淺談隧道初期支護(hù)施工方案

酈洪晨

（哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150081）

隧道開(kāi)挖后，除圍巖完全能夠自穩(wěn)而無(wú)須支護(hù)以外，在圍巖穩(wěn)定能力不足時(shí)則必須加以支護(hù)才能使其進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，稱為初期支護(hù)。它是隧道施工中重要的安全穩(wěn)定措施，一般指錨桿和噴射砼來(lái)支護(hù)圍巖,必要時(shí)采用鋼纖維噴射砼或配合使用鋼筋網(wǎng)、鋼架或采用輔助施工措施(如超前錨桿、超前小鋼管、管棚、地面砂漿錨桿、超前小導(dǎo)管注漿等)和錨噴支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)。以下結(jié)合工程實(shí)例根據(jù)不同方案從施工方法及施工要點(diǎn)加以闡述。

1 錨桿支護(hù)

錨桿支護(hù)是通過(guò)錨桿插入巖體來(lái)加固圍巖的承載能力而起到支護(hù)作用的，具有支護(hù)能力強(qiáng)、節(jié)省材料、工藝簡(jiǎn)單、機(jī)械施工、施工干擾小等特點(diǎn)，使用較為廣泛。

1.1 施工方法

洞身開(kāi)挖完經(jīng)初噴砼后，先由測(cè)量人員用油漆按設(shè)計(jì)標(biāo)定錨桿位置。錨桿采用手持風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，鉆孔完成后，需進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)不合格的孔應(yīng)補(bǔ)鉆。

錨桿必須與巖體主結(jié)構(gòu)面成較大角度布置，當(dāng)主結(jié)構(gòu)面不明顯時(shí)，與隧道周邊輪廓垂直呈梅花形布置。

錨桿的鉆孔及其安裝方法應(yīng)經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，錨桿的鉆孔應(yīng)圓直，空口巖面應(yīng)平整，鉆孔應(yīng)于巖面垂直。注漿錨桿的注漿材料、所使用的外加劑、拌和方法、注漿壓力、設(shè)備和注漿方法都應(yīng)嚴(yán)格按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，一般注漿壓力為 0.5-1.0Mpa，終壓為 2.0-2.5Mpa。

在孔中錨定錨桿后，將錨桿伸至規(guī)定的軸向荷載。每根錨桿的抗拔力不得低于設(shè)計(jì)規(guī)定，并不應(yīng)低于50KN，每300 根錨桿必須抽樣一組進(jìn)行抗拔立試驗(yàn)，每組不少于3 根，并符合《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(GBJ-85)的規(guī)定。

1.2 施工要點(diǎn)

錨桿及粘結(jié)劑材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，錨桿應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的尺寸截取，并整直、除銹和除油，外端不用墊板的錨桿應(yīng)先彎制彎頭。

粘結(jié)砂漿應(yīng)拌合均勻，并調(diào)整其和易性，隨拌隨用，一次拌合的砂漿應(yīng)在初凝前用完。

先灌后錨時(shí)，注漿管應(yīng)先插到鉆孔底，開(kāi)始注漿后，徐徐均勻地將注漿管往外抽出，并始終保持注漿管口埋在砂漿內(nèi)，以免漿中出現(xiàn)空洞。

注漿體積應(yīng)略多于需要體積，將注漿管全部抽出后，應(yīng)立即迅速插入桿體，可用錘擊或通過(guò)套管用風(fēng)鉆沖擊，使桿體強(qiáng)行插入鉆孔。

桿體插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度不得短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，實(shí)際粘結(jié)長(zhǎng)度亦不應(yīng)短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。注漿是否飽滿，可根據(jù)孔口是否有實(shí)砂漿擠出來(lái)判斷。

桿體到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止桿體滑出。砂漿未到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，不得隨意碰撞，一般規(guī)定3d 內(nèi)不得懸掛重物。

2 噴射混凝土支護(hù)

噴射混凝土是以壓縮空氣為動(dòng)力，將摻有速凝劑的混凝土直接噴射在巖面上，迅速凝結(jié)硬化而成。噴射混凝土早期強(qiáng)度高，能及時(shí)支護(hù)，節(jié)省大量鋼木材料，提高施工效率，為快速掘進(jìn)創(chuàng)造有利條件。

2.1 施工方法

隧道開(kāi)挖完成后應(yīng)立即對(duì)巖面噴射砼，以防巖體發(fā)生松馳。噴射砼采用濕噴工藝，在噴射砼前用壓縮空氣或壓力水將所的待噴面吹凈，吹除噴砼面上的松散雜質(zhì)或石粉。

砼由預(yù)制廠生產(chǎn)采用強(qiáng)制攪拌機(jī)拌合，砼輸送車運(yùn)輸送入濕噴機(jī)料斗由砼噴射手向待待噴面噴射。噴射要用先下后上S 型噴射方式分層噴射，并在噴射砼達(dá)到凝后方可噴射下一層。噴射時(shí)要注意嚴(yán)格控制風(fēng)壓同時(shí)保證噴射速度適當(dāng)，使噴嘴與受噴面保持適當(dāng)距離(0.6～1.2m)，噴射角度盡量接近90°，正確掌握噴射順序，不使角隅鋼筋前面出現(xiàn)蜂窩或砂襄，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)清除受噴面上的砂襄或下垂的混凝土，以便重新噴射，噴射砼質(zhì)量及厚度不小于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，噴射工作結(jié)束后要認(rèn)真清洗噴嘴。

2.2 施工要點(diǎn)

一次噴射厚度應(yīng)根據(jù)噴射效率、回彈損失、混凝土顆粒間的凝聚力和噴射層與巖層面間的粘著力等因素而定。一次噴射太厚，會(huì)使混凝土顆粒之間凝聚力減弱，特別是噴射拱頂時(shí)，更容易因混凝土的自重作用分層（噴射層與巖層分開(kāi)）或脫落。噴射厚度也不能太薄，最小厚度應(yīng)不小于最大骨料的粒徑尺寸的兩倍，否則將會(huì)使回彈量猛增，同時(shí)降低混凝土的質(zhì)量?；炷恋囊淮螄娚浜穸?，邊墻一般為5-7cm，拱部一般為3-5cm。摻入速凝劑后，一次噴射厚度可適當(dāng)增大，現(xiàn)場(chǎng)多采用拱部5-7cm，邊墻7-10cm。

若設(shè)計(jì)噴射混凝土太厚，則噴射作業(yè)應(yīng)分層進(jìn)行，一般分2～3層噴射。兩次噴射的時(shí)間間隔應(yīng)根據(jù)水泥品種、施工時(shí)溫度和有無(wú)速凝劑等因素視混凝土的凝結(jié)情況而定，不能太短，一般要在前一次噴射層混凝土終凝之后再進(jìn)行復(fù)噴。間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，復(fù)噴應(yīng)將前一噴射層混凝土表面清洗干凈，復(fù)噴應(yīng)將凹陷處進(jìn)一步找平。

對(duì)于一些特殊的巖石，要注意用噴射數(shù)需來(lái)保證混凝土能粘牢巖面。當(dāng)巖面起伏比較大時(shí)，應(yīng)先噴多噴凹處，后噴少噴凸處，然后找平。

由于噴射混凝土襯砌厚度較薄，特別是摻有速凝劑后，凝結(jié)時(shí)間縮短，對(duì)干燥條件變化的反映甚為敏感。因此，噴射混凝土施工1～2h 應(yīng)派專人進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于7d。

3 超前小導(dǎo)管注漿施工

按設(shè)計(jì)架立拱部鋼架經(jīng)檢查合格后，施作定位錨桿之后，在鋼架上標(biāo)定小導(dǎo)管施作位置，利用手持風(fēng)造孔，并按設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制外插角，再用風(fēng)鉆將已加工好的鋼花管頂入，尾部與鋼架焊成整體；用塑料膠泥封堵孔口及周轉(zhuǎn)裂隙，必要時(shí)注漿前先行應(yīng)對(duì)工作面及5m 內(nèi)坑道進(jìn)行噴砼封閉做止液墻，然后采用單液注漿泵進(jìn)行注漿，水泥漿標(biāo)號(hào)不小于30號(hào)，注漿壓力0.5～1.0Mpa，達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)持續(xù)15 分鐘時(shí)即可結(jié)束。注漿過(guò)程中要隨時(shí)觀察注漿壓力及注漿泵排漿量的變化，分析注漿，防止堵管、跑漿、漏漿，做好注漿記錄，以便分析注漿效果，結(jié)束5h的進(jìn)行研究。利用前次注漿的1.0m左右未開(kāi)挖的加固段做為止?jié){墻再進(jìn)行小導(dǎo)管注漿，重復(fù)以上工作。

4 施工注意事項(xiàng)

4.1 嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求預(yù)留和頂埋消防供電、照明、維修電源插座等營(yíng)運(yùn)設(shè)施使用所需的洞室和線路管、孔、槽。

4.2 邊墻基底虛碴、污物和基坑積水必須清除干凈。嚴(yán)禁向有積水的基坑內(nèi)傾到混凝土干拌和物。邊墻基底的埋置深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，擴(kuò)大基礎(chǔ)的擴(kuò)大部分及仰拱的拱座應(yīng)結(jié)合邊墻施工一次完成。

4.3 復(fù)合式襯砌施工前嚴(yán)格按設(shè)計(jì)鋪設(shè)防水層和頂埋排水管，并應(yīng)在初期支護(hù)基本穩(wěn)定后進(jìn)行。澆筑混凝土?xí)r不得損壞防水層。

4.4 隧道襯砌混凝土澆筑的施工方法程序，就經(jīng)監(jiān)理工師批準(zhǔn)。襯砌施做時(shí)間，根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況和支護(hù)情況確定，必須注意開(kāi)挖爆破不得危害已經(jīng)襯砌的混凝土。

[1]孫海濤，劉東燕等.隧道支護(hù)時(shí)機(jī)智能決策方法研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2007-06-15.