隧道初期支護(hù)施工技術(shù)研究

鄭 春 娟

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

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隧道初期支護(hù)施工技術(shù)研究

鄭 春 娟

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

介紹了隧道初期支護(hù)的作用，通過(guò)分析隧道初期支護(hù)中常見(jiàn)的問(wèn)題，從錨桿、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)片、噴射混凝土等方面，闡述了隧道初期支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)，旨在保證隧道運(yùn)營(yíng)的安全性。

隧道，初期支護(hù)，錨桿，鋼筋網(wǎng)片，鋼拱架

1 隧道初期支護(hù)概述

隧道工程內(nèi)部地質(zhì)情況復(fù)雜，受到工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件的影響大。在隧道工程設(shè)計(jì)與施工中，隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)是重點(diǎn)。隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)施工隧道開(kāi)挖后第一道支護(hù)體系，是保證隧道內(nèi)圍巖穩(wěn)定的基礎(chǔ)。隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)是承受圍巖變形變位荷載的主要結(jié)構(gòu)，在隧道總體結(jié)構(gòu)中起著不可或缺的作用。其主要作用有：

1)承受圍巖壓力，減少圍巖變形。隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)是隧道工程體系中的主要受力單元，也是隧道開(kāi)挖后的第一道完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)。圍巖開(kāi)挖后，經(jīng)過(guò)機(jī)械設(shè)備和炸藥爆破的擾動(dòng)，使其失去原有的天然平衡，逐漸發(fā)生變形變位。其主要的破壞力來(lái)源是隧道自身的重力。由于隧道結(jié)構(gòu)為馬蹄形形狀，圍巖的重力沿隧道邊緣切向的分力對(duì)隧道沒(méi)有破壞作用，破壞力主要來(lái)源于沿隧道徑向的分力，是主要的破壞力。由于在越靠近拱部其分力越大，所以其破壞力也越大，拱頂位置達(dá)到極值。因此，在對(duì)隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中，應(yīng)全面考慮其受力，必要時(shí)建立力學(xué)模型，采用理論計(jì)算驗(yàn)證法進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)圍巖情況全面考慮其受力狀況，選擇合適的支護(hù)參數(shù)。2)封閉圍巖空隙，減輕圍巖風(fēng)化。圍巖開(kāi)挖后，裸露在大氣中，其表面水分迅速流失，很容易產(chǎn)生風(fēng)化。風(fēng)化后的圍巖極易失穩(wěn)，出現(xiàn)層片狀脫落，甚至小面積塌方。因此，初期支護(hù)的施工時(shí)機(jī)十分重要，按規(guī)范要求開(kāi)挖后即應(yīng)進(jìn)行第一次初噴，主要目的就是為了封閉圍巖表面，減少風(fēng)化。3)減輕滲漏水對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的危害。隧道開(kāi)挖后，會(huì)有不同程度的滲漏水出現(xiàn)，這主要與當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件和氣候有關(guān)。對(duì)于埋設(shè)較大的隧道，容易穿過(guò)地下水層，如上層滯水、層間水等。對(duì)于埋深較淺，氣候干燥地區(qū)的隧道，主要受裂隙水影響較大，表現(xiàn)為雨季水量大，干旱季節(jié)水量小。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，隧道襯砌達(dá)到一定強(qiáng)度后，可有效的防止?jié)B漏水現(xiàn)象的發(fā)生。但是，我國(guó)現(xiàn)階段隧道施工常采用C25的噴射混凝土，其防滲漏效果一般，僅能減輕隧道滲漏水的危害。4)保證隧道建筑限界。隧道建筑限界是隧道內(nèi)部供車輛通行的空間，不可侵入。保證隧道建筑限界主要是通過(guò)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)控制圍巖變形，使其不侵入凈空達(dá)到的。5)給空氣流通提供光滑平面。這主要從空氣動(dòng)力學(xué)方面分析，光滑的表面更容易空氣流通，對(duì)提高隧道施工中的通風(fēng)效果有一定作用。

2 隧道初期支護(hù)常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

2.1 隧道開(kāi)挖后初期支護(hù)施工嚴(yán)重滯后

隧道開(kāi)挖后，圍巖裸露，由于破壞了原有的天然平衡，自穩(wěn)能力差的圍巖將會(huì)出現(xiàn)較大變形。同時(shí)，裸露的圍巖會(huì)加速風(fēng)化，增大產(chǎn)生塌方的風(fēng)險(xiǎn)。因此，應(yīng)在開(kāi)挖后即開(kāi)始初期支護(hù)施工，使隧道結(jié)構(gòu)盡快封閉成環(huán)，構(gòu)建完整的受力體系，防止圍巖變形。

2.2 錨桿施工質(zhì)量差

錨桿是加固圍巖，將初支結(jié)構(gòu)與圍巖連接成一個(gè)整體。施工中錨桿出現(xiàn)的主要問(wèn)題有：數(shù)量不足、長(zhǎng)度不足、角度不對(duì)、沒(méi)有進(jìn)行注漿處理，沒(méi)有安設(shè)墊板等等。另外，鎖腳錨桿存在長(zhǎng)度不足，注漿不飽滿甚至不注漿，沒(méi)有按要求與鋼架連接等問(wèn)題。錨桿施工中重視程度嚴(yán)重不足，所出現(xiàn)的問(wèn)題也最多。

2.3 鋼筋網(wǎng)片施工質(zhì)量問(wèn)題

鋼筋網(wǎng)片的加工和現(xiàn)場(chǎng)施工都存在很多問(wèn)題，具體如下：

1)網(wǎng)片加工中網(wǎng)格尺寸不合格，間距偏大。2)網(wǎng)片加工采用點(diǎn)焊，焊接質(zhì)量差。3)網(wǎng)片現(xiàn)場(chǎng)施工搭接長(zhǎng)度不足。4)噴射混凝土厚度不足引起鋼筋保護(hù)層厚度不夠。

2.4 鋼拱架施工質(zhì)量問(wèn)題

1)鋼拱架加工質(zhì)量不合格，包括焊接質(zhì)量差、偏差超限等。2)鋼拱架間距過(guò)大，拱架背后有空洞等。3)拱架背后填充片石。

2.5 噴射混凝土施工質(zhì)量問(wèn)題

1)平整度差，個(gè)別施工現(xiàn)場(chǎng)噴灑混凝土呈肋骨形，表面凹凸不平。2)噴射混凝土不密實(shí)，拱背后有空洞。3)厚度不足，個(gè)別噴射混凝土表面出現(xiàn)開(kāi)裂，強(qiáng)度不足。

3 隧道初期支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 錨桿施工

錨桿施工質(zhì)量是施工中最容易被忽視的，應(yīng)從總體結(jié)構(gòu)與支護(hù)作用等方面進(jìn)行全面控制。

1)系統(tǒng)錨桿施工質(zhì)量控制。系統(tǒng)錨桿是沿整個(gè)隧道徑向設(shè)置的錨桿，通過(guò)安裝和注漿后將圍巖與初期支護(hù)連接為一個(gè)整體，對(duì)整體支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。施工中應(yīng)從錨桿間距、數(shù)量、長(zhǎng)度、鉆孔深度、注漿等方面進(jìn)行質(zhì)量控制。但在施工中由于重視不足，系統(tǒng)錨桿少打，甚至不打的現(xiàn)象比比皆是。2)鎖腳錨桿的作用至關(guān)重要，可有效提高拱架的穩(wěn)定性。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制鎖腳錨桿的長(zhǎng)度、施工角度、注漿飽滿程度及其與拱架的連接。

3.2 鋼拱架施工

鋼拱架一般設(shè)置在圍巖穩(wěn)定性較差的Ⅳ級(jí)以下圍巖，一般與錨桿、鋼筋網(wǎng)片構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)形式，可有效提高初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。1)有效控制鋼拱架的間距，在施工過(guò)程中進(jìn)行質(zhì)量控制的同時(shí)，施工完成后也要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。鋼拱架造價(jià)高，很多施工單位為節(jié)約成本，人為放大鋼拱架的間距，使其施工質(zhì)量受到很大影響。2)鋼拱架施工中應(yīng)對(duì)其傾斜度、拼裝偏差等進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，確保其偏差在允許范圍內(nèi)。3)鋼板連接處是最容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方。施工中出現(xiàn)連接螺栓數(shù)量不足、連接鋼板數(shù)量不夠、連接鋼板間隙過(guò)大等質(zhì)量問(wèn)題。尤其是在下導(dǎo)坑和仰拱鋼拱架施工中，類似的問(wèn)題最嚴(yán)重。

3.3 鋼筋網(wǎng)片施工

鋼筋網(wǎng)片的施工質(zhì)量要從鋼筋網(wǎng)片的加工和施工兩個(gè)方面進(jìn)行控制。網(wǎng)片加工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制網(wǎng)格尺寸，網(wǎng)格應(yīng)盡量采用綁扎，避免采用點(diǎn)焊連接?，F(xiàn)場(chǎng)施工中發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊連接的鋼筋網(wǎng)片連接質(zhì)量差，經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)焊的現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)施工中應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋網(wǎng)片的搭接長(zhǎng)度、與錨桿或拱架的連接等方面。

3.4 噴射混凝土施工

噴射混凝土施工初期支護(hù)強(qiáng)度的主要來(lái)源，也是將鋼質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，提高支護(hù)效果的關(guān)鍵。1)噴射混凝土應(yīng)選擇有效的施工方法，最好采用濕噴。在現(xiàn)階段施工現(xiàn)場(chǎng)施工中，由于濕噴設(shè)備購(gòu)置成本高，很多施工單位依然采用潮噴，產(chǎn)生的回彈和粉塵的量很大。2)控制噴射混凝土的厚度和平整度?，F(xiàn)場(chǎng)控制噴灑混凝土的厚度可采用埋設(shè)鋼筋棍的形式，測(cè)量噴后露出的長(zhǎng)度即可。噴射后的混凝土表面進(jìn)行人工修正，以保證其平整度，這其中應(yīng)考慮混凝土收縮產(chǎn)生的變形。3)防止產(chǎn)生空洞?？斩词菄姙⒒炷链嬖诘淖畲髥?wèn)題，施工中施工單位為節(jié)約混凝土，人為采用石棉瓦等遮擋拱背，造成空洞。另外，超挖也是產(chǎn)生空洞的主要原因之一。

4 結(jié)語(yǔ)

隧道初期支護(hù)是隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要受力結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。隧道施工過(guò)程中，施工單位為追求利潤(rùn)，人為造成施工質(zhì)量問(wèn)題，給后期隧道運(yùn)營(yíng)帶來(lái)很多問(wèn)題。很多隧道運(yùn)營(yíng)初期即出現(xiàn)大量問(wèn)題，需要進(jìn)行大修，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。文章通過(guò)對(duì)隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)問(wèn)題與施工要點(diǎn)的分析，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)起到了指導(dǎo)作用，有效的提高了工程質(zhì)量。

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Study on preliminary support construction technologies of tunnel

Zheng Chunjuan

(Shanxi Jinzhong Highway & Bridge Construction Group Co., Ltd, Jinzhong 030600, China)

The paper introduces the role of preliminary support of tunnel. Through analyzing common preliminary support problems of tunnel, starting from aspects of anchorage, steel arch truss, steel piece and spraying concrete, it describes preliminary support construction technology points of tunnel, with a view to guarantee the tunnel operation safety.

tunnel, preliminary support, anchorage, steel piece, steel arch truss

1009-6825(2016)30-0182-02

2016-08-20

鄭春娟(1982- )，女，工程師

U455

A