刚性节点。施工过程中进行钻孔、安装、注浆一体化作业，采用专用台车实现各工序无缝衔接。专用台车如图3所示。台车钻孔直径为42mm，孔深4.0m，外插角严格控制为10°～15°。钻孔完成后，立即安装导管，采用风动顶进装置，将导管顶入孔内，确保导管与孔壁紧密贴合。注浆压力实施分级控制，初始压力为0.5MPa，终压时逐步提升至1.5MPa，稳压时间不少于10min。导管与系统锚杆错位布置，形成空间网状支护结构。集成化改良方案提升了支护系统整体性和协同工作性能，将单循环作业时间缩短至4h。支护效果检测显示，浆液扩散半径达到0.8～1.2m，有效改善了围岩力学性能。

2.3超前大管棚施工

对于地质条件较差的隧道洞身段，通过设置超前大管棚及注浆加固破碎岩体以提升围岩承载能力。超前大管棚采取分节钻孔的工艺，施工控制要点如下：（1）管棚加工：超前大管棚由直径为108mm、壁厚为6mm的热轧无缝钢管制作而成，单节钢管长度为6m，相邻管节间通过丝扣连接为整体。为提升管棚的抗弯性能，内部由4根Φ20mm主筋和Φ32mm固定环组成的钢筋笼，固定环钢管壁厚为4mm。钢管四周按横向间距150～200mm、环向间距90～120mm设有直径为16mm的注浆孔，呈梅花型布设。为避免浆液倒流，导向管尾部焊有2cm厚的钢板作为止浆板，中间钻设直径20mm的带螺纹孔并安装阀门。（2）导向墙施工：采用C30混凝土套拱做管棚固定端，套拱在明洞外轮廓线以外紧贴掌子面施作。套拱底模安装完毕后安装I18钢架，将直径为127mm的导向管固定于钢架上，两端通过土工布包裹以避免进浆。然后，依次安装侧模和背模，背模安装时预留50cm×50cm的孔洞，且拱顶2m范围内不设置背模用于混凝土灌注和振捣。（3）钻孔与顶管：液压钻机要求平稳且能在360°范围内钻孔，钻机按预埋导向管就位后，由两侧向中间进行钻孔。第1节钻杆入岩至尾部余200mm时，暂停钻进并接长第2节钻杆，相邻钻杆间通过联接套固定，然后继续钻孔至超过管棚长度500mm。钻孔深度超过管棚长度50cm时拆卸钻杆，然后，通过钻机将大管棚逐节顶入孔内，连接管路并密封孔口。（4）注浆：采用全孔压入式方法，按“先下后上、先稀后浓”的原则向管棚内注入水灰比1∶0.5～1∶1的水泥浆。注浆压力为0.5～1MPa，终压超过2MPa时持续注浆15min，然后停止注浆。为增强管棚的刚度和强度，管内浆液清除完毕后，通过M10水泥砂浆填充密实。

2.4超前锚杆群施工技术

超前锚杆群施工技术主要应用于Ⅲ级和Ⅳ级围岩段落。根据设计要求，Ⅲ级围岩采用φ25mm砂浆锚杆，长度为3.0m，环向间距为120cm，纵向间距为100cm；Ⅳ级围岩采用D25mm中空锚杆，长度为3.0～3.5m，环向间距为80～100cm，纵向间距为80～100cm。施工运用风钻开展钻孔工作，钻孔直径比锚杆直径大3～5mm。中空锚杆采用M30水泥砂浆进行注浆，砂浆锚杆使用快硬水泥砂浆注浆。锚杆安装完成后，利用锚固剂对孔口及周围裂缝进行封堵。该工艺借助锚杆与围岩形成组合梁效应，可提高围岩自承能力。

2.5超前注浆加固

超前注浆加固是一种重要的预处理技术，主要通过在隧道开挖面前方按照一定间距系统地布设注浆孔。随后，向这些孔洞内注入选定的浆液材料，如常用的水泥基浆液或针对特定地质条件的化学浆液（如聚氨酯类），主要目标地层包括断层破碎带、富水砂层及岩溶发育区等。该技术的核心目的在于利用浆液填充围岩内部的孔隙和裂隙，从而达到以下两个主要效果：①显著降低围岩的渗透性。例如，将渗透系数从较高的初始值降低至工程要求的极低水平，形成有效的隔水帷幕；②胶结松散岩土体，提高其整体强度和稳定性，形成预加固区。实现良好注浆效果的关键在于以下几点：①科学优化注浆孔的布置方案；②选用与地层特性高度匹配的浆液材料与精确的配合比；③严格执行精细化的注浆工艺流程，其中包括合理安排注浆顺序、采取分段注浆措施以及精确控制注浆压力、注浆速率和总量。

结语

综上所述，在新时期，超前支护施工技术作为道路隧道施工安全与结构稳定的重要保障，其应用过程必须以精准的地质勘查作为实施前提，并通过科学的参数设计以及规范的施工流程，外加严格的质量细节把控，才能实现施工技术效能的最大化，并为道路隧道工程的安全与高效施工提供更加切实可靠的技术保障。

参考文献

[1]罗海靖,陈益.高速公路隧道工程中的超前支护施工技术探析[J].城市建设理论研究(电子版),2024(14):106-108.

[2]魏广军.主动式超前支护技术的研究与应用[J].陕西煤炭，2025，44（4）：131-134.

[3]何再国.隧道工程超前支护施工技术分析[J].工程技术研究，2025，10（4）：55-57.