隧道初期支护施工技术探讨

隧道初期支护施工技术探讨

中铁七局第三工程有限公司（陕西西安）            胡维维

1．工程概况

    本项目为神府高速公路LJ-10标段，为石马川连接线，本标段起点里程为LJKO+360,终点里程为LJK18+788.904,路线全长19.907km（含断链）。本标段建设条件复杂，施工线路长，隧道合计3605米/2座，桥隧长度占路线总长38.946%。其中南山隧道长2295m,李家渠隧道长1310m。本标段设计隧道均为单洞，隧道净宽12.0m,净宽7. 5m，隧道围岩级别主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩。对本隧道采取的初期支护施工主要有锚杆、挂网、钢格栅拱架、喷射砼。本文将结合该隧道支护施工实践，分别探讨这些支护技术施工中的实施。

2、锚杆施工技术

    依据设计文件，隧道系统支护锚杆采用φ22锚杆，锚杆均设置垫板．锚杆呈梅花型布置，长度及间距依据围岩级别进行确定。在锚杆施工前先检查锚杆类型，规格，质量及其性能是否与设计相符。根据锚杆类型，规格及围岩情况准备钻孔机具。同时根据设计要求截取杆体并整直和除锈。在杆体外露端车丝，以便安装螺母，在杆体每隔1米安放隔离件，以使杆体在孔内居中．保证有足够的保护层。

      (1)本隧道采用风钻钻眼，高压风吹孔，注浆器注浆。隧道导坑开挖后，应尽快安设锚杆；一般宜先喷射砼，再钻孔安设锚杆；锚杆杆体露出岩面长度，不应大于喷层的厚度，以保证锚杆的设计入土深度。HZKφ25型锚杆采用的是有压注浆，注浆压力应根据现场注浆实验确定，施工时，应特别注意灌浆的饱满，并达到设计的抗拔要求。注浆压力控制在0.5-1.OMpa之间，并注意随时排出孔中的空气，长锚杆更应特别重视。

      (2)锚杆支护施工技术：对本工程采取锚杆支护施工所采用的砂浆标号不低于20号，配合比一般为1:(1-15)：(0.45-0.5)。水灰比宜为0.45-0.5，砂的粒径不宜小于0.05毫米。钻孔方向宜尽量与岩石主要结构面垂直。孔钻好后，用高压水进行冲洗，并用塞子塞紧孔口，以防止石渣或泥土掉入孔内。锚杆粘结性材料制作应符合设计要求，锚杆的尺寸按设计尺寸截取，外端不用垫板的锚杆应折弯，制成弯头。粘结性砂浆应拌合均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。

      (3）注浆对于锚杆支护施工是关键施工环节，结合工程实践，笔者总结注浆作业应遵循如下的规定和掌握如下技术要点：先注浆后插杆体时，注浆时应堵塞孔口，注浆管应插至距孔底5-10厘米处，随水泥砂浆注入缓慢匀速拔出，并始终保持注浆管埋在砂浆中，以免浆中出现空洞。注浆完成后，随即迅速将杆体插入，若孔内无水泥砂浆溢出，应将杆体拔出重新注浆。注浆开始或中途停止超过30分时，应用水润滑注浆罐及其管路。注浆孔口的压力不得大于0.4mpa,锚杆宜对中插入，插人后应在孔口将杆体固定，锚杆杆体入孔内的长度

不宜小于设计规定。注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，迅速插入杆体，并可锤打或通过套筒用风钻冲击，使杆体强行插入。杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，实际粘结长度也不应短于设计长度的95％，注浆饱满后，可根据孔口是否有砂浆挤出来判断。杆体到位后，要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出，砂浆未达到设计强度的70％时，不得随意碰撞，一般规定三天内不得悬挂重物，锚杆安设后，不得随意敲打。

3、喷射胜施工技术

    3.1喷射施工

    喷射作业是整个施工过程中最关键而紧张的作业。要求喷射手有熟练的喷射技术，各施工环节如备料、拌合、运输、上料、风、水供应，照明、喷射等能紧密配合。这些是关系到喷射砼质量好坏及回弹量多少的关键。在喷射作业中要掌握如下几个问题：1)原材料及配合比选择。对于水泥采用425号普通硅酸盐水泥，使用前进行水泥各项指标试验。速凝剂采用JN-5型速凝剂，掺量为水泥用量的4%。在使用前做水泥适应性试验及速凝剂效果试验，速凝剂密封保存，严防受潮．粗细骨料采用细度模数为φ2．5一φ3.0的干净中砂，碎石粒径0.5-2cm，石质坚硬。配合比设计：施工前应设计2—4种配合比，配合比由工地试验室经试验选定，报监理中心试验室审定后方可使用于本工程。

    3.2喷射施工控制技术

    作业前，当班负责人向操作人员进行技术交底，明确任务、分工、责任、质量检查和安全措施等事项，优化施工作业程序。喷射砼连续作业，并且做到随拌随喷，不积存干料。认真检查搅拌机、拌和运输车、喷射机等机械设备，开机前先清除余料和其它杂物，检查机械是否正常，严禁机械带病作业。检查风、水、电管线路的布置是否合理与安全，喷嘴的供水孔是否堵塞，软管是否磨损，接头是否安全可靠等。检查危石、浮碴和岩粉是否清除干净、石质好坏、有无渗水、超欠挖情况等，以确定当班工作量和作业时的措施。喷射机安装调试后，先通风再注水，清通机筒及管路，同时用高压水、高压风冲洗受喷表面。连续上料，经常保持筒内料满，在料斗上设一-2cm孔筛网，防止超径骨料进入机内。结合工程实践，笔者总结了正确的操作顺序为，喷射时（喷嘴朝下）先送风再注水，然后上料。根据受喷面和喷出的混凝土情况，调整注水量，以喷后易粘着、回弹小和表面呈湿润光泽为度。喷射部位顺序采取分段分片进行，按纵向3一4m为一段，先拱后墙再分片，每片宽约2m，每片均自下部起水平方向旋转移动往返一次喷射，然后向上移行。喷射前先将个别凹面处喷射找平。最佳喷射距离与角度，喷嘴口至受喷面以0.6-1.0m为宜，喷射料时以垂直喷面为最佳。喷射料束运行应环行旋转，水平移动并一圈压半圈，环行旋转直径0.3m，喷射料束旋转速度以2秒左右转动一圈为宜，一次喷厚以坠落时的临界状态或按所需厚度，一般不小于5cm。经常测定作业区内粉尘浓度，如超出规定标准应找出原因，采取相应措施。喷射作业结束时，将机内和管路中的拌和料用完后，再停机、关水和断风。喷射混凝土按规范要求洒水养护。

    3.3质量检查

    通过钻取试芯或喷大板制取试件，对喷射混凝土的抗压强度试验进行检查。通过预埋测钉或钻孔控制喷层厚度，每20m距离测定一次。喷砼与岩石之间及不同喷层之间的粘结强度，通过钻取岩石与砼芯进行测试。对漏喷、松散和表面凹凸不平处，通过测试，根据具体情况予以处理。喷射混凝土质量检查按GBJ86-85《锚杆喷射混凝土支护技术规范》规定进行，其抗压强度及与岩石粘结力满足要求。

4.结论

以神府高速公路隧道施工为例，对该隧道支护施工采取锚杆、湿喷混凝土形成一体的初期支护，与围岩共同承载，工程实践表明可有效地确保该类型隧道施工安全。