軟弱破碎圍巖條件下的隧道施工方案及安全保障

國(guó)賢博

摘要：隧道工程施工中經(jīng)常遇到不良地質(zhì)條件，只要進(jìn)行周密的地質(zhì)勘探工作，并在此基礎(chǔ)上嚴(yán)格地選定切實(shí)可行的施工方案，終能順利通過(guò)不良地質(zhì)洞段。軟弱破碎圍巖條件下的隧道施工需要采用一些支護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：軟弱破碎圍巖；隧道施工；施工方案；安全保障

1、軟弱破碎圍巖的開(kāi)挖與支護(hù)

Ⅴ類(lèi)圍巖：選擇上導(dǎo)洞先進(jìn)、兩側(cè)面跟進(jìn)的環(huán)形開(kāi)挖法，采用噴鋼纖維混凝土及掛網(wǎng)；在隧道進(jìn)口區(qū)明挖支護(hù)完畢后，進(jìn)行隧道開(kāi)挖，采用大斷面開(kāi)挖；隧道開(kāi)挖炮孔布置，施工時(shí)的爆破參數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)確定。

Ⅲ-Ⅳ類(lèi)圍巖：采用上部臺(tái)階先進(jìn)的分部開(kāi)挖法，要求短進(jìn)尺，弱爆破、多循環(huán)?？刹捎脪炀W(wǎng)錨噴；采用全斷面開(kāi)挖；鉆孔深度約3.5m，循環(huán)進(jìn)尺約3.2m，開(kāi)挖炮孔布置，施工時(shí)的爆破參數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)確定。

2、噴射混凝土的施工方案

噴射混凝土是借助噴射機(jī)械，將水泥、砂、石子、水按比例配合成拌和料（并摻加速凝劑），以高速?lài)娚涞绞車(chē)娒嫔?，依靠高速?lài)娚鋾r(shí)集料的反復(fù)連續(xù)撞擊壓密混凝土迅速固結(jié)硬化而成的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其噴射的混凝土能夠在幾分鐘內(nèi)終凝，且強(qiáng)度快速增長(zhǎng)，并與其他支護(hù)措施（錨桿、鋼筋網(wǎng)等）聯(lián)合形成支護(hù)整體，抑制圍巖變形，達(dá)到圍巖快速穩(wěn)定的目的。它是一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)也是一種新的施工工藝，在地下工程施工中，為盡快使開(kāi)挖工作面穩(wěn)定的一種有效支護(hù)措施。

施工工序流程：施工準(zhǔn)備→受?chē)娒媲謇怼鷤淞?、配料→噴射料裝運(yùn)→初噴混凝土→復(fù)噴混凝土→效果檢查→監(jiān)控量測(cè)。

施工要點(diǎn)：選擇適宜的施工機(jī)械。噴射機(jī)具應(yīng)具有良好的密封性能，輸料連續(xù)、均勻，滿足噴射作業(yè)要求。同時(shí)認(rèn)真把好原材料關(guān)，保證原材料質(zhì)量符合規(guī)范要求。確定合理的水灰比（一般0.4～0.45）、用水量、水泥材料用量（約為400kg）及砂率（0.45～0.55），保證和易性及早期強(qiáng)度。噴前檢查并清除松動(dòng)巖及欠挖斷面處理，根據(jù)石質(zhì)情況，用高壓風(fēng)或水處理受?chē)娒?，處理巖面集中滲水，埋設(shè)噴層厚度檢查標(biāo)志。為提高工效及保證質(zhì)量，根據(jù)混凝土凝結(jié)時(shí)間及工作成穩(wěn)定情況，應(yīng)采取分次噴射方法。原則是，多分段、分部、分塊，由下而上，先邊墻后拱腳，最后噴射拱頂。一次噴射厚度一般應(yīng)≥最大骨料粒徑的1.5倍，拱部≤10cm，邊墻≤15cm，噴嘴與巖面保持垂直，距受?chē)娒?.8～1.2m。噴射壓力控制在0.15～0.2MPa，混凝土噴射終凝2h后，應(yīng)進(jìn)行濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥14d。噴射作業(yè)人員應(yīng)戴防塵口罩、防護(hù)帽、防護(hù)眼鏡、防塵面具等防護(hù)用具，作業(yè)人員應(yīng)避免直接接觸堿性液體速凝劑，不慎接觸后應(yīng)立即用清水沖洗，噴射混凝土作業(yè)完成后應(yīng)及時(shí)對(duì)機(jī)具進(jìn)行清洗。噴射混凝土表面應(yīng)平整、無(wú)空鼓、裂縫、松酥，并用混凝土（或砂漿）對(duì)基面進(jìn)行找平處理，平整度用2m靠尺檢查，表面平整度允許偏差滿足驗(yàn)標(biāo)相關(guān)要求。

3、錨桿的施工方案

錨桿是在圍巖開(kāi)挖時(shí)，為避免巖體松散塌陷，在巖體中打入實(shí)心或空心的鋼材加工的桿體，起到對(duì)土體的加筋和聯(lián)結(jié)成整體的作用，錨桿與圍巖間采用砂漿或其他材料固結(jié)，并設(shè)置鋼墊板固定。

施工工序流程：施工準(zhǔn)備→隧道開(kāi)挖→初期支護(hù)→鉆孔并檢查孔深→清孔→插入錨桿固定→注漿→注漿效果檢查。

施工要點(diǎn)：桿體材料要符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2～3.5m，錨桿采用專(zhuān)用機(jī)械成孔打入，用一般風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)時(shí)應(yīng)配備專(zhuān)用沖擊器。按設(shè)計(jì)要示定出位置，孔位允許偏差≤±100mm，孔眼比錨桿長(zhǎng)度短4～5cm，桿體插入長(zhǎng)度≥設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的 95%。桿體插入錨桿孔時(shí)，應(yīng)保持位置居中，插入深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。砂漿錨桿孔內(nèi)灌注砂漿應(yīng)飽滿實(shí)心密實(shí)，水泥一般選用C32.5或C42.5的普通硅鹽水泥，砂子料徑≤3mm，砂漿標(biāo)號(hào)≥M20，砂漿或水泥漿內(nèi)可添加適量的微膨脹劑和速凝劑。藥包型錨桿、樹(shù)脂錨桿在桿體插入過(guò)程中應(yīng)注意旋轉(zhuǎn)，使粘結(jié)劑充分?jǐn)嚢?。錨桿安設(shè)后不得隨意敲擊，其端部在填充砂漿終凝前不得懸掛重物。錨桿安設(shè)后其填充砂漿終凝后應(yīng)立即安裝托板，擰緊螺帽。

4、鋼架的施工方案

鋼架是在隧道開(kāi)挖初期支護(hù)期間，為使圍巖保持穩(wěn)定而按照隧道開(kāi)挖輪廓布設(shè)的鋼格柵或型鋼、鋼軌等制成的支護(hù)骨架結(jié)構(gòu)，鋼架安裝后可阻止巖體過(guò)度變形和承受部分松弛荷載，達(dá)到支護(hù)圍巖穩(wěn)定，限制圍巖變形的目的，它通常與鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等結(jié)合在

一起共同受力。

施工工序流程：施工準(zhǔn)備→隧道開(kāi)挖→初噴混凝土→斷面檢查→架立鋼架→位置檢查→安設(shè)鎖腳錨桿→焊接縱向連接筋→鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土。

施工要點(diǎn)：鋼架應(yīng)在初噴混凝土后及時(shí)架設(shè)，鋼拱架應(yīng)放在隧道橫向豎直平面內(nèi)，其垂直度允許誤差為±2°。鋼架不宜在受力較大的拱頂及其它受力較大的部位分節(jié)，格柵鋼架的主筋直徑≥18mm，鋼筋間焊接牢靠。每節(jié)鋼架間應(yīng)以螺栓連接，連接板應(yīng)密貼，縫隙≤2mm。鋼架外緣應(yīng)用鋼楔或混凝土預(yù)制塊楔緊，鋼架應(yīng)全部被噴射混凝土覆蓋，保護(hù)層厚度≥40mm，鋼架與圍巖間的間隙必須噴混凝土實(shí)心密實(shí)。鋼筋加工后必須進(jìn)行試拼檢查，架立位置準(zhǔn)確，安裝后利用鎖腳錨桿定位，兩排鋼架間用φ22鋼筋拉桿縱向連接牢固，環(huán)向間距1m，以便形成整體受力結(jié)構(gòu)。鋼拱架應(yīng)盡可能多地與錨桿露頭及鋼筋網(wǎng)焊接，以增強(qiáng)聯(lián)合支護(hù)效應(yīng)。鋼架安裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制其內(nèi)輪廓尺寸且預(yù)留沉降、變形量，防止侵入襯砌凈空。

5、鋼筋網(wǎng)的施工方案

在噴射混凝土中增設(shè)鋼筋網(wǎng)，可以防止受?chē)娒嬗捎诔惺車(chē)娚淞Χ洌瑴p少回彈量、噴射混凝土層的開(kāi)裂，增強(qiáng)初期支護(hù)的整體作用，通常與錨桿或鋼架焊接成一體。

施工工序流程：施工準(zhǔn)備→工作面清理及檢查→鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)及質(zhì)量檢查→進(jìn)入下道工序。

施工要點(diǎn)：鋼筋網(wǎng)采用直徑8mm圓鋼，網(wǎng)格間距200～250mm?？v橫向鋼筋采用點(diǎn)焊連接，使用前要除銹和擦去油跡和浮土。鋼筋網(wǎng)要被噴射混凝土包裹，混凝土保護(hù)層≥30mm。與鋼架、錨桿共同作用時(shí)，采用焊接聯(lián)結(jié)方式固定。當(dāng)受力要求較高時(shí)，可采用雙層鋼筋網(wǎng)。

6、隧道施工的安全保障措施

參加隧道施工的工人必須接受安全技術(shù)教育，熟悉和遵守隧道施工技術(shù)安全規(guī)范，并進(jìn)行安全考試，合格后方可上崗操作，并按規(guī)定佩帶安全防護(hù)用具。各工種機(jī)械操作人員必須持證上崗，對(duì)各種機(jī)具應(yīng)定期進(jìn)行檢查和試驗(yàn)，保證其處于良好狀態(tài)。專(zhuān)職安全檢查員經(jīng)常對(duì)施工安全進(jìn)行監(jiān)督檢查，對(duì)嚴(yán)重違反施工安全規(guī)定的，有權(quán)下令停工整頓，直到復(fù)查合格后方可復(fù)工。一旦發(fā)生事故，嚴(yán)格按照“三不放過(guò)”的辦法處理。

堅(jiān)持以地質(zhì)為先導(dǎo)的原則，時(shí)刻掌握前方斷面的地質(zhì)情況，異常地質(zhì)要用特殊的超前支護(hù)和初期支護(hù)措施。堅(jiān)持先護(hù)頂后開(kāi)挖的原則組織施工，采用噴、錨、網(wǎng)、鋼拱架等加固措施，做到確保質(zhì)量，心中有數(shù)，提高圍巖的自穩(wěn)能力。嚴(yán)格控制每循環(huán)進(jìn)尺，開(kāi)挖形成后及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，確保工序銜接，盡早施作仰拱封閉成環(huán)，以改善受力條件，對(duì)特殊地段縮小格柵鋼架間距，加密超前小導(dǎo)管，以加強(qiáng)初期支護(hù)。加強(qiáng)對(duì)開(kāi)挖面的量測(cè)，開(kāi)挖初期支護(hù)后，量測(cè)拱頂下沉及拱腳、墻身的收斂，隧道隆起量測(cè)，格柵鋼架的內(nèi)力量測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)異常情況立刻作加強(qiáng)措施。

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