水利工程隧洞襯砌及噴錨支護加固施工技術分析

于明弘

（國能四川西部能源股份有限公司，四川 德陽 618200）

1 隧洞襯砌施工技術分析

對于水利工程來說，隧洞襯砌技術是最為重要的施工技術之一，其對于整個隧洞工程的施工質量、安全性、使用壽命等都具有較大影響。具體施工過程中一定要嚴格遵照技術標準來進行，防止產生質量、安全方面的問題，保證隧洞的正常應用。隧洞襯砌指用素混凝土、鋼筋混凝土、錨噴、鋼板、水泥砂漿、漿砌石等對隧洞圍巖進行襯護的結構。隧洞襯砌的作用包括：承受山巖壓力和內外水壓力等荷載，保護圍巖穩定；按設計要求成形過水斷面；降低隧洞表面糙率，提高過流能力；保護圍巖免遭風化及水流沖刷；防止和減少隧洞滲漏等[1]。

1.1 錨桿施工

第一，錨桿的選擇。錨桿是襯砌施工最為關鍵的部分，在選擇錨桿時要按照圍巖的具體結構類型、鉆孔方式以及所用設備型號等來進行，同時要確定合適的錨桿長度、直徑等指標，保證錨桿插孔長度＞35%錨桿總長。

第二，進行錨桿的預處理。在確定完適宜的錨桿之后，施工前一定要對其質量進行檢驗，存在問題的錨桿嚴禁使用。之后將錨桿表層存在的銹跡、灰塵等清理干凈，必要情況下需要對錨桿進行校直。

第三，鉆孔以及成孔質量的檢驗。可以通過手風鉆機等設備鉆錨桿孔，同時對于成孔的關鍵指標（例如相鄰孔洞間距、成孔位置、孔徑、深度、孔壁垂直度等）進行檢驗，確保其符合設定標準后就可以插入錨桿，一定要檢查錨桿的插孔深度，要保證漿液管插入孔內的深度達到75mm 左右，并且將水泥砂漿均勻緩慢地注入其中，在確保砂漿凝固之后就完成了錨桿施工。

第四，明確錨孔的施工順序。施工現場沒有特殊情況下可以順次進行錨桿施工、混凝土噴射等相關操作，以此來形成隧洞的噴錨支護體系。若是施工現場存在著IV、V 類型的特殊巖石，那么要緊跟開挖面，采取向噴后錨再復噴施工的方式，要先在隧洞圍巖結構表層噴合適厚度的混凝土，之后再進行錨桿施工、混凝土噴射施工等，能夠進一步增強圍巖結構穩定性。

1.2 混凝土噴射

第一，在進行混凝土噴射時，為了最大程度地降低材料因素對于襯砌質量形成的影響，需要事先進行混凝土的試拌，并對其進行必要的試驗檢測，按照檢測所得結果和混凝土材料的性能指標實施比對分析，在此基礎上來對混凝土配比情況實施必要調整，確保所用水泥、集料、拌和水等材料比例的適宜。

第二，在完成混凝土的配置之后，噴射之前要對隧洞的圍巖實施必要清理，將施工區域存在的雜物、松散圍巖等清理掉，防止之后混凝土噴射時造成松散圍巖的掉落而發生危險。在進行混凝土噴射過程中需要對關鍵性指標（例如混凝土噴射速度、噴射壓力、混凝土層厚度等）進行控制，確保其在允許范圍內，同時要及時檢查混凝土的噴射結果，一旦發現存在某些脫落開裂的情況，要對其及時進行補噴。

第三，完成混凝土的噴射之后要對其表層實施整平處理并進行必要的養護操作，防止混凝土硬化過程中受到多方面因素影響而產生裂縫問題。

1.3 襯砌施工

第一，施工過程中最主要的是確保安全性，因此，在襯砌施工前要對隧洞支護情況進行檢驗，一定要保證支護體系符合施工標準要求，否則就要對其實施必要的加固處理。例如實際操作時可以對混凝土噴層表面裂縫情況進行查驗，明確寬度、深度等指標，在此基礎上通過表面封閉法或內部修補法等對其進行修復。

第二，進行有效的測量放樣。可以將施工圖作為參照，利用水準儀等相關設備來對隧洞襯砌結構關鍵指標（例如中線位置、斷面、標高等）實施測量并進行明顯標識，同時利用有效的排堵水措施來保證襯砌表層不存在滲水的情況。

第三，將隧洞底板當作初始位置逐漸向頂板、拱頂位置進行混凝土的澆筑，要保證混凝土澆筑速度的均勻性，避免速度過快而形成表層裂縫問題[2]。

第四，加強混凝土的養護。可以在混凝土表層噴灑一定量的水分，從而保證混凝土內外溫差＜25℃，在保證達到養護時間、滿足試塊強度后就可以進行脫模操作。

2 隧洞噴錨支護加固施工技術分析

2.1 隧洞噴錨支護基本概述

在隧洞噴錨支護技術還沒有大力普及的時期，為了對隧洞洞室和周邊圍巖進行支護，往往采取其他永久性支護方式。隨著近些年技術快速發展，噴錨支護已經成為隧洞初期結構支護的主體模式，同時將其和隧洞模筑鋼筋混凝土相結合，能夠形成二次隧洞襯砌主體結構。在進行噴錨的初始階段，需要在圍巖內順次打入相應的金屬砂漿錨桿，通過噴錨操作可以促使金屬錨桿、混凝土砂漿噴層、二次砂漿襯砌和隧洞圍巖融合成為整體，各個部分之間相互關聯，可以進一步提升隧洞圍巖整體結構的穩定性。

第一，隧洞結構。隧洞圍巖是隧洞的主要負載單位，與支護結構一起共同支撐隧洞結構完整，保障施工進度和施工安全。當隧道開挖造成巖體破壞時，要通過隧道襯砌將巖體結構進行補充，并通過金屬錨桿將隧道襯砌和圍巖連接，共同構成了一個整體，達到保護巖體完整性的目的，穩定隧洞結構。這是因為圍巖長時間暴露，容易受到風化作用的影響，變得不夠穩固，當發生災害或者強烈地動時，容易造成圍巖過載而坍塌，引起安全事故，而通過初期的噴錨支護，將襯砌與圍巖連接，就可以提高隧洞圍巖的穩定性，保證隧洞完整。

第二，支護結構。噴錨支護技術是將襯砌和圍巖連接的關鍵技術。進行噴錨支護時，其支護結構必須與圍巖無縫隙接觸，并且要有一定的彈性，但彈性系數要在一定的范圍內，不能過大或者過小，彈性過小容易導致在圍巖發生形變時支護結構受損，從而降低隧道的結構完整，彈性過大又容易降低圍巖的負載能力，增加安全風險。

總而言之，隧道噴錨支護施工時，要保障支護結構和隧洞結構的有效結合，控制圍巖形變，提高圍巖抗過載能力。

2.2 隧洞噴錨支護的施工方法

第一，隧洞噴錨支護的錨桿施工。錨桿能夠有效保證整個支護隧道圍巖和其他支護結構的安全支撐。在進行隧洞主體圍巖施工時，施工人員一定要根據施工隧洞圍巖的材料使用情況及施工圍巖隧洞的噴錨主體支護設計的結構性能要求，合理控制設計量，并選擇需要施工圍巖錨桿的量，以及主體支護種類、長度、間距和是否使用圍巖粘結劑等施工材料，以有效率地提高圍巖噴水澆錨主體支護設計施工時的效果。支護板在錨桿尾端施工時，錨桿的兩個壓力尾端不需要設置自動支撐墊板，錨桿尾端的自動支撐墊板荷載設置操作，能夠增強施工主體錨柱的承受力，發揮主體圍巖支柱錨桿尾端對施工主體錨柱圍巖的自動荷載約束力和支護作用效果。

對于不需要具有垂直墻體的大型建筑物外圍巖，錨桿的具體布置施工方式應選擇位于橫向垂直水平墻體的其他節水材料處理面，或與垂直墻體其他節水材料處理橫截面高度擬合成的最大橫向垂直傾斜角度并使其呈輕微放射狀傾斜方向施工布置。錨桿專用部件進行安裝后，應隨機自動固定選取一個安裝錨桿專用部件，并進行自動穩定拉拔后的耐壓能力試驗，以有效地保證需要安裝專用錨桿的部件整體運動結構性和運動穩定性。當第一圍巖支柱錨桿與該第二層噴射后的混凝土直接相結合形成支護結構后，需要再進行一次混凝土，確保第一層圍巖錨桿與該次噴射后之混凝土的緊密連接。

如果在大型隧洞橋梁錨桿整體建設工程施工中，突然發現一個大型隧洞橋梁錨桿整體出現大量嚴重滲水，首先必須對其進行防水處理，并在排除大量滲水后再對其進行恢復施工，或者要考慮是否選用其他不同施工類型的錨桿，避免出現大量滲水對整個隧洞橋梁錨桿整體運動性能穩定性大幅下降可能帶來的不良影響。

第二，噴射混凝土施工。一定要確保所噴混凝土基層厚度指標滿足標準規范的要求，避免噴射過厚或過薄。例如噴射過厚就會對二次噴射的空間造成影響，無法確保圍巖后續的施工效果；噴射過薄則不能形成對基層圍巖主體的有效保護。若是混凝土基層噴射時突發大量混凝土基層脫落或者出現較大變形裂縫問題，需要第一時間進行噴水處理。需要確保噴射混凝土足夠的保溫養護時間（≥7 天），冬季寒冷溫度較低，要注意做好噴射混凝土保溫防凍養護工作。

第三，確定噴射混凝土原料的比例。混凝土的主要施工技術質量設計配比，是整個建筑工程噴水和錨水泥工程施工的重要物質基礎，想要有效地提高建筑噴水和錨工程混凝土的施工技術質量，就要嚴控施工材料的配置比例。隧洞工程往往都處在相對偏遠的區域，周邊環境在很大程度上影響著隧洞混凝土的施工質量，為了保證其在隧道周圍混凝土層的質量符合要求，要杜絕在隧道周圍出現的在施工期間滲漏水的異常情況[3]。

2.3 隧洞噴錨支護的施工過程

要針對施工所在區域的具體情況來確定采取的噴錨支護施工方式，一般較為常用的為上下層橫斷面交換臺階的方法。具體的施工過程為：

第一，進行材料的選擇。為了保證混凝土的質量，要盡可能采用普通天然硅酸鹽細砂水泥作為水泥骨料，可以采用50%以下高含砂率的天然或金黃細砂作為細砂骨料。需要注意的是，在選定粗骨料過程中，一定要特別關注水泥尺寸，正常情況下要控制水泥尺寸在0.5cm～1cm 范圍內，同時要盡可能采用rrrh 型的中性速凝劑作為外加劑。

第二，噴射混凝土。想要確保噴射混凝土良好的質量，一定要確保所噴巖壁表層的清潔度，所以施工前一定要對巖壁表層進行徹底的清理，最大程度地保障巖壁的清潔性，之后根據巖壁的砂漿比例、施工順序等來進行混凝土的配置。為了保證噴射的效果，需要將所噴射巖壁的厚度進行分段（按照5cm 長度作為標準），此種方式能夠進一步提高噴射質量。需要注意的是，在進行噴射時一定要特別關注所噴巖壁的厚度、噴射角度等方面的問題，正常情況下要控制噴射巖壁厚度在3cm 左右，控制噴射口和巖面之間保持10°以內的夾角。

第三，設置錨桿及配套材料。緊固鋼板焊接使用完成的鋼筋鋼板錨桿后，需要將鋼筋錨桿模板主體網片與護欄緊固鋼板錨桿護欄模板主體焊接牢固，本次鋼筋錨桿模板施工所用的需要焊接使用的鋼緊固焊接施工規格一般范圍為1000cm×200cm，在進行施工使用過程中，還有一些必須要特別注意的，護欄鋼筋模板噴面與緊固錨桿模板鋼筋網之間的緊固焊接應有縫隙，并且間距及其大小不能超過3cm。除了以上兩種焊接材料外，在進行鋼筋噴錨板和鋼筋支護板的焊接施工時，還有一點必須特別考慮的是，使用一根焊接線連到整個鋼筋網的格柵。在進行連接格柵鋪設過程中一定要嚴格控制其連接間隔情況，正常情況要保持其在100cm左右。要通過主筋來對不同連接格柵實施連接，一般情況下要控制這些主筋的長度在100cm 左右。

第四，進行混凝土的復噴。完成所有錨桿的安裝之后要再次用水噴射一層混凝土。在進行噴射時可以采取分片的方式、按照從下到上的順序來進行，一般情況下要保持分片角度的一致性，復噴往往采取的都是高溫潮濕的方式來進行，需要對角度、厚度等指標進行嚴格控制，從而確保噴射質量。

第五，進行混凝土的覆蓋。完成了錨桿噴射施工之后要第一時間進行混凝土的噴射，在進行錨桿噴射時最大程度地保障全部構件都能夠均勻覆蓋混凝土，完成噴射后需要加強后續應用過程的檢查，從而第一時間發現其中存在的問題，采取針對性的措施進行解決，避免錨桿應用時產生問題。

3 結語

隧洞的施工現場大多處在偏遠山區，這些地區地理環境復雜，不可控因素較多，因此施工過程中很容易遇到一些不可預見的困難，例如：施工技術難題，運輸難題，對地質考察不夠充分全面，都會對隧道施工帶來較大的影響。不僅如此，在某些地區土質較為松散的高山地區，一些施工會給這些土層帶來較大的沖擊，這些土層振動往往會對其造成極大的地質危害，不僅會影響現場的施工質量，還會威脅隧道施工人員的財產人身安全。因此，在進行水利工程隧洞施工過程中要嚴格遵照相應標準規范來進行，要按照工程的實際情況選擇最為適宜的施工方式，對各個階段的施工質量進行管控，最大程度地避免產生襯砌裂縫、圍巖松脫滑落、隧洞坍塌等施工問題。同時，在某些地區隧道建設工程中采取相應的隧道噴錨施工和支護施工措施，以提高輸水隧洞整體建設質量，保障工程順利開展。