關(guān)于公路隧道軟弱圍巖初期支護(hù)施工技術(shù)的研究

(四川川交路橋有限責(zé)任公司， 四川 廣漢 618300)

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，政府部門加大了對交通領(lǐng)域的支持力度，公路工程的數(shù)量逐漸增多，但我國地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，公路工程在施工過程中會遇到需開挖隧道的情況，隧洞位置的圍巖穩(wěn)定性較差[1]，會直接影響到施工，還會帶來施工安全隱患，需采取針對性初期支護(hù)施工技術(shù)，提升工程結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。施工單位應(yīng)綜合考慮隧道地質(zhì)條件，科學(xué)處理軟弱圍巖，不斷創(chuàng)新隧道軟弱圍巖初期支護(hù)施工技術(shù)，以保障施工的順利進(jìn)行。

1．工程概況

本研究以某公路工程為例，選擇其某隧道出口段，從左、右兩幅同時修建，間距達(dá)45米，隧道圍巖均屬于Ⅱ級—V級的圍巖，隧道高5.5米、寬11.5米，坡度約-0.83%。隧道工程采取新奧法施工技術(shù)，須把握好施工過程的開挖、支護(hù)、量測等環(huán)節(jié)，以保障初期支護(hù)施工的順利進(jìn)行。

2．公路隧道軟弱圍巖的特征與影響因素

2.1 公路隧道軟弱圍巖的特征

軟弱圍巖本身結(jié)構(gòu)偏松軟，且?guī)r石相互的粘合力較差，開挖隧道時易造成整體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題，特別是淺層地段，易出現(xiàn)坍塌等安全問題。同時，軟弱圍巖底層通常由泥巖、片巖等構(gòu)成[2]，其穩(wěn)定性較差，直接受到外力的作用，開挖之后易被風(fēng)化，遇水則軟化。此外，軟弱圍巖構(gòu)面較為柔軟，開挖隧道過程中受切割的影響，結(jié)構(gòu)面會發(fā)生一定變化，加之其本身粘結(jié)強(qiáng)度低，因此，常存在結(jié)構(gòu)面松弛的問題，增加了隧道的不穩(wěn)定因素。

2.2 公路隧道軟弱圍巖的影響因素

在本工程中影響到隧道穩(wěn)定性的因素有：（1）地質(zhì)地貌因素：通過分析工程隧道的巖石力學(xué)性質(zhì)、巖性類型以及異性化可知，在此隧道區(qū)域中圍巖的巖性直接影響著隧道穩(wěn)定性，如硬巖強(qiáng)度過大，其變形量相對較小，反之，薄層沉積巖的強(qiáng)度較低，屬于軟性巖石，其變形量較大，嚴(yán)重的情況下還會引發(fā)地下水突涌等問題；（2）巖體結(jié)構(gòu)因素：受到地質(zhì)構(gòu)造不斷運(yùn)動等因素的影響，會形成不同結(jié)構(gòu)面，與母巖相比其強(qiáng)度更低，再加上結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度的本身的影響，強(qiáng)度會進(jìn)一步降低；（3）地應(yīng)力因素：隧道區(qū)域存在軟弱圍巖不穩(wěn)定的問題，其原因在于在開挖隧道時出現(xiàn)的應(yīng)力重分布，明顯超過可圍巖的強(qiáng)度。

3．公路隧道軟弱圍巖初期支護(hù)施工技術(shù)

公路隧道軟弱圍巖的不穩(wěn)定性會影響到開挖工作，需采取針對性初期支護(hù)施工技術(shù)。從太沙基理論可知，當(dāng)圍巖由具有凝聚力的松散介質(zhì)構(gòu)成時，完成隧道的開挖、支護(hù)施工環(huán)節(jié)后，松散介質(zhì)會在垂直力作用下出現(xiàn)明顯的下沉現(xiàn)象，加之側(cè)壓力的影響，也會形成摩阻力，會直接限制介質(zhì)下沉，但此種方式屬于傳統(tǒng)的被動理論施工，與現(xiàn)代化施工理念不太相符。因此，在本工程的隧道軟弱圍巖初期支護(hù)施工以新奧法為基礎(chǔ)，該種施工技術(shù)通過圍巖本身強(qiáng)度支撐其重量，借助向薄層噴射混凝土的方法封閉圍巖，以柔性支護(hù)為主，屬于主動支護(hù)方式，具體的施工環(huán)節(jié)、技術(shù)分為以下幾方面：

3.1 洞身開挖支護(hù)施工技術(shù)

開挖隧道洞身時，其使用的機(jī)械設(shè)備有多功能鑿孔臺架、三臂液壓鑿孔臺車，可進(jìn)行全斷面開挖，具有施工速度快、操作簡單、質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。通過側(cè)卸式裝載機(jī)、反向挖掘機(jī)進(jìn)行裝碴、出碴，用自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸。完成仰拱初支的封閉施工程序后，須回填適量碴土，約20厘米后，避免機(jī)械設(shè)備運(yùn)作過程中損壞初支。正式開挖前應(yīng)做好測量放樣工作，通過水平儀、全站儀進(jìn)行測量[3]，準(zhǔn)確標(biāo)記“開挖中線”、“標(biāo)高”，標(biāo)記超前小導(dǎo)管、炮眼等準(zhǔn)確區(qū)域。

3.2 軟弱圍巖初期支護(hù)技術(shù)

初期支護(hù)采取錨網(wǎng)噴施工技術(shù)，每榀按照0.8米的寬度安設(shè)拱墻工字鋼架，于拱部每環(huán)處均安裝φ42超前小導(dǎo)管，共 35根，以增強(qiáng)支護(hù)作用，每根小導(dǎo)管長3.5米，每環(huán)間距約0.4米，縱向間距Ⅴ級圍巖區(qū)域?yàn)?.4米，洞口加強(qiáng)段為1.6米，Ⅳ級圍巖區(qū)域?yàn)?米，并在Ⅳ級圍巖區(qū)域設(shè)拱墻，加W鋼帶進(jìn)行支護(hù)，每環(huán)縱向間距為 1米。初期支護(hù)的施工程序?yàn)椋河脟娀炷潦┕し绞椒忾]巖面、根據(jù)設(shè)計圖進(jìn)行打錨桿孔、設(shè)置砂漿錨桿、混凝土注漿、掛好鋼筋網(wǎng)、設(shè)置格柵拱架、反復(fù)噴混凝土（達(dá)到設(shè)計厚度后停止）、構(gòu)建聯(lián)合型支護(hù)結(jié)構(gòu)。

鋼架支撐的制作過程均在加工房中完成，型鋼的制作使用工程自行研制的電動彎制機(jī)（DYW-5）進(jìn)行制作加工，鋼架支撐按照設(shè)計分段的方式加工，每段端頭焊接的連接板均使用螺桿進(jìn)行鏈接，每兩榀都用鋼筋進(jìn)行連接，連接鋼筋的間距控制在100厘米。在加工過程中應(yīng)注意按照設(shè)計隧道的開挖要求掌握好其弧度，通過濕噴技術(shù)進(jìn)行復(fù)噴混凝土，用液壓濕噴機(jī)（YSP-10型），通過混凝土拌和機(jī)集中拌制好配料，在正式噴射錢應(yīng)清理好受噴面，徹底清理好受噴巖面位置的浮石等雜物，光滑面應(yīng)鑿毛，使用高壓風(fēng)清掃。按照分段、分片、分層的方式進(jìn)行噴射混凝土，噴射過程中應(yīng)噴平低洼位置，再按照由下到上的順序，進(jìn)行往復(fù)噴射，用灑水的方式養(yǎng)護(hù)1周。

本工程使用濕噴法進(jìn)行噴射，厚度約為 5厘米，正式初噴前，施工人員應(yīng)仔細(xì)清除表面的雜物、松石，受到巖面不平整等因素的影響，噴射混凝土的過程中不易黏貼，可根據(jù)實(shí)際情況降低灰骨比，以減少回彈情況、提升其粘結(jié)性。拱墻錨桿使用φ25中空注漿錨桿、邊墻錨桿使用φ22砂漿錨桿。根據(jù)隧道斷面沿著輻射狀打設(shè)錨桿，縱向、橫向均以梅花型進(jìn)行布置，均為80厘米，注漿過程中需完全排除眼孔氣體，提升漿液的飽滿度以及注漿整體質(zhì)量，整個注漿過程的壓力為0.5—1.0MPa，完成注漿環(huán)節(jié)后，通過拉拔儀施加超過60KN的預(yù)應(yīng)力，最終抗拉力試驗(yàn)的錨桿為ML-20型錨桿，抗拉力須超過150KN。混凝土噴射2厘米后掛好鋼筋網(wǎng)，并將其與徑向的錨桿連接，按照設(shè)計要求制作鋼筋網(wǎng)。噴射混凝土完成后，須養(yǎng)護(hù)1周。

3.3 處理軟弱圍巖初期支護(hù)后排水、變形問題

隧道軟弱圍巖初期支護(hù)施工過程中，為防止圍巖變形的加劇，應(yīng)對初期支護(hù)予以適當(dāng)調(diào)整，以形成支撐力較強(qiáng)的支撐體系，以解決施工過程的偏壓問題。根據(jù)設(shè)計圖要求，布置環(huán)向、橫向、縱向排水管的間距、連接方法，通過復(fù)合防水層，施工過程中，工作人員應(yīng)站在工作平臺上，借助專用的墊射針將無紡布平整固定于噴射砼的表面，施工完成后需仔細(xì)檢查防水層完整性，如果發(fā)現(xiàn)破損位置應(yīng)予以修補(bǔ)。做到開挖短進(jìn)尺，勤支護(hù)，早封閉，并且做好監(jiān)控量測工作。

結(jié)束語

綜上所述，公路工程中隧道施工一直是其施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但隧道區(qū)域的地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是存在軟弱圍巖，直接影響著工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在實(shí)際施工過程中，需綜合考慮工程實(shí)際情況，運(yùn)用支護(hù)先進(jìn)材料與技術(shù)，科學(xué)處理隧道軟弱圍巖，提升公路建設(shè)質(zhì)量，避免隧道施工過程的安全問題，更好地延長公路使用時間，贏取更大經(jīng)濟(jì)、社會效益。

[1]李鵬飛,田四明,趙勇等.高地應(yīng)力軟弱圍巖隧道初期支護(hù)受力特性的現(xiàn)場監(jiān)測研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2013,16(z2):3509-3519.

[2]張德華,劉士海,任少強(qiáng)等.高地應(yīng)力軟巖隧道中型鋼與格柵支護(hù)適應(yīng)性現(xiàn)場對比試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2014,22(11):2258-2266.D

[3]關(guān)寶樹.漫談礦山法隧道技術(shù)第十講--軟弱圍巖隧道中開挖斷面早期閉合的施工技術(shù)[J].隧道建設(shè),2016,36(8):887-896.