某高速公路隧道支護技術及施工監控量測研究

■謝銘師 ■中交第三公路工程局有限公司，北京 100102

1 工程概況

宜巴高速公路土建某合同段，起點位于巴東縣沿渡河鎮楊柳村，路線向西設段家屋特長隧道、龍頸寨大橋、天池嶺隧道，路段長度5.1km，主要工程為段家屋特長隧道、龍頸寨大橋，天池嶺隧道。

地質構造屬于秭歸凹陷北部，褶皺構造以向斜為主。由于該段地形等因素的影響，其地下水埋藏深度大于100m。路線區內地層出露均為沉積巖類，巖層整體為單斜地層，局部發育小的褶皺，斷層等構造地質現象，而褶皺核部、斷層破碎帶常為地下水的富集地。地下水劃分為第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、鹽酸鹽巖類裂隙溶洞水3大類。地下水的補給來源主要是大氣降水的直接入滲補給，在河谷等地表發育部位也有地表水的垂直入滲補給。

2 施工支付技術

隧道采用新奧法施工，即采用光面爆破，輔以噴錨支護，并以圍巖監控量測為手段，適時施作全斷面復合式襯砌的施工方案［1，2］。

2.1 管棚超前支護

在洞口碎石土、強風化泥砂巖覆蓋層地段，采用管棚超前支護。

(1)套拱施工。為了保證鉆孔方向，在明洞襯砌外設60cm厚C25鋼架混凝土套拱，套拱縱向長2m。考慮鉆進中的下垂，鉆孔方向應較鋼管設計方向上偏1°。鉆孔位置，方向均采用測量儀器測定，在鉆進過程中也須用測斜儀測定偏斜度，并及時糾正，以免影響開挖和支護。套拱內鋼架采用3榀18工字鋼，各榀鋼架間焊接環向間距為1m的Φ25連接鋼筋。

(2)管棚施工。測量人員準確放樣，標出洞中心線及拱頂標高，開挖預留核心土作為管棚施工的工作平臺，開挖結束后，人工兩邊對稱開挖工作平臺，臺階寬1.5米，高2.5米，作為施工套拱和管棚施鉆的平臺。管棚應先打有孔鋼花管，注漿后再打無孔鋼花管，無孔管可作為檢查管，檢查注漿質量，鉆機立軸方向須準確，保證孔口的孔向正確，鉆孔完便頂進鋼管，鉆進中應采用測斜儀量測鋼管鉆進的偏斜度，若超過設計要求，及時糾正［3，4］。鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm，為使鋼管接頭錯開，編號為奇數的第一節管采用3米鋼管，編號為偶數的第一節管采用6米鋼管，以后每節均采用6米長鋼管。

2.2 小導管超前支護

在泥灰巖、夾灰巖地段，采用φ42注漿小導管進行超前支護。

(1)導管加工。導管采用外徑φ42mm，壁厚3.5mm，長3.5m的熱軋無縫鋼管加工，前端加工成錐形，尾部設加勁箍，管壁加工φ6mm漏漿孔，孔間距40cm，呈梅花形布置。導管上抬角10～15度。

(2)鉆孔、裝管施工。用全站儀確定導管中心位置，并做標記。利用鋼管支架臨時操作平臺，支架沿隧道縱向長度不小于6m，縱向加剪刀撐使支架有一定的縱向穩定性，以抵抗鉆眼施工產生的縱向水平推力。成孔后應及時裝管，避免相鄰孔鉆進時坍孔。施工從拱頂向拱腳分區進行，導管頂進過程中，發生坍孔而不能繼續頂進應及時拔出導管，重新清孔后裝管。導管裝入后需采用高標號砂漿填塞管口處導管、鉆孔間的空隙。

(3)注漿。注漿順序為由上至下、由拱頂至拱腳對稱施工。采用雙液注漿機注漿。注漿按從拱部向兩側的順序進行，壓漿過程中要控制壓力，若個別孔泄漿不暢，被迫提前停止時，須在鄰孔適當加壓補漿。若注漿時相鄰孔出現串漿現象，應采用跳孔方式注漿。

2.3 噴錨支護

隧道初期噴錨支護包括φ25中空注漿錨桿、噴砼(C20)、鋼支撐、鋼筋網等。根據地質及巖性，錨桿長度、鋼支撐間距、噴砼厚度作相應的變化。噴錨支護緊跟開挖面及時施工，以減少圍巖暴露時間，抑制圍巖變形，防止圍巖在短期內松弛剝落。錨桿呈梅花形沿隧道周邊徑向設置。

(1)徑向注漿錨桿施工。施工工藝流程為:鉆孔—清孔—插入錨桿—注漿。錨桿預先在洞外按設計要求加工制作，鉆孔采用鑿巖機按設計要求鉆鑿孔眼，錨桿盡量沿隧道周邊徑向鉆孔，由于徑向錨桿主要作用為串巖，所以不宜與巖層層面平行。達到要求后用高壓風清孔，然后將加工成型并除去油污、鐵銹和雜質的錨桿插入孔內，注漿壓力0.3～0.5Mpa，水泥漿標號為30 號。

(2)噴射砼施工。噴射砼分為初噴和復噴二次進行，采用濕法噴射機施工。初噴在開挖(或分部開挖)完成后立即進行，以盡早封閉巖面，防止表面風化剝落。復噴砼在錨桿和鋼架安裝后進行，使初期支護整體受力，以抑制圍巖變形。

噴射砼施工為防止砼堵塞管道，骨料粒徑不大于15mm。為加快砼凝結時間，必須加入速凝劑，初凝時間不超過5分鐘，終凝時間不超過10分鐘。為減少回彈，拱部速凝劑用量約4%，邊墻約2%。噴射分段、部、塊，按先墻后拱，自下而上進行噴射。噴嘴至巖面的距離為0.8～1.2m。噴嘴與巖面盡量垂直［6］。噴射采用分層，拱部按6cm一層，邊墻按8cm一層控制。

2.4 砼襯砌

砼襯砌施工通常在初期噴錨支護進行后，通過量測，確定巖體穩定后進行;為了防止砼受爆破震動開裂，砼灌注施工面通常落后于爆破施工面20～30m。

(1)施工工序。仰拱→仰拱回填→預埋排水管道→掛防水板→二襯鋼筋施工→模板臺車放樣、就位→澆筑二襯砼。

(2)砼仰拱施工。有仰拱的地段在初期支護后及時施工仰拱。仰拱施工分左側、右側錯開開挖或采用仰拱大樣板施工。仰拱與邊墻銜接處振搗密實。仰拱砼達到設計強度的70%即可進行隧底填充。無仰拱地段進行砼鋪底。

(3)砼灌注。砼在洞外拌和站集中拌合，砼輸送泵灌注，插入式振動器和附著式振動器聯合振搗。鋼筋砼襯砌灌注前尚需做好鋼筋的布設工作，鋼筋角隅處要加強振搗，并按設計規定預留溝槽、管洞或預埋構件。砼從兩側模板窗口對稱灌注，左右高差不大于50cm，水平分層厚度不大于30cm。施工中嚴格按由下向上，對稱分層，先墻后拱的順序灌注。

3 施工監控量測設計

3.1 測點布置

全斷面開挖時水平收斂基線布置2條，起拱線處1條，起拱線以上1.5m布置1條;正臺階開挖時水平收斂基線布置2條，軌面以上1m處布置1條，起拱線以上2.5m布置1條。拱頂下沉點在每斷面布置3點。

3.2 監測方法

(1)水平位移量測。噴錨支護施作后，用風鉆鑿φ40mm、深20cm孔，先用水泥砂漿灌滿后再插入測點固定桿，盡量使同一基線量測點的固定方向在同一直線上，等砂漿凝固后，即可進行量測工作。

(2)拱頂下沉量量測。拱頂位移量測的測點用風槍打眼埋設好固定桿，并在外露桿頭設掛鉤。采用水準儀、水準尺、掛鉤式鋼尺配合測量拱頂下沉。

(3)地表沉陷量測。隧道中線附近，并在開挖面后方3～5m處至前方H(H為隧道埋深)m處埋設測點。縱向每隔5～10m沿隧道環向布置測點，同排測點盡可能在同一直線上。

4 結束語

論文通過某隧道為例，詳細介紹了施工支護技術，主要包括管棚超前支護、小導管超前支護、噴錨支護、砼襯砌施工等技術在該工程中具體實施情況，在此基礎上設計施工期的監控方案，從而為工程的質量與安全提供了保障，具有一定的指導意義。

［1］涂小明.淺析超聲回彈綜合法檢測混凝土強度［J］.今日科苑.2009(24).

［2］田振剛.錨桿無損檢測在隧道建設中的應用［J］.公路交通技術.2009(05).

［3］岳建輝，盧明.超聲法檢測混凝土缺陷研究綜述［J］.科技風.2009(11).

［4］王華牢，李寧，褚方平.公路隧道襯砌厚度不足對襯砌安全性影響［J］.交通運輸工程學報.2009(02).

［5］馬秀成.北京地鐵十號線四線明挖區間圍護結構選型［J］.山西建筑.2012(12).

［6］路遙.城市明挖隧道施工方法的探討［J］.太原鐵道科技.2011(02).