淺談九景衢鐵路王剛村隧道初期支護施工

趙川波

摘 要：本文結合新建九景衢鐵路王剛村隧道施工實踐，就復雜地質條件下的鐵路隧道初期支護的關鍵工序和技術控制進行了簡要闡述。

關鍵詞：鐵路隧道；初期支護；關鍵工序；技術控制

王剛村隧道位于湖口縣張青鄉王剛村附近，穿越殘丘區，全長284m，進口地面高程51m，出口地面高程為56m。隧道最大埋深70m。全隧道5.9‰上坡。隧道初期支護采用噴錨網為主的支護方式，Ⅳ、Ⅴ級圍巖拱墻設格柵或型鋼鋼架，淺埋、偏壓、斷層破碎帶拱部設超前小導管預注水泥漿加固巖層。隧道進、出口段段全段面設型鋼鋼架。在隧道拱部設置中空錨桿和邊墻設置砂漿錨桿。

1 砂漿錨桿

砂漿錨桿施工工藝流程為：施工準備→布孔→鉆孔→清孔→注入砂漿→插入桿體→加墊板、擰緊螺栓、固定桿→結束.

普通砂漿錨桿采用螺紋鋼筋現場制做，長度根據圍巖狀況及設計確定，系統錨桿呈梅花形布置。砂漿錨桿采用鑿巖機鉆孔，機械配合人工安裝錨桿，水泥砂漿終凝后安設孔口墊板。鉆孔直徑大于錨桿直徑15mm，然后采用砂漿錨桿專用注漿泵往鉆孔內壓注早強水泥漿，砂漿配合比（質量比）砂灰比宜為1：1～1：2，水灰比宜為0.38～0.45），早強水泥采用硫鋁酸鹽早強水泥，并摻早強劑。注漿開始或中途超過30min時應用水潤滑注漿管路；注漿孔口壓力不得大于0.4Mpa；注漿時注漿管要插至距孔底5～10cm處，隨水泥漿的注入緩緩勻速拔出，隨即迅速將桿體插入，錨桿桿體插入孔內的長度不得短于設計長度的95%。

2 中空注漿錨桿

中空注漿錨桿施工工藝流程： 施工準備→布孔→鉆孔→清孔→插入桿體→安止漿塞→漿液配置→注漿→加墊板、擰緊螺栓、固定桿→結束。

鉆孔前根據設計要求定出孔位，鉆孔保持直線并與所在部位巖層結構面盡量垂直，鉆孔直徑φ42mm，鉆孔深度大于錨桿設計長度10cm。中空注漿錨桿施工程序如下：

鉆完孔后，用高壓風吹凈孔內巖屑；將錨頭與錨桿端頭組合，戴上墊片與螺母；將組合桿體送入孔內，直達孔底；將止漿塞穿入錨桿末端與孔口取平并與桿體固緊；錨桿末端戴上墊板，然后擰緊螺母；采用錨桿專用的螺桿式注漿泵往中空錨桿內壓注水泥漿，水泥漿的配合比為： 1：1，注漿壓力為1MPa。

3 噴射混凝土

噴混凝土采用濕噴技術，在洞外由混凝土拌和站拌好，通過混凝土拌和運輸車向洞內送料，空壓機供風。噴射混凝土施工程序：

3.1 原材料要求

砂選用顆粒堅硬、干凈的中、粗砂，符合國家二級篩分標準，細度模數大于2.5，含水率控制在5-7%；碎石選用堅硬耐久、最大粒徑不大于15mm的碎石；水泥用普通硅酸鹽水泥；使用的外加劑主要有減水劑、防水劑、速凝劑、膨脹劑及硅粉等。

減水劑的主要作用是減少混凝土的用水量，提高早期強度，由于濕噴混凝土坍落度指標的要求，使水灰比較大，這樣水泥水化后多余的水要蒸發，使噴層出現“干裂”現象，從而降低了噴層強度和抗滲性，因此在拌和混凝土時一般要摻入高效減水劑提高其和易性和流動性；防水劑在混凝土拌和物中能與水泥的水化產物作用生成不溶性凝膠，阻塞混凝土的毛細管道；速凝劑在使用前，要做與水泥的相容性試驗及水泥凈漿凝結效果試驗，使用中初凝時間應小于5min，終凝時間小于10min。

3.2 濕噴混凝土的施工方法

根據設計要求和地質圍巖狀況，噴射混凝土分為：素噴、錨噴、格柵聯合錨網噴，均采用濕噴作業技術。采用濕噴工藝可以減小回彈量及數量，減少環境污染，并保證噴射砼物理材質要求。

① 混凝土噴射機安裝調試好后，在料斗上安裝振動篩，以避免超粒徑骨料進入噴射機；噴射前首先要對巖面進行修整，清除松動巖塊，對個別欠挖突出部分進行鑿除、對個別超挖部分用噴射混凝土噴混補平；檢查噴射機工作是否正常；要進行噴射試驗，一切正常后可進行混凝土噴射工作。

② 混凝土噴射送風之前先打開計量泵（此時噴嘴朝下，以免速凝劑流入輸送管內）；送風后調整風壓，控制在0.45～0.7Mpa之間，若風壓過小，粗骨料則沖不進砂漿層而脫落，風壓過大將導致回彈量增大。可按混凝土回彈量大小、表面濕潤易粘著力度來掌握。

③噴射混凝土分二次完成，即初噴和復噴。噴射料由洞外的混凝土拌和站拌和，混凝土輸送車運輸。

④ 初噴在出砟、刷幫、找頂后進行，噴射混凝土厚度4cm，及早快速封閉圍巖。

復噴是在初噴混凝土層及加固后的圍巖保護下，完成立拱架、掛網、錨桿工序的作業后進行。

⑤ 噴射混凝土分段、分片、分層進行，由下向上，從無水、少水向有水、多水地段集中，多水處安放導管將水排出。施噴時噴頭與受噴面基本垂直，距離保持1.5～2.0m。設格柵鋼架時，鋼架與巖面之間的間隙用噴射混凝土充填密實，噴射順序先下后上對稱進行，先噴鋼架與圍巖之間空隙，后噴鋼架之間，鋼架應被噴射混凝土所覆蓋，保護層不得小于4cm。噴前先找平受噴面的凹處，再將噴頭成螺旋形緩慢均勻移動，每圈壓前面半圈，繞圈直徑約30cm，力求噴出的混凝土層面平順光滑。一次噴射厚度控制在拱部不得超過6cm，邊墻不得超10cm，噴射回彈物不得重新用作噴射混凝土材料。新噴射的混凝土按規定灑水養生。

⑥ 回彈量的多少取決于混凝土的稠度、速凝劑的使用、噴射技術骨料級配及噴射距離、角度等多種因素。施工時要將邊墻部分回彈率控制在15%以內，拱部回彈率控制在20%以下。施工前制定相應的作業指導書并在施工中根據實際情況不斷完善。

4 鋼筋網施工

鋼筋網按照設計要求加工成方格網片，縱橫鋼筋相交處可點焊成塊。鋼筋網一般在初噴混凝土終凝之后安設，施工時運至工作面進行敷設，網片要緊貼初噴面，混凝土保護層厚度必須滿足設計要求。網片與網片間、網片與錨桿間要焊接牢固。

鋼筋必須經試驗檢測性能合格；使用前要作鋼筋除銹和去污處理；鋼筋網節點與錨桿間采用電焊焊接牢固，網片間用鐵絲扎緊或焊接，在噴射作業時不得走動；鋼筋網鋪設隨混凝土初噴面起伏，并與壁面接觸密實；復噴混凝土后，將鋼筋網完全覆蓋，鋼筋網不得外露，而且要有4cm厚保護層。復噴后噴混凝土面應平整、圓順。

5 格柵鋼架施工

洞身Ⅳ級圍巖一般支護采用格柵鋼架錨噴支護，Ⅳ級加強以及Ⅴ級圍巖采用采用工字鋼拱架支護。拱架支撐施工工藝流程：初噴→中線標高測量→清除底腳浮渣→安裝拱架→隱蔽工程檢查驗收→復噴混凝土。

拱架支撐在洞外按設計加工成型，洞內安裝在初噴混凝土之后進行，與定位系筋、錨桿聯接。鋼支撐間設縱向連接筋，拱架支撐間以噴混凝土噴平。拱架支撐拱腳安放在牢固的基礎上，架立時垂直隧洞中線，鋼架背后必須用噴射混凝土噴實。

5.1 現場加工制作

拱架支撐按設計要求預先在洞外結構件廠加工成型。先將加工場地用C15混凝土硬化，按設計放出1：1的加工大樣。放樣時根據工藝要求預留焊接收縮余量及切割的加工余量。將格柵鋼筋冷彎成形，要求尺寸準確，弧形圓順。

5.2 拱架支撐架設工藝要求

為保證拱架支撐設在穩固的地基上，施工中在拱架支撐基腳部位預留0.15～0.2m原地基；架立拱架支撐時挖槽就位，軟弱圍巖地段在拱架支撐基腳處設鎖腳錨桿和墊槽鋼以增加基底承載力。

拱架支撐平面垂直于隧道中線，傾斜度不大于2°。拱架支撐的任何部位偏離鉛垂面不大于5cm。

為保證拱架支撐的穩定性、有效性，兩拱腳處和兩邊墻腳處加設鎖腳錨桿或鎖腳鋼管，鎖腳錨桿由2～4根錨桿組成，鎖腳鋼管采用φ50鋼管。拱架支撐按設計位置安設，在安設過程中，當拱架支撐和初噴層之間有較大間隙時設騎馬墊塊，鋼支撐與圍巖（或墊塊）之間的間隙不大于50mm。

為增強拱架支撐的整體穩定性，將拱架支撐與錨桿聯接在一起。沿鋼支撐設直徑為ф22mm的縱向連接鋼筋，環向間距為1m，內外側交叉布置。

拱架支撐架立后盡快噴混凝土，并將拱架支撐全部覆蓋，使拱架支撐與噴混凝土共同受力。噴射混凝土先從拱腳或墻腳處向上噴射以防止上部噴射料虛掩拱腳（墻腳）不密實，造成強度不夠，拱腳（墻腳）失穩。

6.結語

通過對以上關鍵工序進行了嚴格的技術控制，九景衢鐵路王剛村隧道初期支護施工合格率100%，完全滿足了設計要求。