浅论市政隧道工程支护结构施工技术与控制
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【摘 要】 本文主要分析了锚杆、锚网和钢筋网喷射混凝土施工的施工设备布置、锚杆、锚网、钢筋网喷射混凝土支护等施工技术。阐述了监理对保证质量控制措施。
【关键词】 锚杆；混凝土；支护结构；施工技术；监理控制
【中图分类号】 TU721.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）01-037-02
为了保持隧道的稳定性，避免围岩出现垮落或过大变形，隧道掘进后要进行满足安全生产需要的支护结构。本人参与采用钢筋锚网、锚杆和喷射混凝土联合支护技术隧道工程施工，阐述了联合支护技术施工技术和监理人如何控制，确保施工质量，满足安全使用功能。
工程概况。某穿过城市中心过街隧道，进口桩号为ZK8+588，设计标高为30.681米，出口桩号ZK8+807，设计标高为25.018米，长219米，纵坡采用-2.55%；隧道洞身位于R=2500米曲线上，隧道为双向六车道分离式隧道。隧道建筑界限：行车道宽度为3×3.75m，左侧向宽度为0.5m，右测向宽度为1.0m，左侧设检修道宽0.75m，右侧设检修道宽1.0m，净高12m。
该隧道结构按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，以锚杆、钢筋网片、湿喷混凝土、钢拱架等为初期支护，大管棚、超前注浆小导管、超前锚杆等为施工辅助措施，充分调动和发挥围岩的自承能力。其中锚杆联合支护中：Z5-1及Z5-1（b）型支护系统锚杆采用9米长Φ22组合锚杆，1.0×0.8米间距梅花形布置；Z4-1（b）型、Z3型和Z2型支护采用7米长Φ22螺纹钢筋水泥药卷锚杆，1.0×1.0米间距，梅花形布置。
1 锚杆支护施工技术
锚杆喷射混凝土支护是联合支护的一种支护结构，这种结构既能充分发挥锚杆的作用，又能充分发挥喷射混凝土的作用，两种作用相结合，有效地改进了支护的效能。
钢筋间距不小于150mm，所用钢筋直径为10mm，施工时应注意用锚杆固定牢靠，钢筋网间要用22#线绑扎结实，锚网和钢筋保护层厚度不应小于20mm、不大于40mm，钢筋网与基面的间隙，或喷射混凝土厚度应大于30mm。金属网与锚杆或其他坚固件应联结牢固和绑扎紧密，使之在喷射混凝土操作时不晃动，有利于保持钢筋网喷射混凝土的应力分布和受力状态，利于防止喷射混凝土支护表面破损。
锚杆施工在初喷混凝土后及时进行，并与钢支撑、钢筋网片、喷射混凝土形成承载结构。锚杆钻孔拱部由锚杆机钻孔，其他部位可采用风动凿岩机钻孔。钻孔应圆而直，孔口基面应整平，并使钻孔方向与基面垂直；锚杆孔径符合设计要求。所有锚杆都必须安装垫板，当锚杆不垂直基面时用垫片调整，垫片密贴基面，锚杆安装后外露长度不超过100mm。
1.1 组合式锚杆施工。Ⅴ级的Z5-1及Z5-1（b）型支护系统锚杆采用组合锚杆，由Φ22螺纹钢筋、R25中空锚杆通过连接套连接组合构成杆体，并与锚头、排气管、垫板等组合构成组合式锚杆整体。如下图：
1.1.1 施工准备。喷射混凝土施工设备的布置，要以施工安全、高效操作为前提.尽量缩短混合料搅拌机与喷射机之间的距离。搅拌机、上料机、喷射机等均应布置一侧，以便掘进和喷射混凝土供料车能随时通过，确保连续施工。根据地质及设计图进行注浆配合比设计及试验。按设计图加工制作组合式锚杆半成品，如连接主杆体、装好锚头、排气管等。
1.1.2 钻孔、安装锚杆。测量中线、标高，画出开挖轮廓线，并在掌子面上标出锚杆孔位，用锚杆机或风动凿岩机钻孔，用高压风将孔内杂物吹净；在合格的锚孔中插入装好锚头、排气管的锚杆，安装止浆塞、垫板、螺母。
1.1.3 注浆。水泥浆液在拌和机内搅拌，并在注浆过程中不停搅拌。水灰比控制在0.45～0.5，注浆压力控制在0.3～0.8Mpa。浆液由出浆口注入，锚孔内空气由排气管排出，当排气孔中有浆液流出时结束注浆。
止浆塞采用可记忆止浆塞，把注浆过程中的相应参数如孔口压力、注浆量、注浆日期等存储起来，在施工结束后可随时采用数据采集仪采集数据，以判断注浆是否达到要求。
1.1.4 组合式锚杆施工注意事项。①锚杆安装中须特别注意保护好排气管，保证排气管顺直，排气通畅；②因中空锚杆为注浆盲区，故表面采用热镀锌处理，以防锈蚀；③配制水泥浆液时，严防杂物混入，在进入注浆泵之应进行过滤；④配制好的浆液应在规定时间内注完，随配随用。
1.1.5 组合式锚杆施工工艺流程。
1.2 水泥药卷锚杆施工。本隧道的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩的Z2、Z3、Z4-1（b）型支护系统锚杆采用Φ22全粘接药卷锚杆。①锚杆将根据设计图现场制作，按设计布置钻孔，用高压风将孔内杂物吹净；②将水泥药包放入水中泡至软而不散时取出，然后用工具将药包推入孔内塞满至孔深1/3～1/2处，中途药包不得破裂；③打入锚杆，锚杆杆体应注意旋转，使药包充分搅拌，以锚杆达孔底且孔口有浆液流出为止。锚杆插入时不得偏斜或脱落，安设杆体后立即安装垫板并拧紧螺帽。
1.3 锚杆施工工艺控制要点。①打孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，打孔偏差不大于±50mm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，操作工把凿岩机钻杆的位置摆好并用定位块将其稳固地顶在岩面上；②锚杆孔深、间距和锚杆长度、根数均要符合设计及规范要求。孔深偏差值不大于±50mm；③用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔；④锚杆孔径符合设计要求，允许偏差控制在0～+20mm之间；⑤锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。
组合式锚杆施工工艺流程
2 支护结构施工质量监理控制
对工程使用的钢筋锚杆、水泥、砂、石子等工程材料，进场后必须在按照规范、检验批见证取样抽检，合格后方准使用到支护结构工程之中。
2.1 钢筋锚杆。①锚杆的材质、类型、质量、规格、数量和性能必须符合设计和规范的要求；②锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%；③组合锚杆的注浆强度不小于设计和规范要求，锚杆孔内灌浆密实饱满；④锚杆垫板应满足设计要求，垫板应紧贴围岩，围岩不平时要用M10砂浆填平；⑤锚杆应垂直于开挖轮廓线布设。
2.2 水泥。应优先选用普通硅酸盐水泥，它凝结硬化快，保水性好，早期强度增长快。特别是三个月以上水泥，必须重新复试，其按照复试结果，合理使用。
2.3 砂子。应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，含泥量要小于3%。
2.4 石子。应采用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径小于15mm。
2.5 水。饮用水及洁净天然水可以作为喷射混凝土混合水。
2.6 速凝剂。以水玻璃为主；速凝剂能使喷射混凝土凝结速度决、早期强度高、后期强度损失小、缩变形增加小、对金属腐蚀小、用量一般约为水泥用量的2.5～4%。
2.7 外观鉴定。钻孔方向应尽量与围岩和岩层主要结构面垂直，锚杆垫板与岩面紧贴。
2.8 实测项目。
3 保证措施监理预控
3.1 要求建立质量保证措施。
3.1.1 建立完善的质量管理体系及质量保证体系。项目成立以项目经理和总工程师为核心的TQC领导小组， 建立严格的质量承包责任制，同经济挂钩，加强对工程质量的全面管理的指导。建立质量检查机构，制定严格的工程质量内部监理制度，严格执行自检、互检与专业检查相结合的质量“三检”制度和工前试验、工中检查、工后检测的试验工作制度。质量工程师行使质量一票否决权，项目经理、总工程师对质量工作全权负责。
3.1.2 严格实行质量责任制。实行项目经理、各级技术人员及工班负责人对工程质量负相应责任，层层签订质量责任书，做到责任落实到位、责任落实到人，从而提高全员的质量意识。坚决做到奖优罚劣，规范化施工，实行持证上岗。使各级参建人员在实施组织指挥施工中始终坚持“质量第一”的方针，确保工程质量。①实行施工质量责任挂牌制，注明管理者、操作者，谁施工谁负责；②严格材料采购，检验制度，无检验材料严禁使用于本工程；③坚持施工过程的三检制度，做到“检查上道工序，做好未班工序，服务下道工序”；④工序间实行质量否决制，确保每道工序100%合格。
3.1.3 施工控制中的技术保证。①施工前，要求施工技术负责人组织技术人员和施工管理人员仔细阅读设计文件，了解设计意图，明确施工技术重点、难点，认真进行技术交底；②严格校核测量放线工作，断面测量要求及时，做到准确施工；③锚杆规格、尺寸及锚固材料应符合设计要求，布置合理。
3.2 要求建立健全安全保证措施。
3.2.1 建立安全保证体系和应急预案措施。项目设立安全管理机构，建立现场安全监督、检查小组，针对工序特点，进行安全交底，严格执行项目经理部安全保证体系的有关规定，经理部与每个作业人员签订安全生产责任书。
3.2.2 安全教育和培训。对新进场的工人进行安全生产的教育和培训，考核合格后，方准许其进入操作岗位。设立每周一次的安全活动日，在班前班后会上检查安全生产的活动情况，并对职工进行经常性的安全教育和安全宣传活动。
3.2.3 落实安全责任制，制定安全管理的各项规章制度。建立健全各项安全生产的规章和管理制度，体现“全员管理、安全第一”的基本思想，明确安全生产责任，做到职责分明，各负其责。施工中除操作人员本身加强各种安全措施外，经理部也将加大检查力度，搞好各方面的协调工作，坚决杜绝各种事故的发生。严格执行施工安全操作规程。
3.2.4 要求建设立各项安全技术措施。①施工操作人员进入现场时必须佩戴安全帽，施工前，应认真检查和处理作业段的隐患，施工机具应布置在安全地带；②现场施工配置专职安全员，负责现场的安全管理工作，施工中应不间断地观察围岩变化及地质的变异情况，预防突发事故的发生；③对各种施工机具要定期进行检查和维修保养，以保证使用的安全，所有施工机械由专人负责，其他人不得擅自操作；④在设备显著位置悬挂操作规程牌，并标明操作方法、保养要求、安全注意事项及特殊要求等；⑤锚杆钻孔施工用的工作台架应牢固可靠，并应设置安全栏杆；向锚杆孔注浆时，注浆罐内应保持一定数量的砂浆，以防罐体放空，砂浆喷出伤人；处理管路堵塞前，应消除罐内压力。
3.3 要求建立环保和职业健康保证措施。①建立健全管理组织机构。工地成立以项目经理为组长，各业务部室和生产班组为成员的文明施工和环保管理组织机构；②加强教育宣传工作，提高全体职工的文明施工和环保意识；③制定各项规章制度，并加强检查和监督；④加强文明施工管理，合理布置施工场地，合理放置各种施工设施；⑤在施工区和生活区设置污水处理系统，不将有害物质和未经处理的施工废水直接排放。并备有临时的污水汇集沉淀设施，过滤施工、生活排水；⑥注浆作业人员应配戴防尘口罩等用具；施工操作人员的皮肤应避免与速凝剂等直接接触；⑦对空压机、柴油机等安装防漏油设施，对机壳进行覆盖围护，对油料库、库房地、墙面做防渗漏处理，避免漏油污染。
4 结 语
通过应用锚杆、锚网和钢筋网喷射混凝土联合支护体系施工技术，监理对支护结构施工质量、安全、进度的有效管理和控制，支护手段相互配合、补充，联合使用，形成锚杆喷射混凝土支护，降低支护费用56万元，降低了建设方投资和承包单位施工成本。掘进工程量小，掘进速度快，缩短工期20%左右。增加了对隧道施工时的支护能力，改善受力状态，有效地控制变形，提高了支护的安全可靠性。确保了隧道整体刚度和安全系数。