隧道初期支護施工技術研究

鄭 春 娟

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

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隧道初期支護施工技術研究

鄭 春 娟

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

介紹了隧道初期支護的作用，通過分析隧道初期支護中常見的問題，從錨桿、鋼拱架、鋼筋網片、噴射混凝土等方面，闡述了隧道初期支護施工技術要點，旨在保證隧道運營的安全性。

隧道，初期支護，錨桿，鋼筋網片，鋼拱架

1 隧道初期支護概述

隧道工程內部地質情況復雜，受到工程地質與水文地質條件的影響大。在隧道工程設計與施工中，隧道初期支護結構是重點。隧道初期支護結構施工隧道開挖后第一道支護體系，是保證隧道內圍巖穩定的基礎。隧道初期支護結構是承受圍巖變形變位荷載的主要結構，在隧道總體結構中起著不可或缺的作用。其主要作用有：

1)承受圍巖壓力，減少圍巖變形。隧道初期支護結構是隧道工程體系中的主要受力單元，也是隧道開挖后的第一道完整的支護結構。圍巖開挖后，經過機械設備和炸藥爆破的擾動，使其失去原有的天然平衡，逐漸發生變形變位。其主要的破壞力來源是隧道自身的重力。由于隧道結構為馬蹄形形狀，圍巖的重力沿隧道邊緣切向的分力對隧道沒有破壞作用，破壞力主要來源于沿隧道徑向的分力，是主要的破壞力。由于在越靠近拱部其分力越大，所以其破壞力也越大，拱頂位置達到極值。因此，在對隧道初期支護結構設計與施工中，應全面考慮其受力，必要時建立力學模型，采用理論計算驗證法進行分析。設計中應根據圍巖情況全面考慮其受力狀況，選擇合適的支護參數。2)封閉圍巖空隙，減輕圍巖風化。圍巖開挖后，裸露在大氣中，其表面水分迅速流失，很容易產生風化。風化后的圍巖極易失穩，出現層片狀脫落，甚至小面積塌方。因此，初期支護的施工時機十分重要，按規范要求開挖后即應進行第一次初噴，主要目的就是為了封閉圍巖表面，減少風化。3)減輕滲漏水對隧道結構的危害。隧道開挖后，會有不同程度的滲漏水出現，這主要與當地的水文地質條件和氣候有關。對于埋設較大的隧道，容易穿過地下水層，如上層滯水、層間水等。對于埋深較淺，氣候干燥地區的隧道，主要受裂隙水影響較大，表現為雨季水量大，干旱季節水量小。經過理論計算，隧道襯砌達到一定強度后，可有效的防止滲漏水現象的發生。但是，我國現階段隧道施工常采用C25的噴射混凝土，其防滲漏效果一般，僅能減輕隧道滲漏水的危害。4)保證隧道建筑限界。隧道建筑限界是隧道內部供車輛通行的空間，不可侵入。保證隧道建筑限界主要是通過隧道支護結構控制圍巖變形，使其不侵入凈空達到的。5)給空氣流通提供光滑平面。這主要從空氣動力學方面分析，光滑的表面更容易空氣流通，對提高隧道施工中的通風效果有一定作用。

2 隧道初期支護常見質量問題

2.1 隧道開挖后初期支護施工嚴重滯后

隧道開挖后，圍巖裸露，由于破壞了原有的天然平衡，自穩能力差的圍巖將會出現較大變形。同時，裸露的圍巖會加速風化，增大產生塌方的風險。因此，應在開挖后即開始初期支護施工，使隧道結構盡快封閉成環，構建完整的受力體系，防止圍巖變形。

2.2 錨桿施工質量差

錨桿是加固圍巖，將初支結構與圍巖連接成一個整體。施工中錨桿出現的主要問題有：數量不足、長度不足、角度不對、沒有進行注漿處理，沒有安設墊板等等。另外，鎖腳錨桿存在長度不足，注漿不飽滿甚至不注漿，沒有按要求與鋼架連接等問題。錨桿施工中重視程度嚴重不足，所出現的問題也最多。

2.3 鋼筋網片施工質量問題

鋼筋網片的加工和現場施工都存在很多問題，具體如下：

1)網片加工中網格尺寸不合格，間距偏大。2)網片加工采用點焊，焊接質量差。3)網片現場施工搭接長度不足。4)噴射混凝土厚度不足引起鋼筋保護層厚度不夠。

2.4 鋼拱架施工質量問題

1)鋼拱架加工質量不合格，包括焊接質量差、偏差超限等。2)鋼拱架間距過大，拱架背后有空洞等。3)拱架背后填充片石。

2.5 噴射混凝土施工質量問題

1)平整度差，個別施工現場噴灑混凝土呈肋骨形，表面凹凸不平。2)噴射混凝土不密實，拱背后有空洞。3)厚度不足，個別噴射混凝土表面出現開裂，強度不足。

3 隧道初期支護施工技術要點

3.1 錨桿施工

錨桿施工質量是施工中最容易被忽視的，應從總體結構與支護作用等方面進行全面控制。

1)系統錨桿施工質量控制。系統錨桿是沿整個隧道徑向設置的錨桿，通過安裝和注漿后將圍巖與初期支護連接為一個整體，對整體支護結構進行加固。施工中應從錨桿間距、數量、長度、鉆孔深度、注漿等方面進行質量控制。但在施工中由于重視不足，系統錨桿少打，甚至不打的現象比比皆是。2)鎖腳錨桿的作用至關重要，可有效提高拱架的穩定性。施工中應嚴格控制鎖腳錨桿的長度、施工角度、注漿飽滿程度及其與拱架的連接。

3.2 鋼拱架施工

鋼拱架一般設置在圍巖穩定性較差的Ⅳ級以下圍巖，一般與錨桿、鋼筋網片構成聯合支護形式，可有效提高初期支護結構的穩定性。1)有效控制鋼拱架的間距，在施工過程中進行質量控制的同時，施工完成后也要進行無損檢測。鋼拱架造價高，很多施工單位為節約成本，人為放大鋼拱架的間距，使其施工質量受到很大影響。2)鋼拱架施工中應對其傾斜度、拼裝偏差等進行實地測量，確保其偏差在允許范圍內。3)鋼板連接處是最容易出現問題的地方。施工中出現連接螺栓數量不足、連接鋼板數量不夠、連接鋼板間隙過大等質量問題。尤其是在下導坑和仰拱鋼拱架施工中，類似的問題最嚴重。

3.3 鋼筋網片施工

鋼筋網片的施工質量要從鋼筋網片的加工和施工兩個方面進行控制。網片加工過程中應嚴格控制網格尺寸，網格應盡量采用綁扎，避免采用點焊連接。現場施工中發現點焊連接的鋼筋網片連接質量差，經常出現開焊的現象。現場施工中應嚴格控制鋼筋網片的搭接長度、與錨桿或拱架的連接等方面。

3.4 噴射混凝土施工

噴射混凝土施工初期支護強度的主要來源，也是將鋼質骨架結構聯結成一個整體，提高支護效果的關鍵。1)噴射混凝土應選擇有效的施工方法，最好采用濕噴。在現階段施工現場施工中，由于濕噴設備購置成本高，很多施工單位依然采用潮噴，產生的回彈和粉塵的量很大。2)控制噴射混凝土的厚度和平整度。現場控制噴灑混凝土的厚度可采用埋設鋼筋棍的形式，測量噴后露出的長度即可。噴射后的混凝土表面進行人工修正，以保證其平整度，這其中應考慮混凝土收縮產生的變形。3)防止產生空洞。空洞是噴灑混凝土存在的最大問題，施工中施工單位為節約混凝土，人為采用石棉瓦等遮擋拱背，造成空洞。另外，超挖也是產生空洞的主要原因之一。

4 結語

隧道初期支護是隧道支護結構的主要受力結構，其施工質量直接關系到隧道整體結構的穩定。隧道施工過程中，施工單位為追求利潤，人為造成施工質量問題，給后期隧道運營帶來很多問題。很多隧道運營初期即出現大量問題，需要進行大修，造成較大的經濟損失。文章通過對隧道初期支護結構的常見問題與施工要點的分析，對施工現場起到了指導作用，有效的提高了工程質量。

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Study on preliminary support construction technologies of tunnel

Zheng Chunjuan

(Shanxi Jinzhong Highway & Bridge Construction Group Co., Ltd, Jinzhong 030600, China)

The paper introduces the role of preliminary support of tunnel. Through analyzing common preliminary support problems of tunnel, starting from aspects of anchorage, steel arch truss, steel piece and spraying concrete, it describes preliminary support construction technology points of tunnel, with a view to guarantee the tunnel operation safety.

tunnel, preliminary support, anchorage, steel piece, steel arch truss

1009-6825(2016)30-0182-02

2016-08-20

鄭春娟(1982- )，女，工程師

U455

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