公路隧道工程支護及襯砌技術探析

梁小威

（甘肅省交通工程建設監理有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

公路隧道工程具有難度大、影響因素多、不確定性多等特點，任何一個細節把控不當，都會影響公路隧道工程施工質量和施工的安全性。支護和襯砌作為公路隧道工程施工的兩個主要環節，應當引起高度重視。近年來，大量高新技術和設備被廣泛應用到公路隧道工程施工中，出現了很多不同種類的支護和襯砌施工技術，每種施工技術都有其獨特的應有范圍和優勢，在具體施工中，需要結合地質條件、公路隧道工程的結構形式等，選擇合適的施工技術，并加強應用管理，才能提升施工質量。

2 公路隧道工程施工中支護技術的應用要點

2.1 支護技術的選用

在公路隧道工程施工中支護技術的選用和圍巖的穩定程度有直接關系，通常情況下可參照表1來選擇支護技術：

表1 公路隧道工程支護技術選擇表

通常情況下，在進行Ⅰ級圍巖和Ⅱ級圍巖施工中，為提升施工效率，可采用先開挖、后支護的方法，但要控制開挖面到支護的距離在5～10 m。在進行Ⅲ級和Ⅳ級圍巖施工中，需要采用邊開完，邊支護的方法，支護要緊跟掌子面。在進行Ⅴ級圍巖和Ⅵ圍巖施工中，必須采用先支護，后開挖的方法。為保證施工的安全性，若隧道施工條件合適，要盡量采用臨時支護和永久性支護相互結合的方法。

2.2 中空注漿錨桿施工技術

在進行公路隧道工程施工中，中空注漿錨桿支護技術是應用做多的支護技術，在多數地段都可以得到良好的應用，在具體應用中，需要結合公路隧道工程的特點以及技術要求開展有針對性的作用，具體的施工要點如下：

第一，按照設計圖紙的要求，通過測量放線的方法，確定好每根錨桿安裝的具體位置，作為鉆孔和錨桿安裝的依據。

第二，在正式施工前，需要對導管孔的深度、孔徑、垂直度等進行全面檢查，保證達到設計要求后，方可進行錨桿安裝。并按照設計要求配制灌漿漿液，配制好的漿液通過電動注漿機注入到錨桿中，控制好注漿的壓力，以及注漿的飽滿度。保證單管注漿量達到設計標準后，才能進行下部操作。

第三，在注漿操作中，達到設計壓力后，不能立即停止注漿，還要繼續穩壓20 min左右，以保證注漿的有效性，當進漿量少于注漿終量時，方可結束注漿，以保證每根錨桿孔的漿液量都能達到設計要求。

第四，對施工全過程進行檢查，注漿質量達標后，對錨桿端頭進行處理，最好選擇設計的螺帽進行作業，以免發生漿液流失問題。中空注漿錨桿的桿體多由中空壁厚全螺紋組成，在施工中可按照設計要求進行切割，以方便后期使用，齒峰凹槽能夠對錨桿起到良好的固力作用。為提升支護效果，在應用此項支護技術時，必須保證錨桿孔的位置、深度、布設形式都能滿足設計要求，漿液配制的強度要大于C20。錨桿墊板必須和孔口的混凝土緊密相連，并加強對錨桿端頭的檢查和處理，密切觀察錨桿端頭的變形過程，以保證所用墊板的螺帽能夠緊固標準。

第五，嚴格控制好縱向錨桿的排距，是提升中空注漿錨桿支護效果的關鍵。不同縱向錨桿排距下，隧道拱頂錨桿軸力和錨桿縱向排距關系如表2所示：

表2 隧道拱頂錨桿軸力和錨桿縱向排距關系表

從表2中能夠清楚看出，縱向錨桿排距低于50 cm時，錨桿的軸力最小，大約為167.5 kN。縱向錨桿排距在150 cm間距時，錨桿軸力達到最大，約為279.6 kN。縱向錨桿排距從50 cm提升到150 cm相鄰段幅值為17.4 kN、23.7 kN、27.8 kN、43.2 kN，其中增長幅度最快的區段在100～125 cm之間，其增幅大約為其他區段的2倍。從中不難看出，錨桿軸力和縱向錨桿排距還有很大關系，從167.5 kN到279.6 kN，增幅值達到112.1 kN，因此，中空注漿錨桿支護技術在軟弱圍巖條件下，合理的縱向錨桿間距應不超過125 cm。

2.3 噴射混凝土支護技術應用要點

在公路隧道工程支護中應用噴射混凝土施工技術，為控制裂縫，提升支護質量和美觀性，盡量選擇普通硅酸鹽水泥，并在混凝土配制中加入適量的速凝劑，以控制混凝土流淌問題，保證混凝土初凝時間在5 min以內，終凝在10 min以內。砂要選擇機制砂，以方便噴射作業。石料要選擇粒徑小于15 mm，且質地堅硬的碎石，噴射機具可按照公路隧道工程實際情況進行合理選擇。

公路隧道開挖完成后，及時開展開挖端面尺寸檢查，可采用頂、撬等方法，對隧道圍巖進行初噴封閉作業，以盡快形成一個穩定的圍護支護體系。為提升噴射質量，要選擇經驗豐富的操作人員來操控噴頭。在進行混凝土拌料操作中，需要通過多次配比試驗，確定最佳的配合比，噴頭到隧道受噴面之間的距離控制在80～120 cm，噴頭盡量垂直受噴面。按照從下到上的順序分段噴射。進行隧道拱部噴射混凝土支護中，要采用臺階法噴射方式，拱腳混凝土噴射完成后，再進行邊墻噴射，最后進行拱頂噴射，噴射混凝土的長度要控制在4 m以下，若發現隧道圍巖存在不平整的現象，要先對凹出噴射，補平后再進行整體噴射。

2.4 鋼筋網支護技術應用要點

在鋼筋網制作前，需要對鋼筋的質量、性能、結構、尺寸、型號等進行詳細檢驗，不達標的鋼筋嚴禁使用，尤其是銹蝕的鋼筋，絕不能使用到鋼筋網支護中。鋼筋網可在隧道外的鋼筋棚中集中加工，加工制成鋼筋網后運輸到隧道中進行綁扎和焊接。鋼筋網制作中，方格網鋼筋需要交叉，交叉點通過焊接的方法連接牢固。當錨桿支設完成后，及時開展鋼筋網掛設操作，鋼筋網要和隧道巖面實現緊密貼合，若在隧道圍巖上已經存在鋼支撐，鋼支撐和鋼筋網相互連接的位置要通過點焊的方法連接成一個整體，若沒有鋼支撐，可將錨桿放在開挖的輪廓面中，按照隧道圍巖的起伏情況開展焊接操作。

3 公路隧道工程施工中襯砌技術應用要點

襯砌也可以看作是對隧道圍巖的二次支護，主要作用是補強一次支護，提升隧道圍巖支護的美觀性、穩定性、可靠性等，在公路隧道工程施工中常用的襯砌技術為模板混凝土襯砌技術，此種襯砌技術不僅僅可以起到飾面和增加安全性的作用，還能很好地承受施工后的外部水壓、軟弱圍巖的蠕變壓力、膨脹性地壓、淺埋隧道附加荷載等，實際應用效果非常顯著，具體的應用要點如下：

3.1 做好襯砌前的準備工作

在模板混凝土襯砌施工前，需要由專業的測量單位進行施工中線和水平線的測量放線，并檢查隧道開挖斷面的結構尺寸是否達到設計要求，若存在超挖和欠挖要及時處理、修補和修鑿。按照測量放線的結果，架設襯砌模板支架，搭設工作平臺。隨著科學技術發展，大量先進的技術和設備被應用到公路隧道施工中，目前在隧道襯砌施工中，多采用整體移動式模板臺車進行施工。整體移動式模板臺車采用了大塊曲模板、液壓脫模、背附式振搗設備等，可在提前布設好的軌道上穩定行走，并設有自動行走設備，可有效加快模板搭設速度，實現拱墻連續澆筑，施工效果好，速度快。

3.2 制備和運輸混凝土

在進行混凝土配制時，需要進行多次配比試驗，以確定最佳的配合比，尤其是用水量需要嚴格控制，以保證水灰比的準確性。混凝土可在拌合站集中拌和，在公路隧道工程施工中多采用自落式鼓筒攪拌機來拌和好的混凝土，可通過斗車、手推車、自卸汽車等運輸到施工現場進行澆筑。

3.3 混凝土澆筑

在混凝土澆筑前，需要對澆筑段進行全面清理檢查，邊澆筑，邊振搗，控制好振搗時間，以保證混凝土的密實度，襯砌內輪廓線需要能夠滿足公路隧道工程凈空限界的要求。

在進行隧道拱圈混凝土澆筑時，要從兩側拱腳開始，分層、對稱、均勻地澆筑，混凝土澆筑層面要保持輻射狀，澆筑到拱頂后，及時改為沿隧道縱向澆筑，邊澆筑，邊鋪設封口模板。此種封頂方式為“活封口”。澆筑到最后一個節段時，只能在隧道拱頂中央預留出一個規格為50 cm×50 cm的缺口，進行“死封口”封頂。模板臺車拱頂上部設有仰角為45～60°的向上灌注口，拱頂混凝土可從該灌注口進行灌注。

混凝土澆筑后要及時用插入式振搗器進行充分振搗，振搗要均勻、密實，控制好振搗時間，既不能過振搗，也不能欠振搗。振搗完成，且混凝土初凝完成后，及時進行養護，養護時間不低于14 t，等合同內強度達標后，再進行拆模操作。

為提升模板混凝土襯砌質量，還需有效處理好以下幾個問題：第一，在進行隧道墻拱接口位置處理中，要采取先拱，后墻的施工方法，加強對墻頂和拱腳之間接口的封填處理。若采用塑性混凝土襯砌，需要在拱腳位置留出7～10 cm的缺口，靜置24 h后，先灌注的邊墻完成充分收縮變形后，在用較干的混凝土緊密填充密實。第二，隧道邊墻基底以上1 m的范圍，要使用和邊墻同級或者是高一級的混凝土進行灌注，其余部位回填時，需要結合隧道圍巖的穩定情況，以及空隙大小，選擇合適的回填方法。第三，在進行隧道襯砌混凝土澆筑中，雖然要對超挖部分進行回填處理，但受到操作方法、施工人員的影響，一些部位不能保證回填密實。為解決這一問題，提升隧道整體襯砌效果，需進行壓降處理，以促使襯砌混凝土能夠和隧道圍巖實現緊密貼合，以防止圍巖發生進一步變形，影響施工質量和安全性。

4 結束語

綜上所述，結合理論實踐，分析了公路隧道工程的支護及襯砌施工技術，分析結果表明，支護和襯砌長期以來都是公路隧道工程施工的重難點，由于影響隧道支護和襯砌施工質量的因素比較多，因此，在具體施工中，需要結合隧道工程的特點，以及隧道圍巖情況，選擇兩種或者是兩種以上的支護技術，并對每種支護技術的應用過程進行嚴格控制。在襯砌施工中模板混凝土襯砌技術在施工速度、質量、效果等方面都有明顯的優勢，可滿足絕大多數隧道襯砌的要求，值得推廣和應用。