高原地區(qū)隧道工程支護施工要點淺析

山西路杰工程咨詢有限公司 山西太原 030006

1 工程簡介

南上莊隧道位于山西省陽泉市平定縣南上莊村，隧道設(shè)計為雙向四車道，時速80km/h，其中隧道起訖里程為K15+942-K16+220，全長278m，為2×10.25m 雙連拱隧道。南上莊隧道整體屬于巖質(zhì)隧道，本隧道洞體襯砌類型由SL5a-SL4b級構(gòu)成。SL5a 襯砌類型長度64m；SL4a 襯砌類型長度52m；SL4b 襯砌類型長度144m，進口明洞6 米，出口明洞12m。

2 高原地區(qū)隧道工程支護施工技術(shù)

2.1 φ42 超前小導(dǎo)管超前支護

圖1 小導(dǎo)管注漿施工工藝流程圖

（1）制作鋼花管。小導(dǎo)管可以采用熱軋無縫鋼管，外直徑為42 毫米，管壁厚為4 毫米，將前端做成尖錐形，管壁上每隔10 厘米到20 厘米進行梅花壓孔。壓漿孔呈90 布置，眼孔直徑為8 毫米，尾部長度控制在30 厘米以內(nèi)，將其作為不鉆孔的止將段。

（2）小導(dǎo)管安裝。①隧道邊墻位置施工時應(yīng)對坑道穩(wěn)定進行判斷，根據(jù)情況設(shè)置導(dǎo)管注漿。如確需增加，應(yīng)提請監(jiān)理予以確認，以便后期計量工作。②測量放樣，小導(dǎo)管SL5a 環(huán)向間距按35cm布置，SL4a 環(huán)向間距按40cm 布置，傾角15°外傾角打入圍巖在設(shè)計孔位上做好標記，采用鑿巖機或是沒點鉆進行鉆孔，孔徑比設(shè)計導(dǎo)管管徑大20 毫米。先采用風鉆進行開孔并使用吹管將其中的砂石吹出。③成孔施工后可以將導(dǎo)管插入到設(shè)計位置，用帶沖擊的風鉆將小導(dǎo)管頂入孔中，或直接用錘擊插入鋼管或用鑿巖機直接將小導(dǎo)管從型鋼鋼架上部、中部打入，尾部與鋼拱架焊接牢固，與鋼架共同組成預(yù)支護體系。

（3）注漿。在進行施工時可以將施工技術(shù)、施工設(shè)備作為依據(jù)對一次性注漿深度及導(dǎo)管長度進行優(yōu)化，應(yīng)用水泥漿進行注漿，將1:1 的水泥漿液注入到注漿泵中。注漿前應(yīng)先在掌子面噴射5 厘米至10 厘米厚的混凝土，最終形成漿盤。注漿作業(yè)前應(yīng)先對管內(nèi)進行清理，然后采用從上之下的順序進行施工。單孔注漿壓力應(yīng)滿足設(shè)計要求。在進行注漿施工前應(yīng)先將注漿記錄填寫清楚并進行實時分析與改進，重點對施工支護作業(yè)面的狀態(tài)進行觀察，將注漿試驗結(jié)果與現(xiàn)場情況作為依據(jù)對注漿參數(shù)進行調(diào)整。

2.2 初期支護

該工程在進行初期支護時采用了Ф22 藥卷錨桿、Ф8 鋼筋網(wǎng)、型鋼鋼架、C25 噴射砼等。在完成開挖作業(yè)后緊跟著進行支護作業(yè)，降低圍巖暴露在外的時間，防治變形現(xiàn)象，同時可以避免短期內(nèi)出現(xiàn)松弛剝落現(xiàn)象。在進行鋼架、鋼網(wǎng)及錨桿施工時可以采用洞外加工方式，安裝鋼架時采用人工方式，完成鋼筋網(wǎng)掛設(shè)，風動鑿巖機為錨桿并使用濕噴方式完成混凝土濕噴作業(yè)。襯砌分別為SL5a類型、SL4a 類型、SL4b 類型，按照梅花型對錨桿進行布置，以Ф22 藥卷錨桿為主。在進行錨桿鉆孔時可以采用臺階搭設(shè)方式搭設(shè)簡單的臺架施鉆，布置孔洞時應(yīng)符合設(shè)計間距要求；保證鉆孔方向與結(jié)構(gòu)面、混凝土表面的垂直度；假如錨桿因開挖尺寸受到限制無法一次性完成打入施工，可以采用分次打入方式，并保證打入總長度滿足設(shè)計要求。錨桿孔大于桿徑15 毫米，將深度偏差控制在50 毫米以內(nèi)；成孔后可以采用高壓風進行清孔。

（1）藥卷錨桿充分利用了早期凝結(jié)速度快、承載力大的水泥砂漿所制成的錨固劑，將錨桿設(shè)置到指定錨固位置的支護方式。錨固劑在使用時應(yīng)注意以下方面：保證初凝時間在3 分鐘以上，終凝時間控制在10 分鐘以內(nèi)；具有較強的抗壓強度，通常30 分鐘到60 分鐘的抗壓度大于0.2MPa 以上；硬化后體積會不斷縮小且具有膨脹性；藥卷包在浸水前應(yīng)在上面扎3 到5 個小孔，浸水1 分鐘到1.5 分鐘小孔不冒泡后可以將其拿出，此時可以將浸透水的藥卷放入到孔眼中。藥包裝入時可以采用木棍或類似物體將其送入到眼底。藥卷包裝后使用風動攪拌機帶動錨桿旋轉(zhuǎn)，一邊旋轉(zhuǎn)一邊推進，在這個過程中通過攪拌形成水泥包，確保水泥漿具有良好的和易性，水泥卷攪拌時間控制在30 秒至60 秒。

（2）φ8 鋼筋網(wǎng)。在進行鋼筋網(wǎng)加工制作為φ8 鋼筋，可以采用冷拉方式進行調(diào)直，避免鋼筋表面出現(xiàn)裂縫、有誤、銹蝕等現(xiàn)象；使用前一定先進行除銹；在進行鋼筋網(wǎng)加工時可以采用洞外集中加工方式，在加工平臺上根據(jù)網(wǎng)格大小畫線，并于線交叉處焊接，將鋼筋擺放好后進行點焊，將網(wǎng)格誤差控制在10 毫米以內(nèi)。

①鋼筋網(wǎng)存放、運輸。做好鋼筋網(wǎng)片運輸工作，避免變形現(xiàn)象；鋼筋網(wǎng)片成品加工應(yīng)在遠離場地外進行加工與存儲。保證存放環(huán)境，避免變形、銹蝕等現(xiàn)象。

②鋼筋網(wǎng)掛設(shè)。鋼筋網(wǎng)人工掛設(shè)，應(yīng)在初噴一層混凝土后再進行鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)，鋼筋網(wǎng)應(yīng)和錨桿焊接牢固，鋼筋搭接長度控制在30d，并不得小于一個網(wǎng)格長邊尺寸。使用雙層鋼筋網(wǎng)，混凝土覆蓋第一層鋼筋網(wǎng)后在鋪設(shè)第二層鋼筋網(wǎng)。沙土層地段可以先鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)然后在進行混凝土噴射。鋼筋網(wǎng)會隨著噴射出現(xiàn)起伏現(xiàn)象，與受噴面間隙宜控制在20mm-30mm。

（3）型鋼鋼架。

①型鋼鋼架加工。型鋼鋼架按照設(shè)計分部開挖情況分節(jié)進行加工制作，型鋼鋼架宜采用冷彎法制作成型，工作臺為δ=20mm 的鋼板制成，其上根據(jù)不同斷面的型鋼放樣成型鋼彎曲模型。接頭鋼板高強螺栓孔應(yīng)采用機械鉆孔，孔口采用砂輪機清除毛刺和鋼渣，嚴禁采用氣割沖孔，鋼架的焊接在硬化后的鋼筋場地上進行，根據(jù)鋼架各單元的設(shè)計尺寸按照1：1 放出大樣，并且于地面上打設(shè)固定鋼筋以控制變形。

②鋼架架設(shè)工藝要求。a.正式安裝前應(yīng)先做好底腳清理工作，并對拱腳標高不足鋼板進行調(diào)整。b.在開挖面外完成鋼架拼裝，使用高強度螺栓完成鋼架連接并保證其緊密性，若有間隙可以使用混凝土墊塊楔緊。c.在鋼架外部每隔2 米位置應(yīng)用鋼楔或混凝土鋼楔進行楔緊。d.保證鋼架底部穩(wěn)定的基礎(chǔ)上確保鋼架與圍巖可以緊密貼合并采用焊接方式固定錨桿，鋼架連接時采用縱向連接方式。e.下半部分開挖后應(yīng)及時接長鋼架并做好密封工作。f.保證鋼架與混凝土是一體的，使用混凝土填充鋼架與圍巖間的空隙；保證混凝土可以完全覆蓋鋼架，將厚度控制在20 毫米。g.每榀型鋼分四段加工，型鋼加工時每段長度可視具體情況作具體情況適當調(diào)整。i.兩榀鋼拱架之間的連接筋N2，初一般情況下按圖布設(shè)外，可視拱架具體穩(wěn)定情況加設(shè)交叉連接筋。j.中隔墻施工時應(yīng)在其相應(yīng)位置預(yù)埋C 部大樣圖中的下部鋼板和Ф12 鋼筋，以及與鋼板連接的高強螺栓，并且中隔墻的該位置應(yīng)當留有空間以便安裝。k.混凝土初噴后安裝鋼架，測量人員在架設(shè)前確定鋼架位置。使用紅油漆做好編號，節(jié)段與節(jié)段之間應(yīng)按設(shè)計要求連接。保證鋼板連接平面與鋼架軸線是垂直的。m.與中隔墻施工時預(yù)留鋼板連接，連接錨栓連接。完成主洞型鋼拱架的體系轉(zhuǎn)換。

（4）噴射混凝土。隧道初期支護噴射混凝土設(shè)計厚度：SL5a 型襯砌結(jié)構(gòu)26cm，SL4a 型襯砌結(jié)構(gòu)22cm，SL4b 型襯砌結(jié)構(gòu)22cm，設(shè)計強度等級為C25。由于拌合站距離隧道施工區(qū)域3km，因此拌合站確保足夠的罐車數(shù)量專供隧道噴射混凝土使用，控制速凝劑的摻量并嚴格控制速凝混凝土的出場時間，隧道施工現(xiàn)場配備試驗人員隨時檢測混凝土質(zhì)量并及時與拌合站技術(shù)人員溝通，確保噴射混凝土供應(yīng)及質(zhì)量，應(yīng)用濕噴方式完成隧道初期支護噴射。噴射所使用的混凝土通常在攪拌站拌和好后再運送到施工地點，然后使用濕噴機完成噴射施工。隧道開挖施工結(jié)束后將4 厘米厚的混凝土噴射到巖面，然后進行錨桿架設(shè)、鋼架設(shè)置及鋼筋網(wǎng)掛設(shè)，然后對初噴巖面進行清理并保證噴射厚度滿足要求。

3 結(jié)語

綜上所述，在隧道初期運用支護技術(shù)，加強對支護技術(shù)的運用以及質(zhì)量控制，可對隧道的整體施工工作奠定下良好的基礎(chǔ)和有利條件。

圖2 噴射混凝土施工工藝框圖