隧道初期支護施工常見質量問題分析及防治

韓會生（長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙 410000）

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隧道初期支護施工常見質量問題分析及防治

韓會生（長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙 410000）

在公路工程的建設過程中，通過隧道的建設穿越山體從而縮短行車的里程，對于保護環境及水土流失等方面有很大優勢。但隨著隧道的建成運營發現，隧道的不規范施工極易造成施工期險情隱患以及嚴重影響運營安全和使用壽命。本文將分析隧道初期支護施工常見質量問題，并以“新奧法”為例分析其防治措施。

隧道；初期支護；施工；質量問題；防治

引言

近年來，隨著社會經濟水平快速的發展，對于公路工程的要求也逐漸嚴格。為了更好的保證公路工程的建設質量和美觀性，隧道施工在公路工程中得到了廣泛的應用。而為了更好的保證隧道的質量，則必須做好其初期支護工作，從而保證隧道的各項參數達到標準，以保證公路工程的施工質量。

1　隧道工程施工的主要特點

①風險性：因隧道工程圍巖較為復雜多變，這樣將會存在著意外操作的風險性。②艱苦性：在進行隧道施工時通常會伴有粉塵、噪音、煙霧等污染物的排放，且處于昏暗、泥濘、散渣、高臺等艱苦作業。③連續性：各工序不管是白天還是黑夜都需要不停的交叉運作。④高難性：由于隧道的拱高在8m之上，且其開挖的最大跨徑約19m，倘若監理及管理人員進行相關檢查時沒有近距離檢查，同時又是在廢氣、粉塵、昏暗等較差的條件下進行檢查時，很多的缺陷病害是很難被檢查出來的。⑤時限性：因為白天作業人員需要噴混凝土、清渣、放炮、打眼等作業，隧道工程中如小管棚、打錨桿等重要隱蔽工序，通常會放到夜間來作業，這樣容易導致質檢環節出現疏漏現象。由此可見，隧道工程施工復雜，因此隧道工程的工作人員應不斷加強自身的作業能力及提高其自身素質。

2　隧道初期支護施工中常見問題

通過日常的檢查以及質量安全問題的資料分析來看，目前的隧道初期支護主要有以下問題：

①支護相對滯后。在掌子面開挖之后，不能夠及時的進行支護工作，或者其初期的支護不能及時封閉，形成環狀。②錨桿施工。錨桿的錨固力不能夠對圍巖進行加固；錨桿數量以及長度的類型、外插的角度無法符合設計的相關要求；沒有按照相關要求進行墊板設置。③鋼筋網片的施工。鋼筋網格之間的間距超過標準；搭接的長度不能滿足相關規范要求；鋼筋網的保護層厚度不足。④鎖腳錨管的施工。錨管的長度不夠；沒有進行注漿工作或者注漿不夠完善；沒有和鋼架連接或者連接的形式不規范。⑤鋼架的施工。鋼架的加工質量過差；鋼架之間的間距超過限制；鋼架和圍巖、連接鋼板之間連接不緊密；鋼架的背后填塞片石。⑥噴射混凝土的施工。混凝土出現掉層脫落；噴射混凝土經過爆破后出現了微小的裂紋；噴射混凝土的拱頂位置有著一定的孔洞；噴射混凝土的厚度未達到相關要求，表面的平整度過差；噴射混凝土的強度未達到設計要求。

3　采用“新奧法”對隧道初期支護問題進行防治

“新奧法”的重要技術背景是“量測、噴錨、光爆”這三大重要工序。“新奧法”施工不僅是集施工與設計于一體的工程概念，同時也是被工程實踐所證實的先進的且較為有效的隧道修筑方法。其設計的主要規范為：復合式襯砌中的二次襯砌，Ⅰ～Ⅲ級圍巖中可作為安全儲備，并按構造要求設計；Ⅳ、Ⅴ級圍巖中為承載結構，可采用地層結構法計算內力和變形。花山隧道設計說明：“初期支護參數是根據工程類比法來確定的，二次襯砌ⅡⅢ類圍巖按構造設計，Ⅳ、Ⅴ級圍巖按部分承載結構計算。”

3.1超前支護

超前小管棚、超前錨桿不僅是軟弱圍巖輔助措施的基本內容，同時也是隧道工程中施工“先支護、短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”指導原則的基本要求，未按要求認真做好超前支護是隧道發生小坍塌（圍巖設計為Ⅴ級）的原因之一，有的施工人員片面認為有鋼拱架支護就能穩定，施工冒進造成。因此，在進行隧道工程施工的過程中，要首先做好超前支護工作，采用錨桿等進行圍巖的輔助施工，以保證圍巖的穩定性。

3.2噴混凝土

爆破后立即噴射混凝土4×6cm，其主要目的是為了盡快封閉巖石，從而有效的防止圍巖因松動而引起的變形，且應根據新奧法原理及依據圍巖的類別及其設計參數來確定噴混凝土總厚度。例如，某隧道工程中，監理部門多次進行“質量中間檢查”時，發現存在初噴混凝土封閉不及時，厚度不達標；也有的是總厚不達標；再者出現了噴混凝土與圍巖局部“脫空”有空隙的現象。初噴厚度要求需達到4～6cm，總厚Ⅳ級圍巖設計是25cm，監理工作人員在進行檢查時需保持高度的重視，確保初噴混凝土的厚度在標準要求的范圍內，尤其是對于部分特殊部位，其噴混凝土的總厚度可能原有設計的60～80%，其會大大影響隧道工程的施工壽命，且會影響到圍巖的自承能力（具體噴混凝土原理如圖1）。

圖1　噴混凝土原理圖

3.3錨桿

“新奧法”施工中的重要環節是錨噴支護，在進行錨噴支護作業時，工作人員需嚴格掌控錨桿拔力，桿體類型及網片與錨桿和鋼拱架的焊接等。部分作業管理人員，較為重視系統錨桿位于拱腳部位的“鎖腳錨桿”，但對其他部位錨桿不予以重視，尤其是對于風險性較大垂直于拱頂部位的系統錨桿，鉆孔作業時圍巖受震，落石傷人；甚者用螺紋鋼筋代替φ25×5mm中空砂漿錨桿導致注漿不飽滿，時間一長，當初期支護噴層松裂，錨桿腐蝕使軸力松弛時，很有可能會發生初期支護向二次襯砌傳遞圍巖壓力的情況。以上不規范作業，減少錨桿的支護能力，按“新奧法”施工，則能在很大程度上發揮由支護和圍巖構成承載結構自承能力的效果（具體如圖2）。

圖2　錨桿支護流程圖

3.4鋼拱架

鋼拱架的目的是提升自穩，增強Ⅴ級、Ⅳ軟弱圍巖初期支護的剛度和強度，同時防止圍巖變形，加強支護抗力的需求。規范要求：鋼拱架需確保能獨自承受2～4m高的松動巖柱重量：接點是由螺栓連接穩固；鋼架需垂直于中線，上下左右誤差不得大于±5cm，傾斜度需小于2°；鋼架與圍巖間隙需采取噴混凝土填密度，若間隙太大時需采用楔塊頂穩；同時拱腳不可采取土石回填的方法。在實際施工中鋼拱架支立要求較高，單價最大，一般在檢查中存在拱架間距拉大；與錨桿焊接多為“點焊”；有些架立后與圍巖間隙支頂不及時或填充不嚴；有些鋼拱架歪斜超限；這些情形若和其他不良因素同時存在時，將會減弱鋼拱架的作用。

3.5仰拱

軟弱圍巖及時實施仰拱，可使初期支護變成穩定的承載環和有效應力圈。Ⅲ級以上自穩性較差的圍巖，其地基松散側壓力較大，較長時間內滿足不了基本穩定的條件，噴混凝土時易出現較多明顯裂紋，但支護能力又很難進行再次加強；因此及時施作仰拱，在達到了地基承載力要求的同時，還可降低沉降變形，調整襯砌和圍巖的應力狀況，從而加強側墻抵抗側壓力的能力，讓襯砌和初期支護處在穩定狀態。①需結合拱墻施工及時進行軟弱圍巖仰拱施工，使結構趕緊封閉，尤其是圍巖變形及流變特性較明顯時，更要做好以上工作。②澆注前需清理虛渣、積水且采用正常模板進行施作。③若是設有鋼筋骨架和鋼架的仰拱，其接點需規范，仰拱需全斷面一次開挖成形。④超寬部位，虛渣清楚后應用同級混凝土一并澆注。

3.6量測監控

①目的：為了掌握施工中圍巖穩定程度與支護能力，變形的力學動態或信息，以判斷設計、施工的安全和修改相應的參數。②量測監控項目（必測項目）：a.地質和支護狀況觀察和描述。內容：開挖工作面的工程地質與水文地質觀察與描述；結構面產狀及支護裂縫或描述。時間：每次爆破后進行。b.周邊位移。內容：每10～50m一個斷面，每斷面2～3對測點，采用“收斂計”量測。時間：1～15d，1次/d；16～30d，1次/2d；1～3個月，1次/7d；大于3個月，1次/30d。c.拱頂下沉。內容每10～50m一個斷面，采用水平儀測量。時間：與周邊位移相同。d.錨桿抗拔力量測，內容：第10m一個斷面，每個斷面做三根錨桿，采用錨桿拉拔器。上述四項量測監控（必測項目），最具指導意義。盡管量測監控能夠有效的對隧道的狀況進行檢測，但還存在部分問題：地質和支護狀況觀察與描述，一般描述不夠細，資料整理也不系統規范，對圍巖變更判斷有時缺乏有說服力的證據；周邊位移，拱頂下沉，有的量測資料不及時，整理也不夠系統和規范；錨拔試驗，頻率不夠，此外有的隨機抽樣差，拱頂拱腰部位的試驗少。因而目前各工點量測監控，雖對隧道施工起到一定指導作用，但尚未達到應有水平。

4　結束語

綜上所述，在公路工程的施工過程中，采用初期支護施工能夠更好的保證隧道工程的質量，因此，做好常見問題的控制工作是隧道工程施工中的關鍵。要想更好的保證隧道工程的質量，則需從多個角度出發，控制好初期支護施工的質量，保證隧道工程開通后的穩定運營。

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韓會生（1981-），男，工程師，本科，主要從事公路橋梁工作。

U455.4

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2095-2066（2016）16-0184-02

2016-5-22