淺談京沈客專(zhuān)上窩鋪隧道初期支護(hù)施工

黃海軍

摘 要：本文結(jié)合京沈客運(yùn)專(zhuān)線上窩鋪隧道施工的具體實(shí)踐，就鐵路隧道初期支護(hù)施工的關(guān)鍵工序和技術(shù)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；初期支護(hù)；關(guān)鍵工序；技術(shù)控制

中鐵十九局集團(tuán)第三工程有限公司承建的京沈客運(yùn)專(zhuān)線上窩鋪隧道全長(zhǎng)3542 m，地處遼寧省朝陽(yáng)市喀左縣境內(nèi)。地貌屬低山丘陵區(qū)。測(cè)區(qū)內(nèi)山體多見(jiàn)基巖出露，局部植被稀疏。隧道所經(jīng)山脈海拔最高高程為766.99m，隧道最大埋深275.47m。圍巖分級(jí)和所占比例為：Ⅱ級(jí)圍巖總長(zhǎng)為1100m，；Ⅲ級(jí)圍巖總長(zhǎng)度為1840m；Ⅳ級(jí)圍巖總長(zhǎng)度為380m，；Ⅴ級(jí)圍巖總長(zhǎng)度為222m。現(xiàn)就初期支護(hù)施工方法及工藝進(jìn)行介紹。

隧道初期支護(hù)由噴射混凝土、掛鋼筋網(wǎng)、格柵/型鋼拱架、拱部中空錨桿、邊墻砂漿錨桿組成。初期支護(hù)施工程序：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)→開(kāi)挖→初噴混凝土→施工放樣→安裝鋼架及掛鋼筋網(wǎng)→施作系統(tǒng)錨桿→噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)厚度→監(jiān)控量測(cè)→反饋、調(diào)整確定支護(hù)參數(shù)。

1.砂漿錨桿

普通砂漿錨桿采用螺紋鋼筋現(xiàn)場(chǎng)制做，長(zhǎng)度根據(jù)圍巖狀況及設(shè)計(jì)確定，間距不大于桿長(zhǎng)的二分之一，系統(tǒng)錨桿呈梅花形布置。工藝流程： 施工準(zhǔn)備→布孔→鉆孔→清孔→注入砂漿→插入桿體→加墊板、擰緊螺栓、固定桿體→結(jié)束。

砂漿錨桿采用錨桿鉆機(jī)或風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，機(jī)械配合人工安裝錨桿，水泥砂漿終凝后安設(shè)孔口墊板。鉆孔直徑大于錨桿直徑15mm，然后采用砂漿錨桿專(zhuān)用注漿泵往鉆孔內(nèi)壓注早強(qiáng)水泥漿，砂漿配合比（質(zhì)量比）砂灰比宜為1：1～1：2，水灰比宜為0.38～0.45），早強(qiáng)水泥采用硫鋁酸鹽早強(qiáng)水泥，并摻早強(qiáng)劑。注漿開(kāi)始或中途超過(guò)30min時(shí)應(yīng)用水潤(rùn)滑注漿管路；注漿孔口壓力不得大于0.4MPa；注漿時(shí)注漿管要插至距孔底5～10cm處，隨水泥漿的注入緩緩勻速拔出，隨即迅速將桿體插入，錨桿桿體插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度不得短于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。若孔口無(wú)砂漿溢出，要將桿體拔出重新注漿。

2.中空錨桿

中空錨桿施工鉆孔使用錨桿臺(tái)車(chē)鉆孔，鉆孔前依設(shè)計(jì)要求定出孔位，鉆孔保持直線并與所在部位巖層結(jié)構(gòu)面盡量垂直，鉆孔直徑φ42mm，鉆孔深度大于錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度10cm。工藝流程：施工準(zhǔn)備→布孔→鉆孔→清孔→插入桿體組合體→安止?jié){塞→漿液配置→注漿→加墊板、擰緊螺栓、固定桿體→結(jié)束。

鉆完孔后，用高壓風(fēng)吹凈孔內(nèi)巖屑；將錨頭與錨桿端頭組合，戴上墊片與螺母；將組合桿體送入孔內(nèi)，直達(dá)孔底；將止?jié){塞穿入錨桿末端與孔口取平并與桿體固緊；錨桿末端戴上墊板，然后擰緊螺母；采用錨桿專(zhuān)用的螺桿式注漿泵往中空錨桿內(nèi)壓注水泥漿，水泥漿的配合比為： 1：0.3～0.4，注漿壓力為1.2MPa。

3.噴射混凝土

噴射混凝土采用濕噴技術(shù)，在洞外由混凝土拌和站拌好，通過(guò)混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)向洞內(nèi)送料，空壓機(jī)供風(fēng)。噴射混凝土分為：素噴、錨噴、格柵聯(lián)合錨網(wǎng)噴，均采用濕噴作業(yè)技術(shù)。

混凝土噴射機(jī)安裝調(diào)試好后，在料斗上安裝振動(dòng)篩（篩孔10mm），以避免超粒徑骨料進(jìn)入噴射機(jī)；噴射前首先要對(duì)巖面進(jìn)行修整，清除松動(dòng)巖塊，對(duì)個(gè)別欠挖突出部分進(jìn)行鑿除、對(duì)個(gè)別超挖部分用噴射混凝土噴混補(bǔ)平；用高壓水將巖面沖洗干凈，對(duì)遇水易潮解的巖層，則用高壓風(fēng)清掃巖面；檢查噴射機(jī)工作是否正常；要進(jìn)行噴射試驗(yàn)，一切正常后可進(jìn)行混凝土噴射工作。

混凝土噴射送風(fēng)之前先打開(kāi)計(jì)量泵，以免高壓混凝土拌和物堵塞速凝劑環(huán)噴射孔；送風(fēng)后調(diào)整風(fēng)壓，控制在0.15～0.2MPa之間，若風(fēng)壓過(guò)小，粗骨料則沖不進(jìn)砂漿層而脫落，風(fēng)壓過(guò)大將導(dǎo)致回彈量增大?？砂椿炷粱貜椓看笮　⒈砻鏉駶?rùn)易粘著力度來(lái)掌握。噴射壓力根據(jù)噴射儀表反饋的信息及時(shí)調(diào)整風(fēng)壓和計(jì)量泵，控制好速凝劑摻量。

為保證噴射混凝土的厚度和質(zhì)量，噴射混凝土分二次完成，即初噴和復(fù)噴。噴射混凝土以濕噴為主，含水量較大地段采用潮噴工藝。噴射料由洞外的混凝土拌和站拌和，混凝土輸送車(chē)運(yùn)輸。

初噴在刷幫、找頂后進(jìn)行，噴射混凝土厚度4～5cm，及早快速封閉圍巖，放炮后由人工在渣堆上噴護(hù)。

復(fù)噴是在初噴混凝土層及加固后的圍巖保護(hù)下，完成立拱架、掛網(wǎng)、錨桿工序的作業(yè)后進(jìn)行的。采用濕噴工藝，由噴射機(jī)械手施工。采用濕噴工藝可以減小回彈量及粉塵，減少環(huán)境污染。

噴射混凝土分段、分片、分層進(jìn)行，由下向上，從無(wú)水、少水向有水、多水地段集中，多水處安放導(dǎo)管將水排出。施噴時(shí)噴頭與受?chē)娒婊敬怪?，距離保持1.5～2.0m。設(shè)格柵鋼架時(shí)，鋼架與巖面之間的間隙用噴射混凝土充填密實(shí)，噴射順序先下后上對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，先噴鋼架與圍巖之間空隙，后噴鋼架之間，鋼架應(yīng)被噴射混凝土所覆蓋，保護(hù)層不得小于4cm。噴前先找平受?chē)娒娴陌继?，再將噴頭成螺旋形緩慢均勻移動(dòng)，每圈壓前面半圈，繞圈直徑約30cm，力求噴出的混凝土層面平順光滑。一次噴射厚度控制在拱部不得超過(guò)6cm，邊墻不得超10cm，過(guò)每段長(zhǎng)度不超過(guò)6m，噴射回彈物不得重新用作噴射混凝土材料。新噴射的混凝土按規(guī)定灑水養(yǎng)生。回彈量的多少取決于混凝土的稠度、速凝劑的使用、噴射技術(shù)骨料級(jí)配等多種因素。施工時(shí)要將邊墻部分回彈率控制在15%以內(nèi)，拱部回彈率控制在20%以下。施工前制定相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)并在施工中根據(jù)實(shí)際情況不斷完善。在實(shí)際工作中盡快摸索掌握有關(guān)工作風(fēng)壓、噴射距離、送料速度三者之間的最佳參數(shù)值，使噴射的混凝土密實(shí)、穩(wěn)定、回彈最小。必要時(shí)，在混凝土中摻加硅粉或粉煤灰，以增加混凝土的和易性而減少回彈。

3.鋼筋網(wǎng)施工

3.1鋼筋網(wǎng)施工

鋼筋網(wǎng)按要求加工成方格網(wǎng)片，縱橫鋼筋相交處可點(diǎn)焊成塊。鋼筋網(wǎng)在初噴混凝土、錨桿完工之后安設(shè)，施工時(shí)運(yùn)至工作面進(jìn)行敷設(shè)，網(wǎng)片要緊貼初噴面，混凝土保護(hù)層厚度必須滿足設(shè)計(jì)要求。網(wǎng)片與網(wǎng)片間、網(wǎng)片與錨桿間要焊接牢固。

3.2技術(shù)要點(diǎn)

鋼筋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與錨桿間采用電焊焊接牢固，網(wǎng)片間用鐵絲扎緊或焊接，在噴射作業(yè)時(shí)不得走動(dòng)；鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)隨混凝土初噴面起伏，并與壁面接觸密實(shí)；復(fù)噴混凝土后，將鋼筋網(wǎng)完全覆蓋，且要有3～5cm厚保護(hù)層。復(fù)噴后噴混凝土面應(yīng)平整。

4.格柵/工字鋼拱架施工

本工程所用的拱架支撐主要有工字鋼拱架、格柵鋼架兩種形式。

格柵/工字鋼拱架在洞外按設(shè)計(jì)加工成型。在初噴混凝土之后進(jìn)行安裝，并與定位系筋、錨桿聯(lián)接。鋼支撐間設(shè)縱向連接筋，拱架支撐間以噴混凝土填平。拱架拱腳安放在牢固的基礎(chǔ)上，架立時(shí)垂直隧洞中線，當(dāng)拱架支撐和圍巖之間間隙過(guò)大時(shí)設(shè)置墊塊，用噴混凝土噴填。

拱架架設(shè)工藝要求：

為保證拱架支撐設(shè)在穩(wěn)固的地基上，施工中在拱架支撐基腳部位預(yù)留0.15～0.2m原地基；架立拱架支撐時(shí)挖槽就位，軟弱圍巖地段在拱架支撐基腳處設(shè)鎖腳錨桿和墊槽鋼以增加基底承載力

拱架支撐平面垂直于隧洞中線，傾斜度不大于2°。拱架支撐的任何部位偏離鉛垂面不大于5cm。

為保證拱架支撐的穩(wěn)定性，兩拱腳處和兩邊墻腳處加設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿由2～4根錨桿組成。

拱架支撐按設(shè)計(jì)位置安設(shè)，在安設(shè)過(guò)程中，當(dāng)拱架支撐和初噴層之間有較大間隙時(shí)設(shè)騎馬墊塊，鋼支撐與圍巖（或墊塊）之間的間隙不大于50mm。

為增強(qiáng)拱架支撐的整體穩(wěn)定性，將拱架支撐與錨桿聯(lián)接在一起。沿鋼支撐設(shè)直徑為ф22mm的縱向連接鋼筋。

為使拱架支撐準(zhǔn)確定位，拱架支撐架設(shè)前均需預(yù)先打設(shè)定位系筋。系筋一端與拱架支撐聯(lián)接在一起，另一端錨入圍巖中0.5～1m并用砂漿錨固。

拱架支撐架立后盡快噴混凝土，并將拱架支撐全部覆蓋，使拱架支撐與噴混凝土共同受力。噴射混凝土先從拱腳或墻腳處向上噴射以防止上部噴射料虛掩拱腳（墻腳）不密實(shí)，造成強(qiáng)度不夠，拱腳（墻腳）失穩(wěn)。

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上關(guān)鍵工序進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)控制，上窩鋪隧道初期支護(hù)施工合格率達(dá)100%，完全滿足了設(shè)計(jì)要求。