噴錨支護(hù)施工技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用探討

王晉寧

（中鐵十二局集團(tuán)有限公司 第二工程有限公司，山西 太原030032）

1 工程概況

龍泉寺隧道位于河北省鹿泉市境內(nèi)， 進(jìn)口里程石太DK17+330，出口里程石太DK21+177，全長3847 米，是京石鐵路客運(yùn)專線全線唯一長大山嶺隧道，是本管段的重難點(diǎn)工程，隧道全線位于直線上，坡度分別為14.5‰，9.5‰上坡，變坡點(diǎn)在石太DK20+500 處。隧道Ⅱ級(jí)圍巖260m，Ⅲ級(jí)圍巖2020m，Ⅳ級(jí)圍巖1335m，Ⅴ級(jí)圍巖232m。隧道工程地質(zhì)主要以蝕變安山巖為主，局部夾石英砂巖及千枚狀板巖，隧道洞身范圍工程地質(zhì)較差，地下水發(fā)育。

本標(biāo)段隧道襯砌斷面形式多樣，主要支護(hù)形式為大管棚、超前小導(dǎo)管注漿、砂漿錨桿、噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架、型鋼鋼架等。

管棚鉆孔采用管棚鉆機(jī)，徑向注漿、超前小導(dǎo)管、錨桿采用人工風(fēng)槍或鉆孔臺(tái)車鉆孔，洞內(nèi)錨桿、鋼筋網(wǎng)片在洞外加工運(yùn)至洞內(nèi)安裝，注漿采用高壓泵。

格柵鋼架在洞外場(chǎng)地加工，型鋼拱架在洞外場(chǎng)地加工或選專業(yè)廠家制作。

噴射混凝土支護(hù)采用TK961 濕噴機(jī)和MEYCO Potenza 噴射機(jī)進(jìn)行濕噴作業(yè)。

2 噴錨支護(hù)主要施工技術(shù)

各級(jí)圍巖段支護(hù)均采用噴錨支護(hù)形式， 拱部系統(tǒng)錨桿采用Ф25 中空注漿錨桿，邊墻采用Ф22 全螺紋砂漿錨桿，錨桿孔灌漿密實(shí)，且所有錨桿均設(shè)置鋼墊板，墊板采用A3 鋼，墊板尺寸150mm×150mm×6mm；鋼架有格柵鋼架或工字鋼鋼架， 格柵鋼架采用HRB335 和HPB235 鋼筋；鋼筋網(wǎng)采用HPB235 鋼筋，Φ6 或Φ8 鋼筋制作；噴射混凝土采用濕式噴射作業(yè)。

噴錨作業(yè)緊跟開挖工作面進(jìn)行， 鋼筋網(wǎng)在洞外事先焊接成網(wǎng)片，運(yùn)至洞內(nèi)鋪設(shè)，固定在錨桿端部，并焊接，初噴厚度4-5cm，錨桿、格柵或型鋼鋼架安設(shè)完成后，再進(jìn)行多次分層噴射至設(shè)計(jì)厚度，噴層表面凹凸不平處噴射平整、圓順。

2.1 砂漿錨桿施工

2.1.1 原材料及配合比：錨桿桿體采用Φ22mm 的螺紋鋼，錨桿平直、無銹，使用前先除油，砂漿采用中砂和R42.5 水泥拌制，砂最大粒徑不大于2.5mm，使用前過篩清洗。

砂漿配合比控制在（水泥：砂子）1：1-1：0.5 之間，水膠比控制在0.45-0.5 之間。

砂漿拌合均勻，隨拌隨用，在砂漿初凝前使用完畢。

2.1.2 鉆孔：采用錨桿臺(tái)車鉆孔，鉆孔的深度、方向和布置嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，孔深誤差不超過5cm，孔徑大于桿體直徑15mm，鉆孔完畢吹凈孔內(nèi)積水、積粉和巖砟。

2.1.3 灌漿、安裝：采用奧地利M400 邁氏注漿泵灌漿。 灌漿開始和中途停止超過30 分鐘，用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及管路。

灌漿時(shí)注漿管插入距孔底5-10 厘米處，隨砂漿的注入緩慢均勻拔出，灌漿壓力不大于0.4MPa。 避免孔中砂漿漏灌，保證錨桿全長錨固。

注漿完后安裝錨桿， 錨桿的插入長度不小于設(shè)計(jì)長度的95%，其外露長度滿足設(shè)置托板、鋼筋網(wǎng)要求，錨桿安裝后不得隨意敲擊。

2.2 格柵鋼架（型鋼鋼架）施工

2.2.1 鋼架加工：按照設(shè)計(jì)尺寸在平整的場(chǎng)地上放出1∶1 大樣，把整榀鋼架分7 塊4 個(gè)單元，并焊好連接法蘭，法蘭的焊接準(zhǔn)確周正，孔眼對(duì)應(yīng)。 使用前將各單元編號(hào)預(yù)拼，無側(cè)彎、扭曲、錯(cuò)臺(tái)、變形等缺陷，方可使用。

2.2.2 鋼架架立：首先要測(cè)量準(zhǔn)確，架立后復(fù)核，鋼架盡可能與圍巖貼靠緊密（空隙小于5cm），兩側(cè)底腳使用墊塊支墊牢固。 如基底松軟則安裝時(shí)設(shè)置墊板，防止支撐受荷載下沉，必要時(shí)用混凝土加固基底。

2.2.3 鎖腳：每單元接頭處施作鎖腳錨桿，通過鋼架或型鋼鋼架與錨桿的焊接，將鋼架鎖定到拱墻上。 錨桿打設(shè)，與水平成約45°角傾斜向下，以改善受力狀態(tài)。

2.2.4 連接：法蘭之間對(duì)正，用螺栓連接牢固，鋼架與縱向錨桿焊牢，鋼架與鋼架之間用Φ22 螺紋鋼焊接連成整體，起到整體支護(hù)效果。 縱向連接筋按八字型交錯(cuò)連接成桁架結(jié)構(gòu)，結(jié)點(diǎn)呈不可活動(dòng)絞形式。 此法抗扭性好，利于整體性和穩(wěn)定性的提高。

2.2.5 加楔：在格柵與圍巖間空隙加混凝土預(yù)制楔塊，保證圍巖壓力均勻傳至格柵架上。

2.3 噴射混凝土施工

2.3.1 原材料的要求

水泥：采用不低于32.5# 普通硅酸鹽水泥，使用前做強(qiáng)度復(fù)查試驗(yàn)，其性能符合現(xiàn)行的水泥標(biāo)準(zhǔn)。

細(xì)骨料：采用硬質(zhì)、潔凈的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)大于2.5，使用時(shí)含水率控制在5%-7%。

粗骨料：采用堅(jiān)硬耐久的碎石，粒徑不大于10mm，級(jí)配良好；不得使用含有活性二氧化硅的石料。

水：采用不含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化有害雜質(zhì)的水。

速凝劑：使用前與水泥做相容性試驗(yàn)及水泥凝結(jié)效果試驗(yàn)，其初凝時(shí)間不得大于5min，終凝時(shí)間不得大于10min。摻量根據(jù)初凝、終凝試驗(yàn)確定，一般為水泥用量的5%左右。

2.3.2 濕噴混凝土的施工

噴射機(jī)械安裝好后，先注水、通風(fēng)、清除管道內(nèi)雜物，同時(shí)用高壓風(fēng)吹掃巖面，清除巖面塵埃。

保證連續(xù)上料，嚴(yán)格按施工配合比配料，嚴(yán)格控制水灰比及坍落度，保證料流運(yùn)送順暢。

操作順序：噴射時(shí)先開液態(tài)速凝劑泵，再開風(fēng)，后送料，以凝結(jié)效果好、回彈量小、表面濕潤光澤為準(zhǔn)。

2.3.3 濕噴混凝土技術(shù)控制

（1）攪拌混合料采用容量不小于400L 的強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間不小于2 分鐘。 原材料的稱量誤差為：水泥、速凝劑±2%，砂石±3%；拌合好的混合料運(yùn)輸時(shí)間不得超過2 小時(shí)；混合料應(yīng)隨拌隨用；混合料在運(yùn)輸、存放過程中，嚴(yán)防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，裝入噴射機(jī)前過篩。

（2）混凝土噴射機(jī)具360°靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械手，接近巖面，回彈小，輸送連續(xù)、均勻，技術(shù)性能滿足噴射混凝土作業(yè)要求。

（3）噴射混凝土作業(yè)前，清洗受噴面并檢查斷面尺寸，保證尺寸符合設(shè)計(jì)要求。

（4）噴射混凝土作業(yè)分段分片進(jìn)行。噴射作業(yè)自下而上，先噴格柵鋼架與拱壁間隙部分，后噴兩鋼架之間部分。

（5）噴射混凝土分層進(jìn)行，一次噴射厚度根據(jù)噴射部位和設(shè)計(jì)厚度而定，拱部為5cm-6cm，邊墻為7cm-10cm，后噴一層應(yīng)在先噴一層凝固后進(jìn)行，若在先噴層終凝后或間隔一小時(shí)后噴射，受噴面用水清洗干凈。

（6）嚴(yán)格控制噴嘴與巖面的距離和角度。噴嘴與巖面應(yīng)垂直，有鋼筋時(shí)角度適當(dāng)放偏，噴嘴與巖面距離控制在0.6-1.2m 范圍以內(nèi)。

（7）噴射時(shí)自下而上，即先墻腳后墻頂，先拱腳后拱頂，避免死角，料束呈螺旋旋轉(zhuǎn)軌跡運(yùn)動(dòng)，一圈壓半圈，縱向按蛇形噴射，每次蛇形噴射長度為3-4m。

（8）噴射混凝土在終凝2 小時(shí)后開始灑水養(yǎng)護(hù)，灑水次數(shù)以能保證混凝土具有足夠的濕潤狀態(tài)為度；養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 晝夜，當(dāng)氣溫低于5℃不得噴水養(yǎng)護(hù)。

2.4 鋼筋網(wǎng)施工

隧道鋼筋網(wǎng)預(yù)先在洞外鋼結(jié)構(gòu)廠加工成型。鋼筋類型及網(wǎng)格間距按設(shè)計(jì)要求施作。 鋼筋冷拉調(diào)直后使用，鋼筋表面不得有裂紋、油污、顆粒或片狀銹蝕。 安裝搭接長度為1-2 個(gè)網(wǎng)格，采用焊接。 砂層地段先鋪掛鋼筋網(wǎng)，沿環(huán)向壓緊后再噴混凝土。鋼筋網(wǎng)隨受噴面起伏鋪設(shè)，與受噴面的間隙一般不大于3cm。與錨桿或其它固定裝置連接牢固。 開始噴射時(shí)，縮短噴頭至受噴面的距離，并調(diào)整噴射角度，鋼筋保護(hù)層厚度不得小于5cm。噴射中如有脫落的石塊或混凝土塊被鋼筋網(wǎng)卡住時(shí)，應(yīng)及時(shí)清除。

3 結(jié)語

噴錨支護(hù)在隧道的洞室開挖后，支護(hù)及時(shí)，與圍巖密貼，柔性好，有良好的物理力學(xué)性能。它能侵入圍巖裂隙，封閉節(jié)理，加固結(jié)構(gòu)面和層面，提高圍巖的整體性和自承能力，抑制變形的發(fā)展。在支護(hù)與圍巖的共同工作中，有效地控制和調(diào)整圍巖應(yīng)力的重分布，避免了圍巖松動(dòng)和坍塌，加強(qiáng)了圍巖的穩(wěn)定性。

［1］劉芳均.深基坑噴錨支護(hù)的施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2012(11).

［2］熊恩宇.隧道建設(shè)中關(guān)于噴錨支護(hù)的探討[J].城市建設(shè),2010(36).

［3］莊紀(jì)棟.三車道隧道噴錨支護(hù)施工技術(shù)研究[J].建筑,2011(13).