公路隧道初期支護(hù)施工淺析

鄭思西

摘 要：初期支護(hù)是采用“新奧法”開(kāi)挖隧道時(shí)穩(wěn)定圍巖、保證施工安全的重要措施，是隧道施工的最重要內(nèi)容之一。本文介紹了公路隧道初期支護(hù)的施工方法及步驟，指出了施工質(zhì)量及安全控制要點(diǎn)，為隧道初期支護(hù)施工提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道；初期支護(hù)；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

目前，公路隧道初期支護(hù)多采用錨桿、鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土（有時(shí)加鋼支撐）的組合設(shè)計(jì)，根據(jù)隧道圍巖級(jí)別及其松弛情況，通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)，獲取圍巖及支護(hù)的應(yīng)力、變形參數(shù)，適時(shí)調(diào)節(jié)初期支護(hù)參數(shù)。

初期支護(hù)是”新奧法”開(kāi)挖隧道時(shí)的核心措施，其工藝復(fù)雜，內(nèi)容繁多，施工人員的熟練程度、施工工藝的機(jī)械化程度、施工材料的質(zhì)量等因素，直接影響著施工質(zhì)量和安全。以下內(nèi)容為作者對(duì)公路隧道施工實(shí)踐的總結(jié)，探討了隧道初期支護(hù)的施工質(zhì)量及安全控制要點(diǎn)。

1 隧道初期支護(hù)施工方法及步驟

1.1 初噴砼與錨桿施工

隧道掌子面開(kāi)挖完畢后，應(yīng)立即施作初噴砼。砼初噴之前，要做好巖面的找頂、清危和局部滲漏水的引排工作。初噴支護(hù)的施作時(shí)間十分重要，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初噴一般應(yīng)在爆破后2h～3h內(nèi)完成，砼初噴厚度應(yīng)在3cm～5cm。噴射砼作業(yè)采用分段、分塊，先墻后拱、自下而上的順序進(jìn)行；噴射作業(yè)時(shí)，噴嘴做反復(fù)緩慢的螺旋形運(yùn)動(dòng)，螺旋直徑約20cm～30cm，以保證混凝土噴射密實(shí)；同時(shí)掌握風(fēng)壓、水壓及噴射距離，減少混凝土的回彈量。隧道系統(tǒng)錨桿多采用φ2.5cm×0.5cm中空注漿錨桿，不同等級(jí)的圍巖采用不同的長(zhǎng)度和縱、環(huán)向間距布置。錨桿鉆孔采用人工手持式風(fēng)鉆造孔。鉆孔技術(shù)要求為：孔徑3.8cm～4.2cm，開(kāi)口偏差小于0.5cm，方向偏差小于2%，孔深比錨桿插入部分長(zhǎng)3cm～5cm。安裝錨桿采取人工錘擊方式，將錨桿插入孔內(nèi)距孔底3cm～5cm處。桿體插入后，在孔口安裝止?jié){塞和錨墊板。錨桿注漿采用專用注漿機(jī)，注漿壓力控制在0.5MPa～1.0MPa，并注意隨時(shí)排除孔中空氣。

1.2 鋼筋網(wǎng)與鋼支撐施工

鋼筋網(wǎng)多采用冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)間是在砼初噴和錨桿安裝之后。鋼筋網(wǎng)要緊貼初噴混凝土表面，避免二次噴射時(shí)出現(xiàn)顫動(dòng)。如果設(shè)置了型鋼或格柵鋼拱架，鋼筋網(wǎng)片應(yīng)與型鋼或格柵鋼拱架頂面緊密連接。多層掛網(wǎng)時(shí)，應(yīng)分層掛網(wǎng)，分層噴射。

鋼支撐主要有型鋼拱架、格柵拱架兩種形式。型鋼拱架采用型鋼分節(jié)段加工彎制，再用連接鋼板通過(guò)螺栓連接。格柵拱架是采用螺紋鋼筋分節(jié)段加工焊接成空間格柵結(jié)構(gòu)，再用連接鋼板通過(guò)螺栓連接。鋼支撐應(yīng)先在隧道外分節(jié)段加工成型，在初噴砼完成之后進(jìn)行安裝，安裝時(shí)與定位鋼筋和錨桿聯(lián)接。鋼拱架在安裝前要檢驗(yàn)焊接質(zhì)量，安裝時(shí)要檢驗(yàn)鋼支撐的間距、垂直度是否符合要求。另外，鋼支撐在安裝時(shí)，如果與初噴混凝土之間有較大的間隙，應(yīng)設(shè)置硬質(zhì)墊塊，鋼支撐安裝好后要盡快噴射混凝土覆蓋，以便共同受力。

1.3 噴射混凝土

噴射混凝土的一般流程為混凝土拌合→篩網(wǎng)過(guò)篩→濕噴式混凝土噴射機(jī)噴射→添加速凝劑。噴射砼施工前要加強(qiáng)對(duì)原材料的質(zhì)量控制。水泥在使用前必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。速凝劑在使用前要做水泥適應(yīng)性試驗(yàn)及速凝效果試驗(yàn)，保證混凝土在5分鐘內(nèi)初凝，10分鐘內(nèi)終凝；速凝劑容易受潮失效，所以實(shí)驗(yàn)前后要對(duì)其進(jìn)行密封保存。

噴射混凝土的主要機(jī)具是混凝土噴射機(jī)。拌料前，要檢查攪拌機(jī)是否處于正常工作狀態(tài)，并確定運(yùn)輸車(chē)已經(jīng)到位。進(jìn)行噴射前，要清潔巖面，將圍巖（或初噴砼）表面的粉塵、巖屑除去。噴射機(jī)工作風(fēng)壓要控制在0.2MPa～0.4MPa；噴射距離應(yīng)控制在0.8m～1.2m，噴嘴方向要與巖面保持垂直，噴嘴的移動(dòng)軌跡一般應(yīng)呈螺旋狀。噴嘴移動(dòng)速度要慢，使混凝土堆積，并逐塊擴(kuò)大噴射范圍。噴射砼作業(yè)采用分段、分塊，先墻后拱、自下而上的順序進(jìn)行。噴射到鋼筋網(wǎng)部位時(shí)，要使噴嘴靠近鋼筋，噴射角度應(yīng)適當(dāng)偏移，混凝土要把鋼筋網(wǎng)完全覆蓋；噴射拱架時(shí)，要先填實(shí)拱架與圍巖間的空隙，再?gòu)墓凹苤車(chē)鷩娚涞焦凹苤g。混凝土噴射作業(yè)完成后，要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2 施工注意事項(xiàng)

2.1 噴射混凝土的配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化

噴射混凝土的主要原材料有砂、石、水泥、液體速凝劑等。由于噴射混凝土工藝的復(fù)雜性和特殊性，其配制比普通混凝土的配制要復(fù)雜。噴射混凝土的配合比，要根據(jù)《錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范》、施噴設(shè)備參數(shù)、初噴厚度、實(shí)際噴射強(qiáng)度、工作性、回彈率等因素確定，最終配出的混凝土樣還要進(jìn)行試噴，并根據(jù)試噴結(jié)果對(duì)配合比進(jìn)行修改和優(yōu)化。

評(píng)定混凝土的抗壓強(qiáng)度時(shí)，取混凝土樣品10份，按照Rn-K1Sn≥0.9R，Rmin≥K2R的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行評(píng)定，其評(píng)定值滿足要求時(shí)則認(rèn)為該批次噴射砼抗壓強(qiáng)度達(dá)到要求；達(dá)不到要求時(shí)則要修改參數(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化配合比。另外，配制混凝土?xí)r，要注意原材料稱量的準(zhǔn)確性；砼拌制應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，時(shí)間不少于90s。

2.2 噴射混凝土?xí)r的注意事項(xiàng)

噴射機(jī)啟動(dòng)時(shí)，為避免供料不均勻，應(yīng)先送風(fēng)再開(kāi)機(jī)，待機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)之后再送料；噴射結(jié)束后，為避免材料浪費(fèi)，應(yīng)先停止送料、再停機(jī)關(guān)風(fēng)；機(jī)器完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，應(yīng)盡早除去噴射機(jī)內(nèi)的混合料，以免混合料結(jié)塊堵塞機(jī)器和導(dǎo)管。上料前，要先進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，若出現(xiàn)噴嘴不出風(fēng)，表明輸料管可能已被堵塞；若出現(xiàn)噴嘴風(fēng)壓不足，則表明出料口可能已被堵塞；若噴出的混合料呈霧狀，則表明機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

若出現(xiàn)導(dǎo)管堵塞現(xiàn)象，要用噴淋設(shè)施進(jìn)行清理，操作時(shí)要注意噴淋設(shè)施不能正面對(duì)人，避免發(fā)生傷人事故。潮噴法作業(yè)時(shí)，應(yīng)用噴淋設(shè)施在施工區(qū)域噴水以減少粉塵，防止粉塵擴(kuò)散；作業(yè)時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整砂石料的含水率來(lái)降低粉塵濃度，最適宜的含水量是5%～7%；在噴淋水環(huán)到出口之間接管，增加水和料的混合時(shí)間，可以使水與料充分混合，進(jìn)而減少粉塵的產(chǎn)生；另外，加強(qiáng)通風(fēng)也是控制粉塵的途徑之一。

分層噴射時(shí)，要求每一層的噴射必須連續(xù)均勻，第一層噴射時(shí)要掌握好厚度，過(guò)薄則粗顆?？赡軣o(wú)法黏附，過(guò)厚則會(huì)出現(xiàn)下墜現(xiàn)象。如果隧道巖面不平，初噴時(shí)要噴平巖面。為保證安全，施工時(shí)噴射機(jī)要放置在圍巖穩(wěn)定的地段，進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的人員都要佩戴安全防護(hù)用具，尤其是操作噴射機(jī)的工人，要穿戴全套的工作服，并佩戴防護(hù)眼罩、防塵口罩和乳膠手套；施工現(xiàn)場(chǎng)要注意通風(fēng)良好。

2.3 施工現(xiàn)場(chǎng)安全保障措施

隧道初期支護(hù)施工時(shí)，要制定并嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)安全保障措施。

施工前要組織施工人員進(jìn)行詳細(xì)的安全技術(shù)交底；作業(yè)前，施工人員要穿戴防護(hù)用品，施工機(jī)具要配備完善的安全防護(hù)設(shè)施；施工過(guò)程中，安全管理人員要及時(shí)跟蹤進(jìn)行安全檢查：施工前，要對(duì)施工機(jī)具進(jìn)行全面檢查，保持機(jī)具完好率，避免機(jī)具帶病作業(yè)；清理浮石時(shí)務(wù)必徹底；錨桿作業(yè)時(shí)，要密切關(guān)注圍巖的狀態(tài)，避免施工過(guò)程中突然剝落、坍塌；搬運(yùn)拱架前，要檢查拱架是否綁扎牢固；連接鋼支撐時(shí)，要盡量使拱架與錨桿緊密連接，拱腳處及時(shí)施作鎖腳錨桿；高空作業(yè)時(shí)，要配備相關(guān)的安全防護(hù)設(shè)施，避免出現(xiàn)墜落事故；施工現(xiàn)場(chǎng)要設(shè)置必要的安全警示標(biāo)牌、標(biāo)志；作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)備好防火、防塵、防爆等設(shè)施。

隧道施工尤其不能忽略洞內(nèi)照明，施工現(xiàn)場(chǎng)要在合適的位置設(shè)置照明燈，在危險(xiǎn)潮濕場(chǎng)所，應(yīng)給工人配備手持照明燈具，所有照明燈具的電壓都要符合要求。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，公路隧道施工過(guò)程中，初期支護(hù)施工是十分重要的一環(huán)，所以，在初期支護(hù)施工時(shí)，必須根據(jù)具體的圍巖條件，制定相應(yīng)的施工方案。施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，對(duì)錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼支撐、噴射混凝土等關(guān)鍵工序進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)控制。另外，由于業(yè)內(nèi)對(duì)公路隧道支護(hù)理論和施工方法的研究仍然有限，目前的有關(guān)支護(hù)理論與施工水平尚有不足，這些都要求工程界的技術(shù)人員共同努力，研究更先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)，以提高我國(guó)公路隧道的總體設(shè)計(jì)與施工技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]胡維維.隧道初期支護(hù)施工技術(shù)探討[J].科技與企業(yè)，2012，27（3）：31-33.endprint