隧道工程初期支護(hù)施工技術(shù)探究

崔敬龍

（中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，天津 300000）

大量工程實(shí)例表明，在隧道工程施工建設(shè)中，科學(xué)合理地應(yīng)用初期支護(hù)施工技術(shù)，對保證隧道工程施工質(zhì)量有重要意義，同時也是降低安全事故發(fā)生概率的主要途徑。在實(shí)際施工中，需要根據(jù)隧道工程的實(shí)際情況，選擇與之相適的支護(hù)技術(shù)，才能滿足實(shí)際需求，但我國對這方面的研究還有待進(jìn)一步深入。因此，本文基于工程實(shí)例，深入分析了隧道工程初期支護(hù)施工技術(shù)。

一、案例分析

蒙華鐵路王家灣隧道進(jìn)口里程DK266+945，出口里程DK274+233，全長7288m，為單洞雙線隧道，最大埋深220m，最小曲線半徑2000m，隧道縱坡為人字坡，坡度及坡長依次為5‰/7205m，-4‰/83m。鐵路等級：I級。正線數(shù)目：雙線。設(shè)計(jì)行車速度：120公里/小時。限制坡度：浩勒報吉至納林河6‰；納林河至三門峽段重車方向6‰，輕車方向13‰。最小曲線半徑：2000mm。牽引種類：電力。機(jī)車牽引種類：HXD系列。牽引質(zhì)量：10000噸，部分5000噸。到發(fā)線有效長：1700m。

二、初期支護(hù)施工原理

所謂初期支護(hù)，指的是通過錨桿和噴射混凝土的方式，來對隧道圍巖進(jìn)行加固，同時如果必要還可以配合鋼筋網(wǎng)、拱架等支護(hù)方式進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。大量實(shí)例表明，通過初期支護(hù)，既可以良好地承受圍巖變形，而且還能大幅度提升隧道圍巖的強(qiáng)度和硬度，進(jìn)而保證隧道工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和質(zhì)量，以達(dá)到提升隧道工程施工質(zhì)量的目的。錨噴支護(hù)方法主要應(yīng)用在Ⅲ類硬巖至Ⅴ類圍巖支護(hù)過程中，但在較軟弱破碎嚴(yán)重的Ⅲ類軟巖至Ⅰ類圍巖支護(hù)中應(yīng)用時，支護(hù)效果則比較差。在具體施工建設(shè)中，當(dāng)隧道開挖完成后，就需要立即進(jìn)行噴錨支護(hù)，保證隧道工程施工中人員和機(jī)械設(shè)備的安全性。避免隧道圍巖發(fā)生過度變形，而產(chǎn)生松動掉落。通過長期支護(hù)，則可以大幅度提升隧道圍巖的力學(xué)性能。隧道鐵路工程也越來越多，和普通鐵路工程相比，隧道鐵路工程的難度更大，對支護(hù)施工質(zhì)量提出了更高的要求。

三、初期支護(hù)施工技術(shù)在隧道工程施工中的具體應(yīng)用

（一）噴射混凝土支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

就案例工程而言，在初期支護(hù)中應(yīng)用濕噴混凝土施工技術(shù)，機(jī)械采用濕噴機(jī)械手。噴射混凝土強(qiáng)度等級為C25,厚度 12m～28cm,在Ⅳ（A）～Ⅴ（B）型襯砌結(jié)構(gòu)拱墻噴射混凝土摻和合成纖維，摻量為0.9kg/m3。濕式噴射混凝土施工工藝圖如圖1所示：

圖1 濕式噴射混凝土施工工藝圖

在案例工程初期支護(hù)混凝土配制時采用了普通硅酸鹽水泥，砂的含泥量控制在2%下，細(xì)度模數(shù)則要控制在2.5以上，碎石的標(biāo)準(zhǔn)為：粒徑在5mm～10mm的連續(xù)級配，在水資源選擇時，要盡量選擇純凈無雜質(zhì)的純凈水，要通過3～5次試驗(yàn)，確定最佳的混凝土配合比。配制混凝土?xí)r，必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)配比進(jìn)行配制，以保證隧道工程初次襯砌的質(zhì)量。配合比和混凝土攪拌的均勻性，要定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。在混凝土噴射前要對隧洞工程目前實(shí)際情況進(jìn)行全方位調(diào)查分析，控制開挖深度在標(biāo)準(zhǔn)范圍中，發(fā)現(xiàn)超挖部分、開裂部分、破碎部分要先清理，并用高壓水沖洗巖面。提高混凝土和圍巖黏結(jié)的力度，確保隧道工程初期支護(hù)施工質(zhì)量，為后期施工提供便利的條件。

在具體噴射過程中，噴頭距離隧道巖面的距離要控制在0.6m～1.0m,而且噴頭要盡量和巖面垂直，而在進(jìn)行初期支護(hù)鋼架和鋼筋網(wǎng)支護(hù)時，噴頭略微傾斜，但傾斜度不能超過30°。在具體噴射過程中，為最大限度地保證支護(hù)效果，要遵循先進(jìn)行邊墻澆筑，然后進(jìn)行隧道拱部澆筑的方法。在案例工程混凝土噴射混凝土?xí)r，采用了分段分區(qū)澆筑的方法。在具體噴射過程中，確保噴頭時刻做圓周運(yùn)動，避免發(fā)生噴射不均勻的現(xiàn)象，后一圈噴射范圍要蓋過前一圈30%～40%進(jìn)行螺旋狀噴。同時，噴嘴運(yùn)行的螺旋直徑要控制在20cm～30cm之間，確?；炷羾娚涞馁|(zhì)量和密度。在具體噴射過程中，還要對隧道內(nèi)部的分壓、水壓和噴射距離等進(jìn)行全面控制，減少回彈量。在案例隧道工程噴射中，共分兩次進(jìn)行，第一次混凝土噴射厚度要控制在5cm以上，在一層噴射完成60min后，才能進(jìn)行第二次噴射。第二次噴射120min以后，方可進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間要控制在7d～15d以上。

（二）鋼筋網(wǎng)支護(hù)施工技術(shù)

在進(jìn)行鋼筋網(wǎng)支護(hù)時，要根據(jù)按照實(shí)際情況，選擇與之相適的鋼筋網(wǎng)。就案例工程而言，在鋼筋網(wǎng)施工中，直徑為6mm網(wǎng)眼規(guī)格為25×25cm和直徑為8mm網(wǎng)眼規(guī)格20×20cm兩種型號的鋼筋材料。在加工棚分塊預(yù)制成鋼筋網(wǎng)片時，可進(jìn)行洞內(nèi)鋪掛，鋼筋網(wǎng)要設(shè)置在混凝土鋪設(shè)2cm厚的位置，把鋼筋網(wǎng)和系統(tǒng)錨桿進(jìn)行固定。通常情況下，鋼筋網(wǎng)和混凝土噴射面的間隙要控制在3cm～5cm之間，而且保護(hù)層厚度要控制在2cm以上，在保護(hù)層上搭設(shè)1～2個網(wǎng)格，開始噴射時，要盡量縮短噴頭到噴射面的距離，最大限度上提升混凝土密實(shí)度。

（三）組合中空錨桿

中空錨桿結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 中空錨桿結(jié)構(gòu)圖

1.施工準(zhǔn)備

在施工前，要根據(jù)隧道工程實(shí)際情況和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)生產(chǎn)廠家直接訂購注漿錨桿，同時還要進(jìn)行科學(xué)合理的相關(guān)試驗(yàn)，確定泥漿的配比量，從根本上保證支護(hù)的質(zhì)量和效果，確保后期施工能順利進(jìn)行。

2.測量放樣、鉆機(jī)就位

在開孔前，還對鉆孔的具體位置進(jìn)行科學(xué)合理放樣測量，并進(jìn)行固定標(biāo)記，防止被移動，開孔偏差和設(shè)計(jì)偏差要控制在6cm～8cm之間，而錨桿孔的孔軸方向要盡量和施工圖紙相互一致。測量放樣的次數(shù)要控制在3～5次，然后計(jì)算測量平均值，作為鉆機(jī)就位的實(shí)際數(shù)值。

3.成孔

成孔是中空錨桿支護(hù)施工工藝的主要環(huán)節(jié)，成孔的質(zhì)量直接決定了中空錨桿施工的整體質(zhì)量，需要高度控制，才能最大限度上保證建筑工程施工質(zhì)量。就案例工程而言，在實(shí)際施工建設(shè)中，為有效提升施工質(zhì)量和效率，采用錨桿鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔，在具體鉆孔時要通過測斜儀來控制鉆孔的傾斜角度，避免發(fā)生鉆孔傾斜和倒塌的現(xiàn)象發(fā)生。先用短鉆桿進(jìn)行沖孔，確認(rèn)無誤后再用長鉆桿鉆到設(shè)計(jì)深度。實(shí)際鉆孔過程時，要對鉆孔的位置、鉆孔方向、成孔直徑等進(jìn)行全方位控制，當(dāng)鉆孔完成還要進(jìn)行檢查，確認(rèn)符合質(zhì)量后，再進(jìn)行清孔。

（四）藥包錨桿

不同初期支護(hù)施工技術(shù)施工工藝和施工方案也不盡相同。在具體應(yīng)用時，要先對隧道工程實(shí)際情況，選擇最佳的初期支護(hù)技術(shù)，才能有效保證隧道工程施工質(zhì)量。藥包錨桿施工工藝如圖3所所示：

圖3 藥包錨桿施工工藝圖

1.測量放樣

按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確放出錨桿孔位，采用風(fēng)動鉆巖機(jī)鉆孔。系統(tǒng)錨桿實(shí)際放樣時允許偏差±5cm。鉆孔深度嚴(yán)格控制，保證錨桿外露100mm，以便與鋼架焊接。

2.清除孔內(nèi)殘留物

防止藥包送入過程中被阻，通過高壓風(fēng)對鉆孔進(jìn)行清理，為保證支護(hù)效果，在清孔過程中，嚴(yán)禁采用高壓水進(jìn)行清孔，避免發(fā)生塌孔等質(zhì)量通病。當(dāng)清孔完成后，還要對鉆孔的質(zhì)量、直徑等指標(biāo)進(jìn)行全方位檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。避免藥包送入過程中發(fā)生藥包被阻礙問題。

3.藥包送入

為避免藥卷包在浸水時發(fā)生被水浸濕，而影響藥包錨桿施工質(zhì)量，因此在浸入水前，要在前上端扎3個小孔，孔徑要控制在1mm左右，浸水時間控制在1～1.5分鐘之間，小孔不冒泡即浸水結(jié)束，這時即可將浸好水的藥卷包裝入孔眼。藥包裝入采用比較堅(jiān)硬順直木棍或相似的物體送至眼底。藥卷包裝入后，鉆孔以后，就可以采用風(fēng)動攪拌機(jī)進(jìn)行快速旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊緩慢推進(jìn)，錨頭在旋轉(zhuǎn)與推進(jìn)中強(qiáng)烈攪拌浸水后的水泥包，使水泥漿獲得良好的和易性，連續(xù)攪拌水泥卷的時間宜為30s～60s。

四、結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，深入分析了隧道工程初期支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，我國鐵路里程逐年增加，為我國社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，隧道鐵路工程也越來越多。和普通鐵路工程相比，隧道鐵路工程的難度更大，對支護(hù)施工質(zhì)量提出了更高的要求。

（2）隧道工程初期支護(hù)技術(shù)，種類繁多。在實(shí)際施工中，需要根據(jù)隧道工程的實(shí)際情況，選擇與之相適的支護(hù)技術(shù)，才能滿足實(shí)際需求。

（3）不同初期支護(hù)施工技術(shù)施工工藝和施工方案也不盡相同。在具體應(yīng)用時，要先對隧道工程實(shí)際情況，選擇最佳的初期支出技術(shù)，才能有效保證隧道工程施工質(zhì)量。

[1]鄭保華.隧道工程初期支護(hù)施工技術(shù)探討[J].科技經(jīng)濟(jì)市場,2015（3）:15-15.

[2]郝安偉,劉世龍.隧道初期支護(hù)與輔助工程施工措施探討[J].工程技術(shù)(文摘版),2016（9）:86.

[3]李勇.隧道初期支護(hù)施工技術(shù)改進(jìn)與研究[J].工程技術(shù)(引文版),2016（6）:145.

[4]李維.隧道初期支護(hù)施工技術(shù)改進(jìn)與研究[J].鐵道建筑技術(shù),2016（3）:6-9.