在臺(tái)階法施工中,超前支護(hù)是針對(duì)軟弱圍巖、淺埋隧道或地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域的重要預(yù)加固措施,其核心作用是通過提前對(duì)掌子面前方圍巖進(jìn)行加固或支撐,改善地層穩(wěn)定性,為后續(xù)開挖和支護(hù)創(chuàng)造安全條件。以下是超前支護(hù)的具體作用:
一、主動(dòng)加固掌子面前方圍巖
1. 預(yù)防圍巖坍塌
① 在軟弱破碎圍巖(如Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖)中,掌子面易因自穩(wěn)能力差而發(fā)生坍塌。超前支護(hù)(如超前小導(dǎo)管、管棚)通過向圍巖內(nèi)打入鋼管、錨桿并注漿,將松散巖體膠結(jié)成整體,提高圍巖強(qiáng)度和黏結(jié)力,形成“超前承載拱”,提前承擔(dān)地層荷載,避免開挖時(shí)掌子面失穩(wěn)。
② 例如:超前小導(dǎo)管注漿可填充圍巖裂隙,減少滲水和土體流失,防止因水軟化圍巖導(dǎo)致的坍塌風(fēng)險(xiǎn)。
2. 控制圍巖變形
超前支護(hù)作為初期支護(hù)的“前導(dǎo)結(jié)構(gòu)”,能約束圍巖的早期變形(如拱頂沉降、周邊收斂)。尤其在淺埋隧道中,可有效減少地表沉降,避免對(duì)地面建筑物或管線造成影響。
二、輔助開挖與支護(hù)施工
1. 形成臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)
① 超前支護(hù)(如大直徑管棚)可作為開挖時(shí)的“臨時(shí)梁”,跨越破碎帶或溶洞,為上臺(tái)階開挖提供安全的作業(yè)空間。例如,在富水砂層中,管棚配合注漿能形成止水帷幕,防止開挖時(shí)涌砂、涌水。
② 對(duì)于臺(tái)階法的上臺(tái)階作業(yè),超前支護(hù)可減少開挖時(shí)的臨空面風(fēng)險(xiǎn),避免因上臺(tái)階高度較大導(dǎo)致的頂部圍巖垮落。
2. 減少超欠挖與支護(hù)難度
加固后的圍巖整體性更好,開挖輪廓更易控制,降低超挖(增加回填量)和欠挖(需二次處理)的概率,同時(shí)減少初支噴射混凝土的凹凸不平,提高支護(hù)效率。
三、增強(qiáng)支護(hù)體系整體性
1. 銜接超前支護(hù)與初期支護(hù)
① 超前支護(hù)(如小導(dǎo)管)尾部通常與鋼架(型鋼或格柵鋼架)焊接,形成“超前支護(hù)+鋼架+錨桿+噴射混凝土”的立體支護(hù)體系。這種連接使超前支護(hù)的荷載有效傳遞到后續(xù)的初期支護(hù)結(jié)構(gòu),提升整體承載能力。
② 例如:鎖腳錨桿(管)與超前小導(dǎo)管配合,可增強(qiáng)拱腳穩(wěn)定性,防止因下臺(tái)階開挖導(dǎo)致的拱腳沉降或位移。
2. 應(yīng)對(duì)突發(fā)地質(zhì)變化
當(dāng)開挖揭示未預(yù)期的軟弱夾層或裂隙時(shí),超前支護(hù)(如臨時(shí)增加的超前錨桿)可快速加固局部薄弱區(qū)域,避免風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)大,體現(xiàn)“先支后挖、預(yù)加固優(yōu)先”的原則。
四、保障施工安全與效率
1. 降低施工風(fēng)險(xiǎn)
① 在淺埋偏壓、斷層破碎帶等高危地段,超前支護(hù)是防止坍塌、冒頂?shù)年P(guān)鍵措施,可大幅降低安全事故(如塌方掩埋)的概率,保障作業(yè)人員和設(shè)備安全。
② 對(duì)于城市隧道或鄰近建筑物的施工,超前支護(hù)能有效控制地表沉降,避免周邊環(huán)境破壞引發(fā)的次生災(zāi)害。
2. 優(yōu)化施工工序銜接
超前支護(hù)的預(yù)加固作用減少了開挖后的緊急支護(hù)需求,使臺(tái)階法的“開挖→支護(hù)→下臺(tái)階施工”流程更順暢,避免因處理坍塌或大變形導(dǎo)致的停工,提升施工效率。
臺(tái)階法施工中,超前支護(hù)是“預(yù)防為主”理念的體現(xiàn),通過“先加固、后開挖”,將圍巖控制在穩(wěn)定狀態(tài),為分臺(tái)階開挖和分步支護(hù)創(chuàng)造安全條件。其核心作用可概括為:加固圍巖、控制變形、輔助開挖、銜接支護(hù)、保障安全,尤其在軟弱地層中,是避免坍塌事故、確保隧道施工安全的關(guān)鍵技術(shù)措施。