隧道初期支护施工技术分析论文

隧道初期支护施工技术分析

【摘 要】随着现在科学技术的不断发展, 在隧道施工中, 由于各种设备的更新换代, 伴随而来的新施工方法也逐步取代了旧的施工方法, 从而使长大隧道、多线隧道越来越多地被采用, 围岩条件也越来越复杂。本文主要分析了隧道施工中初期支护中的锚杆支护和喷射混凝土支护，加以分析和研究。

【关键字】设计原理；锚杆支护；喷射混凝土支护 1. 初期支护设计原理

初期支护主要采用锚杆和喷射砼来支护围岩, 必要时可配合使用钢筋网与锚杆或钢筋格栅构成联合支护。锚喷支护不仅可以承受来自围岩的变形压力, 而且可以提高围岩的强度指标, 从而提高围岩本身的自承能力, 充分发挥对围岩的加固作用, 组成围岩—支护体系。锚喷支护一般适用于稳定性较好的ⅲ类硬岩至ⅴ类围岩。但对于较软弱破碎严重的ⅲ类软岩至ⅰ类围岩, 其自稳性差, 开挖后要求早期支护具有较大的刚度,以阻止围岩的过度变形和承受部分松弛荷载, 而钢筋格栅( 钢筋网) 加锚喷支护结构就具有这样的力学性能, 配置钢筋网有利于抵抗岩石塌落和承受冲击荷载, 并减少喷层的开裂。根据恒山隧道扩建工程所在的工程地质条件和围岩类别, 结合新奥法的施工要求, 设计采用锚、挂网、格栅支撑、喷射砼的初期支护措施, 并对3 种围岩采取不同的初期支护加固。3 种围岩采取的初期支护加固类型参数见表1 表1 初期支护类型

围岩类型 段落桩号 长度/m 砂浆锚杆 钢筋格栅间距/m 钢筋网格尺寸（d6）/cm c20喷射砼厚度/cm 直径/mm 长度/m 纵横间距/m

ⅲ类 k61+680～k61+777 97 22 3.5 1.25 1.25 15×20 20

ⅳ类 k61+235～k61+255 20 22 3.0 1.5 - 15×20 15

ⅴ类 k61+255～k61+680 425 22 2.5 2.0 - 15×20 10

2. 初期支护中锚杆支护和喷射混凝土支护设计的分析 2.1 锚杆支护

锚杆支护是通过锚杆插入岩体来加固围岩的承载能力而起到支护作用的，具有支护能力强、节省材料、工艺简单、机械施工、施工干扰小等特点，使用较为广泛。 (1)锚杆支护的施工效应

悬吊效应。把隧道洞壁附近具有裂隙、节理的不稳定岩体, 用锚杆固定在深层的坚固稳定岩体上, 可将不稳定岩体的重量传递给深层的坚固岩体负担, 起悬吊效应。

组合效应。锚杆可将若干岩层或节理发育的岩体串联在一起。锚杆的组合作用在层状围岩中十分显著。可以借助锚杆的抗剪力防止产生顺层滑动。可以把各层组合在一起, 可以大大提高岩层的抗弯能力。

拱效应。按一定间距在隧道周边放射状布置的成组锚杆,可使一定厚度范围内的围岩形成拱形连续压缩带。这种拱效应在使用预应力锚杆时是很明显的。 （2）施工方法

洞身开挖完经初喷砼后，先由测量人员用油漆按设计标定锚杆位置。锚杆采用手持风钻进行钻孔，钻孔完成后，需进行检查，发现不合格的孔应补钻。锚杆必须与岩体主结构面成较大角度布置，当主结构面不明显时，与隧道周边轮廓垂直呈梅花形布置。 锚杆的钻孔及其安装方法应经监理工程师批准，锚杆的钻孔应圆直，空口岩面应平整，钻孔应于岩面垂直。注浆锚杆的注浆材料、所使用的外加剂、拌和方法、注浆压力、设备和注浆方法都应严格按监理工程师批准，一般注浆压力为0.5-1.0mpa，终压为2.0-2.5mpa。在孔中锚定锚杆后，将锚杆伸至规定的轴向荷载。每根锚杆的抗拔力不得低于设计规定，并不应低于50kn，每300 根锚杆必须抽样一组进行抗拔立试验，每组不少于3 根，并符合《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(gbj-85)的规定。 （3）施工要点

锚杆及粘结剂材料应符合设计要求，锚杆应按设计要求的尺寸截取，并整直、除锈和除油，外端不用垫板的锚杆应先弯制弯头。 粘结砂浆应拌合均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌合的砂浆应在初凝前用完。先灌后锚时，注浆管应先插到钻孔底，开始注浆后，徐徐均匀地将注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋

在砂浆内，以免浆中出现空洞。注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆体，可用锤击或通过套管用风钻冲击，使杆体强行插入钻孔。杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，实际粘结长度亦不应短于设计长度的95%。注浆是否饱满，可根据孔口是否有实砂浆挤出来判断。杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出。砂浆未到达设计强度的70%时，不得随意碰撞，一般规定3d 内不得悬挂重物。 2.2 喷射混凝土支护

喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土直接喷射在岩面上，迅速凝结硬化而成。喷射混凝土早期强度高，能及时支护，节省大量钢木材料，提高施工效率，为快速掘进创造有利条件。

(1) 施工方法

隧道开挖完成后应立即对岩面喷射砼，以防岩体发生松驰。喷射砼采用湿喷工艺，在喷射砼前用压缩空气或压力水将所的待喷面吹净，吹除喷砼面上的松散杂质或石粉。砼由预制厂生产采用强制搅拌机拌合，砼输送车运输送入湿喷机料斗由砼喷射手向待待 喷面喷射。喷射要用先下后上s 型喷射方式分层喷射，并在喷射砼达到凝后方可喷射下一层。喷射时要注意严格控制风压同时保证喷射速度适当，使喷嘴与受喷面保持适当距离(0.6～1.2m)，喷射角度尽量接近90°，正确掌握喷射顺序，不使角隅钢筋前面出现蜂窝或砂襄，发现出现此现象时，及时清除受喷面上的砂襄或下垂

的混凝土，以便重新喷射，喷射砼质量及厚度不小于现行规范规定和设计要求，喷射工作结束后要认真清洗喷嘴。 (2) 施工要点

一次喷射厚度应根据喷射效率、回弹损失、混凝土颗粒间的凝聚力和喷射层与岩层面间的粘着力等因素而定。一次喷射太厚，会使混凝土颗粒之间凝聚力减弱，特别是喷射拱顶时，更容易因混凝土的自重作用分层（喷射层与岩层分开）或脱落。喷射厚度也不能太薄，最小厚度应不小于最大骨料的粒径尺寸的两倍，否则将会使回弹量猛增，同时降低混凝土的质量。混凝土的一次喷射厚度，边墙一般为5-7cm，拱部一般为3-5cm。掺入速凝剂后，一次喷射厚度可适当增大，现场多采用拱部5-7cm，边墙7-10cm。

若设计喷射混凝土太厚，则喷射作业应分层进行，一般分2～3 层喷射。两次喷射的时间间隔应根据水泥品种、施工时温度和有无速凝剂等因素视混凝土的凝结情况而定，不能太短，一般要在前一次喷射层混凝土终凝之后再进行复喷。间隔时间较长时，复喷应将前一喷射层混凝土表面清洗干净，复喷应将凹陷处进一步找平。对于一些特殊的岩石，要注意用喷射次数来保证混凝土能粘牢岩面。当岩面起伏比较大时，应先喷多喷凹处，后喷少喷凸处，然后找平。由于喷射混凝土衬砌厚度较薄，特别是掺有速凝剂后，凝结时间缩短，对干燥条件变化的反映甚为敏感。因此，喷射混凝土施工1～2h 应派专人进行洒水养护，养护时间一般不少于7d。 3. 隧道初期支护施工注意事项

(1) 在施工中药严格按设计要求预留和顶埋消防供电、照明、维修电源插座等营运设施使用所需的洞室和线路管、孔、槽。 (2) 边墙基底虚碴、污物和基坑积水必须清除干净。严禁向有积水的基坑内倾到混凝土干拌和物。边墙基底的埋置深度应符合设计要求，扩大基础的扩大部分及仰拱的拱座应结合边墙施工一次完成。

(3)复合式衬砌施工前严格按设计铺设防水层和顶埋排水管，并应在初期支护基本稳定后进行。浇筑混凝土时不得损坏防水层。 (4)隧道衬砌混凝土浇筑的施工方法程序，一定要经监理工师批准。衬砌施工的时间，根据围岩稳定情况和支护情况确定，必须注意开挖爆破不得危害已经衬砌的混凝土。 4. 总结

初期支护作为永久性承载结构的一部分，在隧道施工中解决了结构稳定和安全问题，是及其重要的一部分，因此设计和施工人员要加以重视，同时要利用新的技术，新的材料，结合实际施工中的参数来进行分析和论证确保支护施工的质量和进度，为整个隧道的施工创造有利的条件和安全性。 参考文献

[1]杨静. 隧道初期支护技术探讨. 科技信息. 2006 [2]关丽红. 长晋线丹珠岭隧道初期支护施工技术. 山西交通科技. 2005