鐵路隧道工程支護及襯砌施工工藝

劉 超

（中鐵十九局集團第六工程有限公司，江蘇無錫 214100）

1 工程概況

新建張呼客專站鐵路全長45.054 km，設計時速250 km/h，全線采用有砟軌道，本標段起訖里程DK122+500—DK167+550。甲壩子隧道長3186 m，起訖里程DK122+838—DK126+024，最大埋深56 m，隧道進口至DK123+450、DK123+450 至出口分別為11.6‰和3‰的單面上坡。

2 初期支護施工方法及工藝

2.1 砂漿錨桿

通常情況下，砂漿錨桿使用風動鑿巖機或錨桿鉆機進行鉆孔作業，利用機械配合人工的方式完成錨桿安裝，待水泥砂漿鐘凝后再安設孔口墊板。鉆孔直徑以15 mm 為宜，但其直徑要略大于錨桿直徑，向鉆孔內部使用砂漿錨桿專用注漿泵壓注早強水泥漿。砂漿配合比：水灰比0.38～0.45，砂灰比1∶1～1∶2。

一般而言，施工單位使用的早強水泥通常選擇硫鋁酸鹽早強水泥，并按照實際需求摻入部分早強劑。注漿開始后每30 min 使用水潤滑注漿管路，同時保證注漿孔口壓力小于0.4 MPa；注漿管底位置在距離孔底5～10 cm 處，并隨水泥漿的注入緩慢勻速拔出，拔出過程中及時插入錨桿桿體，插入孔內長度應超過設計長度的95%；在孔口不溢出砂漿后，拔出桿體進行重新注漿。重復上述步驟，直至有砂漿溢出且達到設計要求和相關標準為止。

2.2 中空錨桿

進行中空錨桿施工鉆孔時，通常使用錨桿臺車：鉆孔前，施工人員應結合設計要求和現場實際先定位孔位，施工時要保證鉆孔呈直線，還要保證鉆孔與所在部位巖層結構面垂直，中空錨桿鉆孔直徑42 mm，鉆孔深度比錨桿設計長度長10 cm。中空注漿錨桿施工程序如下：

（1）鉆孔完成后，先使用高壓風將孔內的巖土碎屑吹凈，對錨頭和錨桿端頭進行組合，墊上墊片，戴好螺母。

（2）將組合好的組合桿體緩慢送入孔內，直達孔底，在錨桿末端穿入止漿塞，使其與孔口保持平行后對桿體進行緊固。

（3）將墊板戴在錨桿末端，擰緊螺母，借助錨桿專用螺桿式注漿泵將中空錨桿內部的水泥漿壓住。

（4）水泥漿需邊拌和邊使用，注漿壓力控制在1.2 MPa 左右，水泥漿的配合比1∶0.3～1∶0.4 為宜。

2.3 噴射混凝土

濕噴技術是混凝土噴射常用技術。混凝土拌和站在洞外指定區域完成拌和，借助攪拌運輸車將混凝土料送至洞內，整個過程需要空壓機供風。圖1 為混凝土噴射施工程序示意。

圖1 噴射混凝土施工程序示意

安裝好混凝土噴射機并完成調試后，還需將振動篩安裝在料斗上，防止超粒徑骨料進入噴射機。噴射作業前，要提前修整巖石表面，對松動的巖塊進行清理，鑿除個別欠挖突出部分，并用噴射混凝土噴射補平超挖部分。此外，還需對巖石表面使用高壓水進行沖洗，若巖層具有雨水易潮解的特性，則改用高壓風進行清掃。還需對噴射機進行檢查，在進行噴射試驗且取得既定效果后，才可對后續的混凝土進行噴射施工。

計量泵要在混凝土噴射送風前提前打開，避免因混凝土拌和物短時間高壓涌入造成速凝劑環噴射孔堵塞。開始送風后需對風壓進行監測，風壓太大會讓回填量在短時間內增大，風壓太小會導致粗骨料因無法沖進入砂漿層而中途脫落，因此，盡可能將風壓控制在0.15～0.2 MPa，具體壓力可根據混凝土回彈量的大小和表面濕潤易粘著力度以及現場實際需求進行調整控制。

為確保混凝土的質量與厚度，噴射分初噴和復噴兩步進行。其中，初噴要在完成刷幫、找頂后進行，混凝土噴射厚度要控制在4～5 cm，圍巖做完后應盡早封閉，放炮后應安排專人噴護；復噴即基于初噴基礎，完成立拱架、掛網、錨桿工序后進行的作業。

2.4 鋼筋網施工

（1）鋼筋網施工工藝流程：下料→調直→除銹、去油污→焊接→運輸→安裝。

提前按設計將鋼筋網加工成方格網片，并用焊接縱橫鋼筋相交位置。完成混凝土初噴和錨桿作業后才能安設鋼筋網，施工時提前將既定鋼筋網運送至工作面再進行敷設，網片要與初噴面保持緊密貼合狀態，且保證混凝土保護層厚度達標。

（2）對網片、錨桿進行牢固焊接。施工中使用的鋼筋要保證性能達標且經過試驗檢測；使用鋼筋網前要提前除銹和去污；借助電焊焊接鋼筋網節點與錨桿，網片和網片可通過焊接方式連接，也可通過鋼絲扎緊；鋪設時鋼筋網會隨混凝土初噴面呈現出不同的起伏態勢，此時要保證其緊密接觸壁面；復噴作業完成后，要求鋼筋網被完全覆蓋，表面無裸露的鋼筋網，且上方要存在3～5cm 的保護層。復噴后要保證噴面平整[1-2]。

2.5 格柵/工字鋼拱架施工

該項施工中工字鋼拱架和格柵鋼架是最主要的兩種支撐形式，不論哪種形式，都要按照設計在洞外完成加工，且都要在初噴混凝土后才能安裝，并與定位系筋和錨桿相連。鋼支撐間設有縱向連接筋，用混凝土填平拱架支撐間的空隙。在施工場地相對牢固的基礎上安放拱架與拱腳，架立時要保證其與隧洞中線垂直。拱架支撐和圍巖間的間隙若超過標準或太大，則需在增加墊塊的基礎上噴填噴混凝土，之后再進行人工整平。

3 結構襯砌施工方法及工藝

待圍巖與初期支護的變形相對穩定、監控側臉數據顯示位移率明顯減緩、拱腳與拱頂收斂值相對下沉分別小于0.2 mm/d和0.15 mm/d 后，才能進行混凝土的二次襯砌。隧道二次襯砌施工全部使用整體式液壓襯砌臺車。施工用混凝土由自動計量拌和站集中供應，攪拌運輸車運送，通過混凝土輸送泵入模。襯砌時要注意埋設回填注漿的預埋鍍鋅管及其他附屬設施的預埋件。完成洞口二次襯砌后適時開始洞門施工。

3.1 襯砌臺車

采用整體式液壓襯砌臺車對隧道進行二次襯砌施工，襯砌臺車定位借助水準儀和經緯儀完成，每個作業面需至少配備1臺長12 m 的全斷面液壓襯砌臺車，也可以按照實際需要進行調整。

3.2 混凝土澆筑與運輸

拌和完成的混凝土用專用運輸罐車運送。但需注意，整個運輸過程要確保混凝土具有良好易性，保證坍落度損失處于在最小狀態，不影響混凝土澆筑和搗實，同時還要避免出現漏漿、離析問題，一旦發現混凝土存在漏漿或離析問題，送入泵之前啟動罐車重新進行拌和，在最大程度保證混凝土入模時的質量。

采用HBT60 輸送泵進行混凝土入模作業。在模板臺車就位且完成擋頭板的安設后，便可開始灌注混凝土。但要提前在鋼模板臺車外表涂抹脫模劑，減少脫模時的粘力[3-5]。

灌注混凝土時，需先從臺車模板最下排的工作窗口開始灌注，在灌注至與工作窗口平齊時關閉，再從第二排工作窗口灌注，以此類推，最后在拱頂輸料管位置關閉閥門，做好封頂。

主要考慮模板臺車自振系統，少數部位可用插入式搗固棒輔助，模板臺架施工時采用插入式搗固捧振搗，使用插入式振搗棒遵循“快插慢拔”原則。分層灌注混凝土的層厚不宜超過振動棒長的1.25 倍，插入下層應超過5 cm，振搗時間10～30 s。振搗棒應等距離插入，均勻搗實全部混凝土，前后兩次作用范圍應相互重疊，避免漏搗和過搗。表1 為混凝土灑水養護規定。

表1 混凝土養護規定

4 結語

綜上所述，隧道的施工安全與后期使用安全取決于隧道支護及襯砌的施工質量，本文以具體工程為實例，對鐵路隧道工程的支護及襯砌施工工藝進行解析，希望可為同類施工提供參考。