高速公路隧道施工支護技術

李　鋼

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西太原　030006)

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高速公路隧道施工支護技術

李鋼

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西太原030006)

摘要:結合長邯高速牛王垴隧道工程的水文地質條件，從初期支護、超前支護、洞身二次襯砌三方面，闡述了隧道施工的支護技術，介紹了施工中的操作要點及注意事項，為同類工程的施工積累了經驗。

關鍵詞:隧道，支護結構，錨桿，鋼拱架，二次襯砌

1　工程概況

1．1工程概述

牛王垴隧道全長1 540 m，含明洞150 m，采用高速公路技術標準設計，計算行車速度80 km/h，路基頂寬16 m，設計車輛荷載為公路—Ⅰ級，主洞建筑限界凈寬14 m，凈高5 m。緊急停車帶建筑限界凈寬16．75 m，凈高5 m。

1．2氣象水文

項目區屬暖溫帶濕潤大陸性氣候區，四季分明，冬長夏短，雨熱同季。降水量年際變化大，秋季溫和涼爽，冬季寒冷雪少。

1．3地形與地質

項目區位于山西省東南部，東連太行山脈，西連黎城、長治盆地。太行山區海拔為900 m～1 250 m，盆地區海拔為810 m～1 027 m。線路處于兩個低山區、兩個盆地區。

2　隧道支護施工技術

2．1初期支護

1)中空注漿錨桿施工。中空注漿錨桿直徑25，長3．0 m～4．0 m，一般主要設在拱部范圍，采用錨桿鉆機鉆孔，注漿泵注漿施工。

a．錨桿位置、錨桿方向。根據錨桿的環向及縱向間距要求定出孔位，并作出標記，采用錨桿鉆機鉆孔，鉆孔要注意方向與圍巖壁面以及巖層的主要結構面垂直。

b．鉆孔及安裝錨桿。成孔后及時檢測孔深是否達到設計要求，孔深允許偏差為±50 mm，桿體插入錨桿孔應保持居中位置，錨桿桿體露出巖面的長度應不大于噴層厚度。

c．水泥凈漿液。桿體鋼筋保護層厚度不小于8 mm，注漿材料為水泥凈漿液，水泥水灰比0．5∶1～1∶1，水泥為42．5普通硅酸鹽水泥，注漿壓力初壓0．5 MPa～1 MPa，終壓1．0 MPa，注漿順序自拱兩邊向拱頂。

2)φ22藥卷砂漿錨桿施工。錨桿施工工藝:先鉆孔→再清孔，并在孔中填入錨固劑→最后桿體插入。施工時先用鑿巖機按照設計要求鉆鑿孔眼，達到設計的標準后，先清除孔內的碎屑細巖，然后進行錨固，最后進行桿體插入，一定要將錨桿與鋼筋網焊接為一個整體。錨桿抗拔試驗要待錨固劑終凝后，按規范要求抽樣進行。

3)鋼筋網加工與安裝。

a．為了防止鋼筋網片銹蝕、污染，應在鋼筋堆放現場搭建臨時的遮雨棚，在堆放時鋼筋下方應墊方木進行防潮。

b．鋼筋網的加工應嚴格按照設計要求的尺寸，將鋼筋焊接成200 mm×200 mm的鋼筋網片。網格尺寸應保證在允許誤差范圍之內。

c．鋼筋網的安裝必須在系統錨桿施工質量驗收合格后方可進行，安裝時鋼筋網與被支護巖面的間隙應控制在2 cm左右，錨桿與鋼筋網采用鐵絲綁扎或點焊，以保證鋼筋網在噴射混凝土的時候不晃動。

4)工字鋼架施工。先按設計尺寸將工字鋼架加工成型備用，初噴混凝土之后將加工好的工字鋼架拉入洞內進行安裝，安裝時鋼架與定位的鋼筋要焊接牢固。在鋼拱架間應設縱向連接筋，鋼架間用混凝土填平。

a．現場加工制作。先在洞外布置結構件加工廠，用C15混凝土硬化加工場地，按照設計要求的尺寸先放出大樣再將工字鋼架加工成型。工字鋼冷彎成形要做到尺寸準確，弧形圓滑順直，放樣時應預留焊接收縮余量及加工余量。鋼拱架加工好以后應進行試拼，由拱部、邊墻及各單元鋼構件拼裝而成;沿隧道周邊輪廓允許誤差應控制在3 cm以內;各單元間用螺栓連接，栓孔中心間誤差應控制在±0．5 cm以內;鋼拱架平放時，平面翹曲控制在±2 cm以內。

b．鋼拱架架設要求。鋼拱架應放置于穩固的地基上，當地基不達要求時應在鋼拱架基腳處設置槽鋼以增加基底的承載力。鋼拱架架設應垂直于隧道中心線，上下左右偏差應控制在±5 cm以內，鋼拱架的傾斜度應小于±2°;回填應在拱腳標高符合要求后方可進行，為確保安全，鋼拱架的安設應在開挖后2 h內完成。鋼架之間用鋼筋縱向連接，鋼拱架與圍巖之間留2 cm～3 cm保護層。鋼拱架架設處若有錨桿時應盡量利用錨桿定位，沒有錨桿時鋼拱架架設前需打設定位系筋。系筋的一端與鋼拱架焊接，另一端應錨入圍巖中用砂漿錨固。鋼拱架架立后應立即噴射混凝土，并將鋼拱架包裹覆蓋，使其共同受力來達到質量要求。鋼拱架與錨桿焊接，并且設置縱向連接鋼筋以確保其整體穩定性。

5)噴射混凝土。

a．噴前應用高壓風或高壓水清洗巖面，將附著在巖面上的粉塵、硝屑沖洗干凈，以保證混凝土與巖面粘結牢固。若用高壓水清洗會引起巖面軟化時，只能用高壓風清掃巖面雜物(視地質情況而定)。

b．噴錨支護分初噴和復噴兩次進行。噴射混凝土需緊跟開挖面的時候，下一次爆破距噴射混凝土作業的完成時間間隔不應小于4 h。

c．噴射順序一般采用先下后上，先墻后拱。先用高壓水沖洗再進行，噴射混凝土終凝2 h后，噴水養護不少于7 d。

d．噴嘴移動軌跡應因地制宜，橫條、豎條、圓圈等應交替使用，移動速度要慢，使混凝土“堆”起來，有了一定厚度再移開，然后逐塊擴大其噴射范圍。

2．2超前支護

1)明洞進暗洞部位設套拱，套拱采用4榀Ⅰ20b工字鋼，縱向間距50 cm，用Φ22鋼筋連接。管棚縱向長2 m厚70 cm，采用C30混凝土澆筑，預留變形量10 cm～15 cm，套拱內預埋φ127×4導向管，管棚外插角為1°～3°，管棚末端與超前小導管搭接長度不小于2 m。

2)洞身超前支護采用φ50×4超前小導管或φ25超前砂漿錨桿進行超前支護。a．鋼管前端做成尖錐狀，尾部焊上箍筋，以滿足小導管插入圍巖。嚴格按照設計尺寸，間距保證在15 cm，沿著對角線鉆φ8 mm注漿孔。b．超前小導管注漿，沿開挖外輪廓線向前以一定角度打入管壁帶有小孔的導管，且以一定壓力向管內壓注起膠結作用的漿液，待其硬化后巖體得到預加固。c．注漿前應檢查機械設備是否能正常運轉，管路的連接是否正確，并對注漿機進行水壓試驗。d．注漿時的壓力應控制在0．5 MPa～1．0 MPa，在注漿的過程中要隨時觀察并做好書面記錄的項目有:注漿壓力、注漿泵排漿量的變化，如有堵管、跑漿、漏漿的現象應及時采取措施。e．注漿采用一次升壓法，從注漿開始要在最短時間內將壓力升高至設計規定值，直到注漿結束。

2．3洞身二次襯砌

1)施工工藝流程。a．二次襯砌作業前，應檢查圍巖及初期支護的變形是否穩定，分析監控數據，直到位移率明顯減緩、收斂值拱腳附近小于0．2 mm/d和拱頂下沉小于0．1 mm/d，位移值已達到總位移的80%時，方可進行二次混凝土襯砌。b．測量放樣要在測量工程師和隧道工程師共同參與下進行。c．二次襯砌進行前，應先啟動襯砌臺車液壓系統，使鋼模準確定位，確保鋼模襯砌臺車的中線與隧道中心線一致后，方可進行襯砌施工。d．襯砌前應先清理基底雜物、浮碴和積水，按照設計要求安裝好橡膠止水帶，并對防水系統設置進行自檢，合格后方可進行。e．灌注混凝土應在前道工序自檢合格，并經監理工程師簽字同意后方可進行。f．混凝土二次襯砌在強度達到設計強度的70%時，方可拆模;若二次襯砌處于受力狀態，混凝土強度須達到設計強度100%時方可拆模。

2)二次襯砌。二次襯砌采用自行式、全斷面液壓鋼模襯砌臺車進行泵送混凝土灌注，襯砌臺車長度約9 m。混凝土襯砌施工時，盡量采用兩臺輸送泵對稱灌注，這樣既縮短襯砌時間，又能防止鋼模臺車跑偏。在襯砌混凝土接縫處必須進行鑿毛處理。襯砌混凝土應由下至上、先墻后拱對稱進行灌注，混凝土的自由傾落高度不超過2．0 m。在混凝土澆筑過程中，技術人員應勤觀察模板、支架、鋼筋、預埋件和預留孔洞的位移等情況，發現有變形、移位時，應及時采取措施。因故混凝土灌注作業受阻需停工時不得超過2 h，否則要按接縫處理。混凝土襯砌泵送灌注施工中輔以插入式振動棒搗固。擋頭模板采用制式鋼模，確保施工縫處混凝土質量。二次襯砌混凝土灌注后，混凝土強度達到8 MPa以上時，即可拆模，并進行養護。

3)混凝土仰拱的施工。為了確保支護結構的穩定性，施工時混凝土仰拱應及時進行施工，并使襯砌盡早閉合，從而達到整體受力。仰拱采用大模板，由中心向兩側對稱進行施工。與側墻連接處要搗固密實。仰拱的一次施工長度應控制在5 m左右，仰拱施工采用過梁形式，以保證掌子面開挖、支護正常進行。

3　結語

隧道是高速公路施工中重要的組成部分，支護技術在隧道施工中又占有舉足輕重的地位，所以在隧道施工中要加強支護或早進行襯砌，洞內支護宜隨挖隨支護，隨著隧道各部分開挖工作的推進，應及時進行襯砌或壓漿，以確保隧道襯砌順利進行。

參考文獻:

［1］JTG F60—2009，公路隧道施工技術規范［S］．

［2］隧道施工安全操作規程［S］．

［3］隧道施工安全技術規程［S］．

［4］隧道施工通風規范［S］．

Concerning on highway tunnel construction support technologies

Li Gang
(Shanxi Highway＆Bridge 1st Engineering Co．，Ltd，Taiyuan 030006，China)

Abstract:Combining with hydrological conditions of Niuwangnao tunnel engineering on Chang-Han highway，starting from three aspects of preliminary support，advanced support and secondary tunnel lining，the paper describes tunnel construction support technologies，and introduces operation points and matters needing attention in construction，which has accumulated experience for similar engineering construction．

Key words:tunnel，support structure，anchor，steel arch，secondary lining

作者簡介:李鋼(1973-)，男，工程師

收稿日期:2015-10-25

文章編號:1009-6825(2016)01-0175-02

中圖分類號:U455．7

文獻標識碼:A