軟弱圍巖隧道初期支護(hù)施工質(zhì)量控制探討

摘要：文章結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)復(fù)雜環(huán)境下軟弱圍巖隧道采取初期支護(hù)施工質(zhì)量控制措施，有效地解決了在初期支護(hù)施工中存在的超前小導(dǎo)管施工不到位、錨桿支護(hù)不符合設(shè)計(jì)要求、鋼筋網(wǎng)安裝不標(biāo)準(zhǔn)、鋼架加工和安裝不規(guī)范等施工問(wèn)題，不但能夠提升初期支護(hù)施工的效率和質(zhì)量，而且整體效果也比較突出，對(duì)今后復(fù)雜環(huán)境下軟弱圍巖隧道施工有很好的參考借鑒作用。

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖;隧道;初期支護(hù);質(zhì)量控制

0 引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，高速公路建設(shè)與行業(yè)發(fā)展的速度也越來(lái)越快，在山區(qū)建設(shè)高速公路隧道的數(shù)目也隨之不斷增長(zhǎng)。在隧道施工的過(guò)程中，初期支護(hù)可以起到保護(hù)圍巖的作用，它可以及時(shí)封閉圍巖，避免圍巖因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的裸露，受水、空氣等影響發(fā)生風(fēng)化、水化而導(dǎo)致坍塌。初期支護(hù)主要包括鋼筋網(wǎng)、錨桿（管）、鋼架和噴射混凝土結(jié)構(gòu)。由于初期支護(hù)是隧道的主要承載結(jié)構(gòu)，是施工安全的重要屏障，其重要性不言而喻。但在一些地質(zhì)情況較為特殊的山區(qū)尤其是軟弱圍巖初期支護(hù)施工過(guò)程中，因隧道所處地質(zhì)條件、圍巖穩(wěn)定性不同，容易造成隧道初期支護(hù)出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落、掉塊，型鋼拱架出現(xiàn)嚴(yán)重扭曲、彎折、剪斷等變形現(xiàn)象，導(dǎo)致初期支護(hù)斷面侵入二次襯砌甚至侵入凈空，甚至有開(kāi)通后隧道襯砌開(kāi)裂、掉塊、崩塌和路基下沉等病害，對(duì)隧道壽命和安全已經(jīng)造成了致命性的影響[1]。因此，在復(fù)雜環(huán)境下軟弱圍巖隧道初期支護(hù)施工過(guò)程中，必須分析實(shí)際工作中存在的問(wèn)題，采取有針對(duì)性的措施，有效提升隧道初期支護(hù)施工質(zhì)量，確保隧道施工順利進(jìn)行。

1 工程概況

1.1 概述

天峨至北海高速公路黎明2號(hào)隧道起始樁號(hào)為AZK5+085～AZK7+145（2 060 m）/AYK5+065～AYK7+130（2 065 m），采用分離式隧道。隧道所在高速公路等級(jí)為雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)速度為120 km/h。隧道設(shè)車(chē)行橫通道2處，人行橫通道4處，緊急停車(chē)帶4處，正常道寬15.25 m，加寬道寬18.25 m，車(chē)行道凈高5 m。該隧道Ⅴ級(jí)圍巖連續(xù)長(zhǎng)度最長(zhǎng)達(dá)915 m，占隧道總長(zhǎng)度的44%，因此屬于危險(xiǎn)性較大的工程。

[=XQS（]軟弱圍巖隧道初期支護(hù)施工質(zhì)量控制探討/黃庭華[=JP2]1.2 工程地質(zhì)條件

黎明2號(hào)隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，山體連綿，地形起伏較大，地形地貌主要受地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造控制，山脈走向多呈西北-東南向，與區(qū)域構(gòu)造線走向基本一致，與隧道走向大致斜交。隧址區(qū)總體地勢(shì)南西低北東高，地面高程在319.6～453.5 m之間，最大高差約133.9 m，山澗溝谷發(fā)育，沖溝切割較深，多呈“V”型，沖溝坡度較大。山體自然坡度約30°～50°，局部較陡，約>50°，多覆蓋第四系殘坡積層。隧道進(jìn)口地帶為斜坡，地形較陡，而出口為狹窄沖溝，溝中有水滲出，地形較陡。山上植被較發(fā)育，坡體上部主要種植松樹(shù)、桉樹(shù)等經(jīng)濟(jì)林，未見(jiàn)滑坡、崩塌等不良地質(zhì)。隧道進(jìn)出口為Ⅴ類(lèi)圍巖，隧道洞身為Ⅳ類(lèi)圍巖。

本段隧道大部分屬淺埋，Ⅴ類(lèi)圍巖為薄-中厚層狀強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖，局部夾砂巖，受構(gòu)造影響，巖石裂隙發(fā)育，巖體多破碎呈碎石狀。物探出現(xiàn)圈閉狀低阻異常，洞身左側(cè)巖層產(chǎn)狀傾向洞身，洞身兩側(cè)裂隙走向與洞身走向小角度相交，巖體易坍塌崩落，圍巖穩(wěn)定性極差，易出現(xiàn)冒頂、大坍塌等地質(zhì)災(zāi)害。地表水或裂隙水滲流，或豐水期裂隙水滲流，以淋雨?duì)畛鏊疄橹?。洞口段仰坡較陡，局部可見(jiàn)沿巖土界面發(fā)生小型滑塌，穩(wěn)定性較差。Ⅳ類(lèi)圍巖主要為薄-中厚層狀中風(fēng)化泥巖，巖體多破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀與洞身左側(cè)形成切層順向邊坡關(guān)系，洞身兩側(cè)裂隙走向與洞身走向鈍角相交，巖體易坍塌崩落，圍巖穩(wěn)定性較差，地表水或裂隙水滲流，或豐水期裂隙水滲流，以淋雨?duì)畛鏊疄橹?。由于隧道區(qū)軟弱圍巖數(shù)量較多，給施工帶來(lái)了很大困難，特別是軟弱圍巖段初期支護(hù)施工前期出現(xiàn)問(wèn)題，成為本隧道施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 軟弱圍巖隧道初期支護(hù)施工質(zhì)量控制

2.1 初期支護(hù)施工存在的主要問(wèn)題及原因

從前期施工情況來(lái)看，本隧道軟弱圍巖段初期支護(hù)施工質(zhì)量不能滿足設(shè)計(jì)要求，存在的主要問(wèn)題如下：

2.1.1 超前小導(dǎo)管施工不到位

主要表現(xiàn)在超前小導(dǎo)管外插角過(guò)大，未注漿或注漿不足等。

2.1.2 錨桿支護(hù)不符合設(shè)計(jì)要求

主要表現(xiàn)在錨桿數(shù)量、長(zhǎng)度、外插角不符合設(shè)計(jì)要求;砂漿灌注不飽滿、不密實(shí);未設(shè)置墊板或墊板與基面不密貼;錨桿錨固力不足等。

2.1.3 鋼筋網(wǎng)安裝不標(biāo)準(zhǔn)

主要表現(xiàn)在鋼筋網(wǎng)未隨巖面凹凸敷設(shè);搭接長(zhǎng)度不滿足規(guī)范要求，網(wǎng)格間距超標(biāo)過(guò)大;鋼筋網(wǎng)與支撐結(jié)構(gòu)連接不穩(wěn)固;鋼筋保護(hù)層厚度不夠等。

2.1.4 鋼架加工和安裝不規(guī)范

主要表現(xiàn)在鋼架加工精度不高;焊接質(zhì)量差，型鋼鋼架對(duì)焊和格柵鋼架與連接板焊接時(shí)無(wú)保護(hù)措施;焊縫不飽滿，電流過(guò)大燒主筋;連接板未按設(shè)計(jì)尺寸施作，孔眼采用焊割成孔，不規(guī)則;安裝時(shí)拼裝偏差過(guò)大，孔眼未對(duì)正，連接螺栓無(wú)法安裝;鋼架安裝間距超規(guī)范，豎直度不滿足規(guī)范要求;鋼架底部未落到實(shí)處，懸空或置于虛渣上等。

2.1.5 噴射混凝土質(zhì)量問(wèn)題

主要表現(xiàn)在厚度、強(qiáng)度不足;混凝土開(kāi)裂、脫落、離層;表面平整度差，混凝土顆粒尖銳粗糙;仰拱端底部積水等。

2.2 初期支護(hù)施工質(zhì)量控制措施

本項(xiàng)目針對(duì)以上的問(wèn)題進(jìn)行了一系列的防治措施，避免形成質(zhì)量隱患、病害，以確保隧道初期支護(hù)施工質(zhì)量滿足要求。

2.2.1 超前小導(dǎo)管施工不到位的防控措施

（1）本隧道小導(dǎo)管采用50 mm×5 mm熱軋無(wú)縫鋼管，每根長(zhǎng)4.5 m，在前部管壁按梅花形布置溢流孔，孔徑為8 mm，孔距為15 cm，前端做成尖錐形，以方便插入已鉆好的導(dǎo)管孔[2]。小導(dǎo)管尾部長(zhǎng)度1 m處不鉆孔作為止?jié){段，并在尾端焊接6.5 mm鋼筋加勁箍，防止施工時(shí)導(dǎo)管尾端變形。

（2）以槽鋼或角鋼制作的施工臺(tái)架作為施工平臺(tái)，人工使用風(fēng)槍鉆孔。施作前先在掌子面噴一層5 cm厚混凝土作為止?jié){墻，按設(shè)計(jì)標(biāo)出小導(dǎo)管位置，施工時(shí)隨時(shí)用鋼尺檢查鉆孔，以控制外插角在10°～12°。施工順序從拱兩邊向拱頂進(jìn)行，提前預(yù)留注漿作業(yè)空間，鉆孔深度應(yīng)大于鋼管長(zhǎng)度。

（3）注漿前應(yīng)對(duì)所有孔口安裝止?jié){塞，注漿順序從拱兩邊向拱頂進(jìn)行，采用注漿機(jī)壓注注漿材料。注漿材料為水泥凈漿液，水泥漿水灰比為1∶1，注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa以?xún)?nèi)。注漿前先沖洗管內(nèi)沉積物，在確認(rèn)無(wú)塌孔和探頭石時(shí)，方可安裝注漿管。

（4）注漿結(jié)束時(shí)間應(yīng)采用注漿終壓（1.5～2.0 MPa）和注漿量雙控制。拱腳的注漿終壓應(yīng)高于拱腰、拱頂，具體數(shù)值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。為確保效果和控制注漿量，注漿量按照孔隙率為0.2計(jì)量，實(shí)際數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的空隙率計(jì)算或?qū)嶋H注漿量為準(zhǔn)計(jì)量，同時(shí)注漿時(shí)相對(duì)孔眼間隔開(kāi)，不能連續(xù)注漿。注漿時(shí)注意修正一次注漿深度和導(dǎo)管長(zhǎng)度。超前小導(dǎo)管與圍巖間出現(xiàn)間隙時(shí)，應(yīng)采用噴射混凝土填滿。

2.2.2 錨桿支護(hù)不符合設(shè)計(jì)要求防控措施

（1）本隧道的V級(jí)軟弱圍巖段采用25 mm中空注漿錨桿，錨桿的抗拔力≥50 kN。Ⅳ級(jí)軟弱圍巖初期支護(hù)采用徑向22 mm藥卷錨桿，桿體采用HRB400螺紋鋼筋，錨墊板采用Q235鋼板，水泥砂漿≥M30，梅花型布置，錨桿的抗拔力≥80 kN。

（2）使用錨桿鉆機(jī)鉆錨桿孔。鉆孔前檢查工作面穩(wěn)定情況，圍巖不平時(shí)采用M10砂漿填平。根據(jù)設(shè)計(jì)要求定出孔位，并根據(jù)巖體節(jié)理產(chǎn)狀確定錨桿的最佳方向。鉆孔應(yīng)圓而直，孔口巖石整平，并使巖面與鉆孔方向垂直，用高壓風(fēng)將孔內(nèi)雜物吹凈，并對(duì)錨桿孔間距、深度、角度進(jìn)行檢查。

（3）中空注漿錨桿孔內(nèi)砂漿應(yīng)飽滿密實(shí)，發(fā)現(xiàn)不滿需撥出重新注漿。水泥漿體強(qiáng)度達(dá)到10 MPa后方可上緊墊板螺母。藥卷錨桿插入時(shí)應(yīng)注意旋轉(zhuǎn)，使藥卷充分?jǐn)嚢?，安設(shè)桿體后立即安裝墊板并上緊螺母。所有墊板應(yīng)與基面密貼且連接穩(wěn)固。

2.2.3 鋼筋網(wǎng)安裝不標(biāo)準(zhǔn)的防控措施

（1）本隧道采用8 mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距為（20×20）cm，按設(shè)計(jì)預(yù)先在洞外鋼構(gòu)廠加工成型。鋼筋網(wǎng)在初噴混凝土后鋪掛，鋪掛時(shí)使鋼筋網(wǎng)沿巖面起伏鋪設(shè)，搭接長(zhǎng)度≥30 d且不小于一個(gè)網(wǎng)眼尺寸。底層噴射混凝土的厚度為4 cm[3]。

（2）砂土層地段先鋪掛鋼筋網(wǎng)，沿環(huán)向壓緊后再?lài)娀炷?鋼筋網(wǎng)利用風(fēng)鉆氣腿頂撐，以便貼近巖面;鋼筋網(wǎng)用錨桿或其他固定裝置連接牢固，與鋼架綁扎時(shí)，綁在靠近巖面一側(cè)。

2.2.4 鋼架加工和安裝不規(guī)范的防控措施

（1）本隧道采用Ⅰ25工字鋼鋼架，縱向間距為50 cm/榀，工字鋼間沿縱向用22 mm鋼筋連接，縱向連接筋環(huán)向間距為1.0 m。工字鋼鋼架按設(shè)計(jì)預(yù)先在洞外鋼構(gòu)廠加工成型，采用冷彎?rùn)C(jī)加工，加工時(shí)根據(jù)隧道的開(kāi)挖方式及設(shè)計(jì)分段（節(jié)）加工。根據(jù)襯砌半徑及弧長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的角度算出弦長(zhǎng)、弦高，然后根據(jù)相應(yīng)參數(shù)用工字鋼加工一個(gè)模子，加工時(shí)把主筋彎好，再焊接上連接鋼筋、箍筋及連接鋼板。加工好后在地面進(jìn)行試拼裝，若滿足設(shè)計(jì)要求則運(yùn)至工作面進(jìn)行施工，否則需分析原因，解決問(wèn)題，直至滿足設(shè)計(jì)要求為止。

（2）鋼架與連接板連接部位應(yīng)設(shè)置U形筋幫焊以確保焊縫長(zhǎng)度足夠，連接鋼板規(guī)格尺寸應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，連接鋼板上螺栓孔應(yīng)≥4個(gè)。應(yīng)采用沖壓或銑切成孔，并清除毛刺，不得采用氧焊燒孔。

（3）安裝前分批檢查驗(yàn)收加工質(zhì)量。鋼拱架與巖面間安設(shè)鞍形混凝土墊塊，確保巖面與鋼架密貼、牢固。型鋼鋼架及時(shí)安裝，鋼架與圍巖之間噴射混凝土厚度≥4 cm，安裝完畢后立即噴射混凝土將其完全覆蓋。循環(huán)地開(kāi)挖，型鋼鋼架之間用22 mm的鋼筋連接。上部鋼架落腳基礎(chǔ)部位必須在清除虛渣后將鋼架腳部鋼板安放在密實(shí)基巖上或臨時(shí)使用縱向槽鋼墊底（基礎(chǔ)承載力不足時(shí)）。

2.2.5 噴射混凝土存在質(zhì)量問(wèn)題的防控措施

（1）本隧道噴射混凝土采用C25混凝土，噴射混凝土原材料檢測(cè)合格后才能使用，嚴(yán)格控制拌和物的水灰比，噴射混凝土拌和物應(yīng)無(wú)離析和泌水，粘聚性好。噴射過(guò)程中應(yīng)及時(shí)檢查混凝土的回彈率和實(shí)際配合比，確保噴層表面平整光滑。

（2）噴射作業(yè)前檢查噴射斷面凈空尺寸，對(duì)噴射面進(jìn)行清理，設(shè)置控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志。噴射作業(yè)時(shí)噴射速度要適當(dāng)，噴嘴和噴射面保持適當(dāng)距離，噴射角度與噴射面垂直，注意控制噴射厚度，并保持噴層厚度均勻。噴射完成后檢查噴射混凝土與巖面粘結(jié)情況，并測(cè)量其厚度和平整度?；炷帘砻鎽?yīng)平整，無(wú)空鼓、裂縫。

3 施工效果

本隧道在軟弱圍巖段初期支護(hù)施工過(guò)程中，及時(shí)對(duì)前期出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析研究，并針對(duì)性地采取一系列質(zhì)量控制措施，有效地解決前期出現(xiàn)的問(wèn)題，大大提高隧道初期支護(hù)的質(zhì)量，平安渡過(guò)了軟弱圍巖段，縮短了隧道施工工期，減少了人員的投入，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益，受到監(jiān)理單位、建設(shè)單位等的肯定。同時(shí)，也為項(xiàng)目施工安全質(zhì)量提供了保障，加快了施工進(jìn)度，確保了年度計(jì)劃的完成。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，本隧道采取的復(fù)雜環(huán)境下軟弱圍巖隧道初期支護(hù)施工質(zhì)量控制措施，有效地解決了在初期支護(hù)施工中存在的超前小導(dǎo)管施工不到位、錨桿支護(hù)不符合設(shè)計(jì)要求、鋼筋網(wǎng)安裝不標(biāo)準(zhǔn)、鋼架加工和安裝不規(guī)范等施工問(wèn)題，不但能夠提升初期支護(hù)施工的效率和質(zhì)量，而且整體效果也比較突出，對(duì)今后復(fù)雜環(huán)境下軟弱圍巖隧道施工有很好的參考、借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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