公路隧道初期支護施工淺析

鄭思西

摘 要：初期支護是采用“新奧法”開挖隧道時穩定圍巖、保證施工安全的重要措施，是隧道施工的最重要內容之一。本文介紹了公路隧道初期支護的施工方法及步驟，指出了施工質量及安全控制要點，為隧道初期支護施工提供有益借鑒。

關鍵詞：隧道；初期支護；施工技術

中圖分類號：U455 文獻標志碼：A

0 前言

目前，公路隧道初期支護多采用錨桿、鋼筋網+噴射混凝土（有時加鋼支撐）的組合設計，根據隧道圍巖級別及其松弛情況，通過超前地質預報和監控量測，獲取圍巖及支護的應力、變形參數，適時調節初期支護參數。

初期支護是”新奧法”開挖隧道時的核心措施，其工藝復雜，內容繁多，施工人員的熟練程度、施工工藝的機械化程度、施工材料的質量等因素，直接影響著施工質量和安全。以下內容為作者對公路隧道施工實踐的總結，探討了隧道初期支護的施工質量及安全控制要點。

1 隧道初期支護施工方法及步驟

1.1 初噴砼與錨桿施工

隧道掌子面開挖完畢后，應立即施作初噴砼。砼初噴之前，要做好巖面的找頂、清危和局部滲漏水的引排工作。初噴支護的施作時間十分重要，根據經驗，初噴一般應在爆破后2h～3h內完成，砼初噴厚度應在3cm～5cm。噴射砼作業采用分段、分塊，先墻后拱、自下而上的順序進行；噴射作業時，噴嘴做反復緩慢的螺旋形運動，螺旋直徑約20cm～30cm，以保證混凝土噴射密實；同時掌握風壓、水壓及噴射距離，減少混凝土的回彈量。隧道系統錨桿多采用φ2.5cm×0.5cm中空注漿錨桿，不同等級的圍巖采用不同的長度和縱、環向間距布置。錨桿鉆孔采用人工手持式風鉆造孔。鉆孔技術要求為：孔徑3.8cm～4.2cm，開口偏差小于0.5cm，方向偏差小于2%，孔深比錨桿插入部分長3cm～5cm。安裝錨桿采取人工錘擊方式，將錨桿插入孔內距孔底3cm～5cm處。桿體插入后，在孔口安裝止漿塞和錨墊板。錨桿注漿采用專用注漿機，注漿壓力控制在0.5MPa～1.0MPa，并注意隨時排除孔中空氣。

1.2 鋼筋網與鋼支撐施工

鋼筋網多采用冷軋帶肋鋼筋網片，鋼筋網鋪設時間是在砼初噴和錨桿安裝之后。鋼筋網要緊貼初噴混凝土表面，避免二次噴射時出現顫動。如果設置了型鋼或格柵鋼拱架，鋼筋網片應與型鋼或格柵鋼拱架頂面緊密連接。多層掛網時，應分層掛網，分層噴射。

鋼支撐主要有型鋼拱架、格柵拱架兩種形式。型鋼拱架采用型鋼分節段加工彎制，再用連接鋼板通過螺栓連接。格柵拱架是采用螺紋鋼筋分節段加工焊接成空間格柵結構，再用連接鋼板通過螺栓連接。鋼支撐應先在隧道外分節段加工成型，在初噴砼完成之后進行安裝，安裝時與定位鋼筋和錨桿聯接。鋼拱架在安裝前要檢驗焊接質量，安裝時要檢驗鋼支撐的間距、垂直度是否符合要求。另外，鋼支撐在安裝時，如果與初噴混凝土之間有較大的間隙，應設置硬質墊塊，鋼支撐安裝好后要盡快噴射混凝土覆蓋，以便共同受力。

1.3 噴射混凝土

噴射混凝土的一般流程為混凝土拌合→篩網過篩→濕噴式混凝土噴射機噴射→添加速凝劑。噴射砼施工前要加強對原材料的質量控制。水泥在使用前必須進行嚴格的檢驗。速凝劑在使用前要做水泥適應性試驗及速凝效果試驗，保證混凝土在5分鐘內初凝，10分鐘內終凝；速凝劑容易受潮失效，所以實驗前后要對其進行密封保存。

噴射混凝土的主要機具是混凝土噴射機。拌料前，要檢查攪拌機是否處于正常工作狀態，并確定運輸車已經到位。進行噴射前，要清潔巖面，將圍巖（或初噴砼）表面的粉塵、巖屑除去。噴射機工作風壓要控制在0.2MPa～0.4MPa；噴射距離應控制在0.8m～1.2m，噴嘴方向要與巖面保持垂直，噴嘴的移動軌跡一般應呈螺旋狀。噴嘴移動速度要慢，使混凝土堆積，并逐塊擴大噴射范圍。噴射砼作業采用分段、分塊，先墻后拱、自下而上的順序進行。噴射到鋼筋網部位時，要使噴嘴靠近鋼筋，噴射角度應適當偏移，混凝土要把鋼筋網完全覆蓋；噴射拱架時，要先填實拱架與圍巖間的空隙，再從拱架周圍噴射到拱架之間。混凝土噴射作業完成后，要及時進行養護。

2 施工注意事項

2.1 噴射混凝土的配合比設計及優化

噴射混凝土的主要原材料有砂、石、水泥、液體速凝劑等。由于噴射混凝土工藝的復雜性和特殊性，其配制比普通混凝土的配制要復雜。噴射混凝土的配合比，要根據《錨桿支護技術規范》、施噴設備參數、初噴厚度、實際噴射強度、工作性、回彈率等因素確定，最終配出的混凝土樣還要進行試噴，并根據試噴結果對配合比進行修改和優化。

評定混凝土的抗壓強度時，取混凝土樣品10份，按照Rn-K1Sn≥0.9R，Rmin≥K2R的標準來進行評定，其評定值滿足要求時則認為該批次噴射砼抗壓強度達到要求；達不到要求時則要修改參數，進一步優化配合比。另外，配制混凝土時，要注意原材料稱量的準確性；砼拌制應采用強制式攪拌機攪拌，時間不少于90s。

2.2 噴射混凝土時的注意事項

噴射機啟動時，為避免供料不均勻，應先送風再開機，待機械正常運轉之后再送料；噴射結束后，為避免材料浪費，應先停止送料、再停機關風；機器完全停止運轉后，應盡早除去噴射機內的混合料，以免混合料結塊堵塞機器和導管。上料前，要先進行試運轉，若出現噴嘴不出風，表明輸料管可能已被堵塞；若出現噴嘴風壓不足，則表明出料口可能已被堵塞；若噴出的混合料呈霧狀，則表明機器運轉正常。

若出現導管堵塞現象，要用噴淋設施進行清理，操作時要注意噴淋設施不能正面對人，避免發生傷人事故。潮噴法作業時，應用噴淋設施在施工區域噴水以減少粉塵，防止粉塵擴散；作業時，可以通過調整砂石料的含水率來降低粉塵濃度，最適宜的含水量是5%～7%；在噴淋水環到出口之間接管，增加水和料的混合時間，可以使水與料充分混合，進而減少粉塵的產生；另外，加強通風也是控制粉塵的途徑之一。

分層噴射時，要求每一層的噴射必須連續均勻，第一層噴射時要掌握好厚度，過薄則粗顆粒可能無法黏附，過厚則會出現下墜現象。如果隧道巖面不平，初噴時要噴平巖面。為保證安全，施工時噴射機要放置在圍巖穩定的地段，進入施工現場的人員都要佩戴安全防護用具，尤其是操作噴射機的工人，要穿戴全套的工作服，并佩戴防護眼罩、防塵口罩和乳膠手套；施工現場要注意通風良好。

2.3 施工現場安全保障措施

隧道初期支護施工時，要制定并嚴格落實各項安全保障措施。

施工前要組織施工人員進行詳細的安全技術交底；作業前，施工人員要穿戴防護用品，施工機具要配備完善的安全防護設施；施工過程中，安全管理人員要及時跟蹤進行安全檢查：施工前，要對施工機具進行全面檢查，保持機具完好率，避免機具帶病作業；清理浮石時務必徹底；錨桿作業時，要密切關注圍巖的狀態，避免施工過程中突然剝落、坍塌；搬運拱架前，要檢查拱架是否綁扎牢固；連接鋼支撐時，要盡量使拱架與錨桿緊密連接，拱腳處及時施作鎖腳錨桿；高空作業時，要配備相關的安全防護設施，避免出現墜落事故；施工現場要設置必要的安全警示標牌、標志；作業現場備好防火、防塵、防爆等設施。

隧道施工尤其不能忽略洞內照明，施工現場要在合適的位置設置照明燈，在危險潮濕場所，應給工人配備手持照明燈具，所有照明燈具的電壓都要符合要求。

結語

總而言之，公路隧道施工過程中，初期支護施工是十分重要的一環，所以，在初期支護施工時，必須根據具體的圍巖條件，制定相應的施工方案。施工過程中，應嚴格按照有關規范進行操作，對錨桿、鋼筋網、鋼支撐、噴射混凝土等關鍵工序進行嚴格的技術控制。另外，由于業內對公路隧道支護理論和施工方法的研究仍然有限，目前的有關支護理論與施工水平尚有不足，這些都要求工程界的技術人員共同努力，研究更先進的設計理論和施工技術，以提高我國公路隧道的總體設計與施工技術水平。

參考文獻

[1]胡維維.隧道初期支護施工技術探討[J].科技與企業，2012，27（3）：31-33.endprint