论通透肋式隧道施工工艺探讨

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摘要：

我国山地丘陵面积广阔，在进行道路建设中，有必要开展隧道施工。在隧道施工中，隧道支护施工是其中一个重要的组成环节，是确保隧道施工安全的有力保证。隧道支护施工技术有很多中，长管棚支护、锚喷支护等。本文就此阐述隧道支护施工工艺。

关键词：隧道支护；施工技术；施工工艺；长管棚支护；锚喷支护

中图分类号： U45 文献标识码： A

一、长管棚施工工艺及作业程序

1. 钻孔

管棚应按设计位置施工，应先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确。每钻完一孔便顶进一根钢管。为了便于安装管棚，钻头直径选用Ф115mm；钻机开钻时，可低压低速，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速和风压；钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进情况及时的判断成孔质量，并及时的处理钻进过程中出现的质量问题；钻进过程中要确保动力器、扶正器、合金钻头按照同心圆钻进。认真的做好钻进的原始记录，及时根据孔口出露的岩屑做出地质判断和描述；以此作为洞身开挖的地质预报和指导洞身开挖的依据。

如遇软质围岩或流塑状粘土，改用低压钻进。岩质较好可一次成孔。若在钻进时产生坍孔、卡钻时，须对孔内注浆固结后再钻进。钻进中遇未注浆的岩流泥或地质复杂带而不能钻进成孔时，须先进行注浆固结，待围岩固结后再进行钻进。

2. 安装管棚钢花管

钢管须在专用的管床上加工好丝扣，丝扣长15cm。钢管四周钻Ф8mm的出浆孔，（靠掌子面4.5m的管棚不钻孔）；并将钢管头部焊接成圆锥形，便于入孔；钢管顶进采用大孔引导和顶进相结合的工艺，即先钻大于钢管直径的引导孔（Ф115mm），然后可用10t以上的卷扬机配合滑轮组反压顶进；也可用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管；接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m；为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m钢管，以后每节均采用6m长钢管。

3. 管棚内注浆

长管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m。注浆采用分段注浆。安装好钢管后进行管内注浆。在钢管的孔口处安设止浆胶塞后，即可进行孔内注浆，注浆参数：灌注浆液：纯水泥（添加水泥重量5%的水玻璃）；水泥浆水灰比1：1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4；注浆压力：初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，持压15min后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直到符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆；注浆结束后及时的清除管内浆液，并用30号水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。

二、锚喷支护结构体系的施工技术

1. 锚杆施工

锚杆的种类很多。按锚杆在围岩中的锚固形式，主要分为机械式锚固的锚杆和全长粘结式锚固的锚杆。工程施工中，应根据围岩情况及设计要求，合理选用锚杆的类型，确保锚杆的长度、间距及粘结材料符合设计及技术规范的要求，以便得到良好的支护效果。此外，锚杆施工中尚应注意以下几个方面：

（1）楔缝式锚杆和胀壳式锚杆，其锚头容易受围岩变形或爆破振动影响而松动，降低了锚固力。因此，安装后要定期检查，及时紧固松驰的锚杆。这类锚杆用于永久性支护时，还应补注水泥砂浆。（2）对于全长粘结式锚杆，要使粘结材料均匀裹覆杆体，并密实充满杆体与孔壁之间的间隙，确保锚固力。因此，钻孔后应检查孔内是否有落渣，必要时应使用高压风清孔，然后再安装锚杆。使用树脂粘结剂或早强药包粘结剂时，应在孔内放入足够数量的粘结剂，并搅拌均匀。使用水泥砂浆粘结剂时，砂浆要灌注密实并确保安插锚杆时，孔口有砂浆流出，否则应拔出杆体重新注浆。（3）锚杆尾端都应设置垫板，垫板面积不少于设计要求，垫板要与锚杆联接牢固并与岩面紧贴。设置垫板可以使围岩传递给锚杆的荷载增大，锚杆充分受力，发挥锚杆对围岩的三维约束效果。（4）注意锚杆的方向。对于有明显节理面的围岩，锚杆应垂直节理面或与节理面呈较大角度布设，否则，锚杆应垂直围岩内轮廓面，呈放射状布设。（5）锚杆的锚固力，除与锚杆的类型及围岩情况有关以外，还与施工操作有很大的关系。因此，锚杆安装后，要随机按不小于1%的频率抽取锚杆做拉拔试验，拉拔力不到设计及规范要求时，要补打锚杆。（6）锚杆与喷射混凝土联合支护时，应先对围岩表面初喷一层混凝土后，再施工锚杆，并使垫板紧贴初喷面，使锚杆与喷射混凝土联接紧密共同作用。（7）渗水段围岩设置砂浆锚杆时，由于渗水会降低砂浆强度和粘结力，因此，应先处理渗水再施工锚杆，或改用对水不敏感的其它粘结材料，如早强药包锚杆，或其它型式的锚杆。

2.喷射混凝土施工

（1）确定合适的混凝土配合比。喷射混凝土的配合比，除要满足设计强度外，还要满足喷射工艺、混凝土与岩面的粘结力、混凝土喷射时的回弹量等要求，因此配合比要通过试喷施工验证。采用干法喷射施工时，由于干拌和料与水是在喷嘴处混合，水灰比不易严格控制，施工过程中混凝土的品质差异较大。为保证施工强度，则其试配强度应适当加大。配合比强度试件，应与喷射混凝土施工强度检验一样，用喷大板切割法或凿方切割法制取试件，不能用试模内浇筑制件方法。（2）要使喷射混凝土与岩面有良好的粘结力，在喷射混凝土施工前，应对受喷岩面进行清理，清除松动岩石和粉尘杂物，处理好涌水。（3）喷射混凝土应紧跟开挖面及早施工。（4）控制好喷射混凝土的厚度。厚度要满足设计及规范要求，并且要保证锚杆、钢筋网、钢支撑等有足够保护层，但也不能过厚而侵占二次衬砌空间。（5）随时检查已施工完的喷射混凝土情况，有局部剥离脱落的要及时补喷，有较大开裂时要凿除喷层重新喷射施工，喷层中有微小裂缝且不扩展时，说明围岩变形趋于稳定，则可以不处理喷层。（6）加强对喷射混凝土的养护，一般至少要养护7天。冬天要避免混凝土被冻坏。

三、肋式施式工艺

2. 1 边坡防护

2. 1. 1 洞口边坡防护

该隧道进出口段坡面残坡积碎石土堆积层较薄，基岩局部 ，为全、强风化花岗岩， 节理、裂隙发育。根据地形地质条件等综合考虑 ，洞口路堑边坡高度小于 15 m ，设计坡率 1∶0. 5～ 1∶1，坡面采用挂 TECCO 网 +厚层基材喷播绿化防护。开挖后若坡面风化破碎严重， 适当增设随机锚杆 ，锚杆体采用直径 22 mm 螺纹钢筋砂浆锚杆，锚杆长度 6～ 8 m ，布设间距 3 ～ 4. 5 m 。

施工要点 ： 要求边坡开挖后及时防护 ，否则，坡面临时防护应根据具体地质条件采用锚、 网 、 喷射混凝土进行防护 ， 一级坡坡脚采用麻袋堆砌或干砌片石防护， 堆砌高度不小于 3 m ，顶宽不小于0. 8 m 。

2. 1. 2 隧道边坡防护

隧道边坡加固设计直径 108 mm 管棚 122根， 每根长15 m ，间距200 cm × 200 cm ，按梅花形布置 ； 直径 32 mm 自进式锚杆 104 根 ，每根长 12m ，间距200 cm × 200 cm ，按梅花形布置 。临时边坡按具体地质情况进行适当调整， 施工过程中应对边坡的稳定性进行适时动态监控， 以保证施工安全 。

2. 2 拱肋桩基及承台施工

在确保洞口边坡稳定的条件下，施工拱肋侧桩基及承台、 施工桩基及承台前开挖山体临时防护采用锚喷支护 ，然后就地浇筑桩基、 承台及边墙钢筋砼，为减少扰动 ，桩基开挖采用人工挖孔桩施工。

2. 3 洞身开挖及支护

上述工序完成后进行暗洞开挖， 暗洞均采用新奥法施工，以注浆小导管为超前支护 ，初期支护以锚网喷支护为主， 辅以钢拱架，并对边坡的稳定性进行适时动态监控 ，然后进行侧壁导坑法开挖，

开挖时隧道外侧设置临时支撑。该段模注砼及仰拱要求及早施作 ，即在开挖 10 m 后， 及时施作仰拱， 并按第一段长度模注二次衬砌砼，预留 2 m左右操作空间 ， 其余按顺次分段分节模筑 。暗洞二衬及地梁、 拱肋要一次浇注成型 ，第一段保证头尾两根拱肋成型 ，其余段中均含 1 根拱肋 。开挖方式应根据围岩、支护类型和断面形式等具体情况选择台阶开挖法， 一般开挖进尺为 ： 0. 5 ～ 1. 0m ，下台阶长度为 10 m 。为了避免初期支护拱脚下沉 ，每榀钢支撑均增设拱脚锁定锚杆。

四、超前小导管注浆支护技术

超前小导管适用于分离式隧道Ⅴ级围岩地段、分离式隧道高水头压力段。通过小导管注浆提高围岩自身承载能力，提高岩体对结构的弹性抗力，改善结构受力条件，小导管采用外径42mm，长350cm的热轧无缝钢管，环向间距约40～50cm。在钢架上标定小导管施作位置，利用手持风钻造孔，严格控制外插角，再用风钻将已加工好的钢花管顶入，尾部与钢架焊成整体。超前预注浆设置在渗透性极大的高水压地段，每循环全断面共设置约58个注浆孔，分为三环，孔深12～30m不等。注浆孔前段设置3m套管，并采用Φ115mm钻头成孔，后续注浆段采用Φ75mm钻头成孔。每循环注浆前需设置50～100m厚导向墙（止浆墙），采用前进式分段注浆方式。每循环注浆完毕开挖施工后，预留6m左右作为下阶段注浆止浆段。注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果，结束5h后进行开挖。利用前次注浆的1.0m左右未开挖的加固段做为止浆墙再进行小导管注浆，重复以上工作。

结束语

综上所述，随着我国隧道工程的不断开展，隧道支护在隧道施工中的应用越来越广泛，对隧道工程施工质量以及施工安全起到了有效的促进作用，同时也促进我国隧道工程的稳定发展。

参考文献

[1]李恒力，王子鹏.锚喷支护在隧道加固中的应用[J].公路交通科技（应用技术版）.2010.

[2]金刚，龚诗淇，查宏波，莫轻文，严冬.超前小导管注浆预加固在夹活岩隧道的应用[J].公路交通科技（应用技术版）.2008.