隧道工程初期支護施工技術探究

崔敬龍

（中鐵十八局集團第一工程有限公司，天津 300000）

大量工程實例表明，在隧道工程施工建設中，科學合理地應用初期支護施工技術，對保證隧道工程施工質量有重要意義，同時也是降低安全事故發生概率的主要途徑。在實際施工中，需要根據隧道工程的實際情況，選擇與之相適的支護技術，才能滿足實際需求，但我國對這方面的研究還有待進一步深入。因此，本文基于工程實例，深入分析了隧道工程初期支護施工技術。

一、案例分析

蒙華鐵路王家灣隧道進口里程DK266+945，出口里程DK274+233，全長7288m，為單洞雙線隧道，最大埋深220m，最小曲線半徑2000m，隧道縱坡為人字坡，坡度及坡長依次為5‰/7205m，-4‰/83m。鐵路等級：I級。正線數目：雙線。設計行車速度：120公里/小時。限制坡度：浩勒報吉至納林河6‰；納林河至三門峽段重車方向6‰，輕車方向13‰。最小曲線半徑：2000mm。牽引種類：電力。機車牽引種類：HXD系列。牽引質量：10000噸，部分5000噸。到發線有效長：1700m。

二、初期支護施工原理

所謂初期支護，指的是通過錨桿和噴射混凝土的方式，來對隧道圍巖進行加固，同時如果必要還可以配合鋼筋網、拱架等支護方式進行聯合支護。大量實例表明，通過初期支護，既可以良好地承受圍巖變形，而且還能大幅度提升隧道圍巖的強度和硬度，進而保證隧道工程整體結構的穩定性和質量，以達到提升隧道工程施工質量的目的。錨噴支護方法主要應用在Ⅲ類硬巖至Ⅴ類圍巖支護過程中，但在較軟弱破碎嚴重的Ⅲ類軟巖至Ⅰ類圍巖支護中應用時，支護效果則比較差。在具體施工建設中，當隧道開挖完成后，就需要立即進行噴錨支護，保證隧道工程施工中人員和機械設備的安全性。避免隧道圍巖發生過度變形，而產生松動掉落。通過長期支護，則可以大幅度提升隧道圍巖的力學性能。隧道鐵路工程也越來越多，和普通鐵路工程相比，隧道鐵路工程的難度更大，對支護施工質量提出了更高的要求。

三、初期支護施工技術在隧道工程施工中的具體應用

（一）噴射混凝土支護技術的應用

就案例工程而言，在初期支護中應用濕噴混凝土施工技術，機械采用濕噴機械手。噴射混凝土強度等級為C25,厚度 12m～28cm,在Ⅳ（A）～Ⅴ（B）型襯砌結構拱墻噴射混凝土摻和合成纖維，摻量為0.9kg/m3。濕式噴射混凝土施工工藝圖如圖1所示：

圖1 濕式噴射混凝土施工工藝圖

在案例工程初期支護混凝土配制時采用了普通硅酸鹽水泥，砂的含泥量控制在2%下，細度模數則要控制在2.5以上，碎石的標準為：粒徑在5mm～10mm的連續級配，在水資源選擇時，要盡量選擇純凈無雜質的純凈水，要通過3～5次試驗，確定最佳的混凝土配合比。配制混凝土時，必須嚴格按照試驗配比進行配制，以保證隧道工程初次襯砌的質量。配合比和混凝土攪拌的均勻性，要定期檢查，發現問題及時處理。在混凝土噴射前要對隧洞工程目前實際情況進行全方位調查分析，控制開挖深度在標準范圍中，發現超挖部分、開裂部分、破碎部分要先清理，并用高壓水沖洗巖面。提高混凝土和圍巖黏結的力度，確保隧道工程初期支護施工質量，為后期施工提供便利的條件。

在具體噴射過程中，噴頭距離隧道巖面的距離要控制在0.6m～1.0m,而且噴頭要盡量和巖面垂直，而在進行初期支護鋼架和鋼筋網支護時，噴頭略微傾斜，但傾斜度不能超過30°。在具體噴射過程中，為最大限度地保證支護效果，要遵循先進行邊墻澆筑，然后進行隧道拱部澆筑的方法。在案例工程混凝土噴射混凝土時，采用了分段分區澆筑的方法。在具體噴射過程中，確保噴頭時刻做圓周運動，避免發生噴射不均勻的現象，后一圈噴射范圍要蓋過前一圈30%～40%進行螺旋狀噴。同時，噴嘴運行的螺旋直徑要控制在20cm～30cm之間，確?；炷羾娚涞馁|量和密度。在具體噴射過程中，還要對隧道內部的分壓、水壓和噴射距離等進行全面控制，減少回彈量。在案例隧道工程噴射中，共分兩次進行，第一次混凝土噴射厚度要控制在5cm以上，在一層噴射完成60min后，才能進行第二次噴射。第二次噴射120min以后，方可進行噴水養護，養護時間要控制在7d～15d以上。

（二）鋼筋網支護施工技術

在進行鋼筋網支護時，要根據按照實際情況，選擇與之相適的鋼筋網。就案例工程而言，在鋼筋網施工中，直徑為6mm網眼規格為25×25cm和直徑為8mm網眼規格20×20cm兩種型號的鋼筋材料。在加工棚分塊預制成鋼筋網片時，可進行洞內鋪掛，鋼筋網要設置在混凝土鋪設2cm厚的位置，把鋼筋網和系統錨桿進行固定。通常情況下，鋼筋網和混凝土噴射面的間隙要控制在3cm～5cm之間，而且保護層厚度要控制在2cm以上，在保護層上搭設1～2個網格，開始噴射時，要盡量縮短噴頭到噴射面的距離，最大限度上提升混凝土密實度。

（三）組合中空錨桿

中空錨桿結構如圖2所示：

圖2 中空錨桿結構圖

1.施工準備

在施工前，要根據隧道工程實際情況和設計標準，相關生產廠家直接訂購注漿錨桿，同時還要進行科學合理的相關試驗，確定泥漿的配比量，從根本上保證支護的質量和效果，確保后期施工能順利進行。

2.測量放樣、鉆機就位

在開孔前，還對鉆孔的具體位置進行科學合理放樣測量，并進行固定標記，防止被移動，開孔偏差和設計偏差要控制在6cm～8cm之間，而錨桿孔的孔軸方向要盡量和施工圖紙相互一致。測量放樣的次數要控制在3～5次，然后計算測量平均值，作為鉆機就位的實際數值。

3.成孔

成孔是中空錨桿支護施工工藝的主要環節，成孔的質量直接決定了中空錨桿施工的整體質量，需要高度控制，才能最大限度上保證建筑工程施工質量。就案例工程而言，在實際施工建設中，為有效提升施工質量和效率，采用錨桿鉆孔機進行鉆孔，在具體鉆孔時要通過測斜儀來控制鉆孔的傾斜角度，避免發生鉆孔傾斜和倒塌的現象發生。先用短鉆桿進行沖孔，確認無誤后再用長鉆桿鉆到設計深度。實際鉆孔過程時，要對鉆孔的位置、鉆孔方向、成孔直徑等進行全方位控制，當鉆孔完成還要進行檢查，確認符合質量后，再進行清孔。

（四）藥包錨桿

不同初期支護施工技術施工工藝和施工方案也不盡相同。在具體應用時，要先對隧道工程實際情況，選擇最佳的初期支護技術，才能有效保證隧道工程施工質量。藥包錨桿施工工藝如圖3所所示：

圖3 藥包錨桿施工工藝圖

1.測量放樣

按設計要求準確放出錨桿孔位，采用風動鉆巖機鉆孔。系統錨桿實際放樣時允許偏差±5cm。鉆孔深度嚴格控制，保證錨桿外露100mm，以便與鋼架焊接。

2.清除孔內殘留物

防止藥包送入過程中被阻，通過高壓風對鉆孔進行清理，為保證支護效果，在清孔過程中，嚴禁采用高壓水進行清孔，避免發生塌孔等質量通病。當清孔完成后，還要對鉆孔的質量、直徑等指標進行全方位檢驗，發現問題及時處理。避免藥包送入過程中發生藥包被阻礙問題。

3.藥包送入

為避免藥卷包在浸水時發生被水浸濕，而影響藥包錨桿施工質量，因此在浸入水前，要在前上端扎3個小孔，孔徑要控制在1mm左右，浸水時間控制在1～1.5分鐘之間，小孔不冒泡即浸水結束，這時即可將浸好水的藥卷包裝入孔眼。藥包裝入采用比較堅硬順直木棍或相似的物體送至眼底。藥卷包裝入后，鉆孔以后，就可以采用風動攪拌機進行快速旋轉，邊旋轉邊緩慢推進，錨頭在旋轉與推進中強烈攪拌浸水后的水泥包，使水泥漿獲得良好的和易性，連續攪拌水泥卷的時間宜為30s～60s。

四、結束語

綜上所述，本文結合工程實例，深入分析了隧道工程初期支護施工技術的應用，得出以下幾點結論：

（1）近年來，隨著我國社會經濟持續穩定的發展，我國鐵路里程逐年增加，為我國社會經濟持續穩定的發展奠定堅實基礎，隧道鐵路工程也越來越多。和普通鐵路工程相比，隧道鐵路工程的難度更大，對支護施工質量提出了更高的要求。

（2）隧道工程初期支護技術，種類繁多。在實際施工中，需要根據隧道工程的實際情況，選擇與之相適的支護技術，才能滿足實際需求。

（3）不同初期支護施工技術施工工藝和施工方案也不盡相同。在具體應用時，要先對隧道工程實際情況，選擇最佳的初期支出技術，才能有效保證隧道工程施工質量。

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