高速公路隧道施工支護(hù)技術(shù)

李　鋼

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西太原　030006)

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高速公路隧道施工支護(hù)技術(shù)

李鋼

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西太原030006)

摘要:結(jié)合長邯高速牛王垴隧道工程的水文地質(zhì)條件，從初期支護(hù)、超前支護(hù)、洞身二次襯砌三方面，闡述了隧道施工的支護(hù)技術(shù)，介紹了施工中的操作要點及注意事項，為同類工程的施工積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞:隧道，支護(hù)結(jié)構(gòu)，錨桿，鋼拱架，二次襯砌

1　工程概況

1．1工程概述

牛王垴隧道全長1 540 m，含明洞150 m，采用高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，計算行車速度80 km/h，路基頂寬16 m，設(shè)計車輛荷載為公路—Ⅰ級，主洞建筑限界凈寬14 m，凈高5 m。緊急停車帶建筑限界凈寬16．75 m，凈高5 m。

1．2氣象水文

項目區(qū)屬暖溫帶濕潤大陸性氣候區(qū)，四季分明，冬長夏短，雨熱同季。降水量年際變化大，秋季溫和涼爽，冬季寒冷雪少。

1．3地形與地質(zhì)

項目區(qū)位于山西省東南部，東連太行山脈，西連黎城、長治盆地。太行山區(qū)海拔為900 m～1 250 m，盆地區(qū)海拔為810 m～1 027 m。線路處于兩個低山區(qū)、兩個盆地區(qū)。

2　隧道支護(hù)施工技術(shù)

2．1初期支護(hù)

1)中空注漿錨桿施工。中空注漿錨桿直徑25，長3．0 m～4．0 m，一般主要設(shè)在拱部范圍，采用錨桿鉆機(jī)鉆孔，注漿泵注漿施工。

a．錨桿位置、錨桿方向。根據(jù)錨桿的環(huán)向及縱向間距要求定出孔位，并作出標(biāo)記，采用錨桿鉆機(jī)鉆孔，鉆孔要注意方向與圍巖壁面以及巖層的主要結(jié)構(gòu)面垂直。

b．鉆孔及安裝錨桿。成孔后及時檢測孔深是否達(dá)到設(shè)計要求，孔深允許偏差為±50 mm，桿體插入錨桿孔應(yīng)保持居中位置，錨桿桿體露出巖面的長度應(yīng)不大于噴層厚度。

c．水泥凈漿液。桿體鋼筋保護(hù)層厚度不小于8 mm，注漿材料為水泥凈漿液，水泥水灰比0．5∶1～1∶1，水泥為42．5普通硅酸鹽水泥，注漿壓力初壓0．5 MPa～1 MPa，終壓1．0 MPa，注漿順序自拱兩邊向拱頂。

2)φ22藥卷砂漿錨桿施工。錨桿施工工藝:先鉆孔→再清孔，并在孔中填入錨固劑→最后桿體插入。施工時先用鑿巖機(jī)按照設(shè)計要求鉆鑿孔眼，達(dá)到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)后，先清除孔內(nèi)的碎屑細(xì)巖，然后進(jìn)行錨固，最后進(jìn)行桿體插入，一定要將錨桿與鋼筋網(wǎng)焊接為一個整體。錨桿抗拔試驗要待錨固劑終凝后，按規(guī)范要求抽樣進(jìn)行。

3)鋼筋網(wǎng)加工與安裝。

a．為了防止鋼筋網(wǎng)片銹蝕、污染，應(yīng)在鋼筋堆放現(xiàn)場搭建臨時的遮雨棚，在堆放時鋼筋下方應(yīng)墊方木進(jìn)行防潮。

b．鋼筋網(wǎng)的加工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求的尺寸，將鋼筋焊接成200 mm×200 mm的鋼筋網(wǎng)片。網(wǎng)格尺寸應(yīng)保證在允許誤差范圍之內(nèi)。

c．鋼筋網(wǎng)的安裝必須在系統(tǒng)錨桿施工質(zhì)量驗收合格后方可進(jìn)行，安裝時鋼筋網(wǎng)與被支護(hù)巖面的間隙應(yīng)控制在2 cm左右，錨桿與鋼筋網(wǎng)采用鐵絲綁扎或點焊，以保證鋼筋網(wǎng)在噴射混凝土的時候不晃動。

4)工字鋼架施工。先按設(shè)計尺寸將工字鋼架加工成型備用，初噴混凝土之后將加工好的工字鋼架拉入洞內(nèi)進(jìn)行安裝，安裝時鋼架與定位的鋼筋要焊接牢固。在鋼拱架間應(yīng)設(shè)縱向連接筋，鋼架間用混凝土填平。

a．現(xiàn)場加工制作。先在洞外布置結(jié)構(gòu)件加工廠，用C15混凝土硬化加工場地，按照設(shè)計要求的尺寸先放出大樣再將工字鋼架加工成型。工字鋼冷彎成形要做到尺寸準(zhǔn)確，弧形圓滑順直，放樣時應(yīng)預(yù)留焊接收縮余量及加工余量。鋼拱架加工好以后應(yīng)進(jìn)行試拼，由拱部、邊墻及各單元鋼構(gòu)件拼裝而成;沿隧道周邊輪廓允許誤差應(yīng)控制在3 cm以內(nèi);各單元間用螺栓連接，栓孔中心間誤差應(yīng)控制在±0．5 cm以內(nèi);鋼拱架平放時，平面翹曲控制在±2 cm以內(nèi)。

b．鋼拱架架設(shè)要求。鋼拱架應(yīng)放置于穩(wěn)固的地基上，當(dāng)?shù)鼗贿_(dá)要求時應(yīng)在鋼拱架基腳處設(shè)置槽鋼以增加基底的承載力。鋼拱架架設(shè)應(yīng)垂直于隧道中心線，上下左右偏差應(yīng)控制在±5 cm以內(nèi)，鋼拱架的傾斜度應(yīng)小于±2°;回填應(yīng)在拱腳標(biāo)高符合要求后方可進(jìn)行，為確保安全，鋼拱架的安設(shè)應(yīng)在開挖后2 h內(nèi)完成。鋼架之間用鋼筋縱向連接，鋼拱架與圍巖之間留2 cm～3 cm保護(hù)層。鋼拱架架設(shè)處若有錨桿時應(yīng)盡量利用錨桿定位，沒有錨桿時鋼拱架架設(shè)前需打設(shè)定位系筋。系筋的一端與鋼拱架焊接，另一端應(yīng)錨入圍巖中用砂漿錨固。鋼拱架架立后應(yīng)立即噴射混凝土，并將鋼拱架包裹覆蓋，使其共同受力來達(dá)到質(zhì)量要求。鋼拱架與錨桿焊接，并且設(shè)置縱向連接鋼筋以確保其整體穩(wěn)定性。

5)噴射混凝土。

a．噴前應(yīng)用高壓風(fēng)或高壓水清洗巖面，將附著在巖面上的粉塵、硝屑沖洗干凈，以保證混凝土與巖面粘結(jié)牢固。若用高壓水清洗會引起巖面軟化時，只能用高壓風(fēng)清掃巖面雜物(視地質(zhì)情況而定)。

b．噴錨支護(hù)分初噴和復(fù)噴兩次進(jìn)行。噴射混凝土需緊跟開挖面的時候，下一次爆破距噴射混凝土作業(yè)的完成時間間隔不應(yīng)小于4 h。

c．噴射順序一般采用先下后上，先墻后拱。先用高壓水沖洗再進(jìn)行，噴射混凝土終凝2 h后，噴水養(yǎng)護(hù)不少于7 d。

d．噴嘴移動軌跡應(yīng)因地制宜，橫條、豎條、圓圈等應(yīng)交替使用，移動速度要慢，使混凝土“堆”起來，有了一定厚度再移開，然后逐塊擴(kuò)大其噴射范圍。

2．2超前支護(hù)

1)明洞進(jìn)暗洞部位設(shè)套拱，套拱采用4榀Ⅰ20b工字鋼，縱向間距50 cm，用Φ22鋼筋連接。管棚縱向長2 m厚70 cm，采用C30混凝土澆筑，預(yù)留變形量10 cm～15 cm，套拱內(nèi)預(yù)埋φ127×4導(dǎo)向管，管棚外插角為1°～3°，管棚末端與超前小導(dǎo)管搭接長度不小于2 m。

2)洞身超前支護(hù)采用φ50×4超前小導(dǎo)管或φ25超前砂漿錨桿進(jìn)行超前支護(hù)。a．鋼管前端做成尖錐狀，尾部焊上箍筋，以滿足小導(dǎo)管插入圍巖。嚴(yán)格按照設(shè)計尺寸，間距保證在15 cm，沿著對角線鉆φ8 mm注漿孔。b．超前小導(dǎo)管注漿，沿開挖外輪廓線向前以一定角度打入管壁帶有小孔的導(dǎo)管，且以一定壓力向管內(nèi)壓注起膠結(jié)作用的漿液，待其硬化后巖體得到預(yù)加固。c．注漿前應(yīng)檢查機(jī)械設(shè)備是否能正常運轉(zhuǎn)，管路的連接是否正確，并對注漿機(jī)進(jìn)行水壓試驗。d．注漿時的壓力應(yīng)控制在0．5 MPa～1．0 MPa，在注漿的過程中要隨時觀察并做好書面記錄的項目有:注漿壓力、注漿泵排漿量的變化，如有堵管、跑漿、漏漿的現(xiàn)象應(yīng)及時采取措施。e．注漿采用一次升壓法，從注漿開始要在最短時間內(nèi)將壓力升高至設(shè)計規(guī)定值，直到注漿結(jié)束。

2．3洞身二次襯砌

1)施工工藝流程。a．二次襯砌作業(yè)前，應(yīng)檢查圍巖及初期支護(hù)的變形是否穩(wěn)定，分析監(jiān)控數(shù)據(jù)，直到位移率明顯減緩、收斂值拱腳附近小于0．2 mm/d和拱頂下沉小于0．1 mm/d，位移值已達(dá)到總位移的80%時，方可進(jìn)行二次混凝土襯砌。b．測量放樣要在測量工程師和隧道工程師共同參與下進(jìn)行。c．二次襯砌進(jìn)行前，應(yīng)先啟動襯砌臺車液壓系統(tǒng)，使鋼模準(zhǔn)確定位，確保鋼模襯砌臺車的中線與隧道中心線一致后，方可進(jìn)行襯砌施工。d．襯砌前應(yīng)先清理基底雜物、浮碴和積水，按照設(shè)計要求安裝好橡膠止水帶，并對防水系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行自檢，合格后方可進(jìn)行。e．灌注混凝土應(yīng)在前道工序自檢合格，并經(jīng)監(jiān)理工程師簽字同意后方可進(jìn)行。f．混凝土二次襯砌在強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%時，方可拆模;若二次襯砌處于受力狀態(tài)，混凝土強(qiáng)度須達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度100%時方可拆模。

2)二次襯砌。二次襯砌采用自行式、全斷面液壓鋼模襯砌臺車進(jìn)行泵送混凝土灌注，襯砌臺車長度約9 m。混凝土襯砌施工時，盡量采用兩臺輸送泵對稱灌注，這樣既縮短襯砌時間，又能防止鋼模臺車跑偏。在襯砌混凝土接縫處必須進(jìn)行鑿毛處理。襯砌混凝土應(yīng)由下至上、先墻后拱對稱進(jìn)行灌注，混凝土的自由傾落高度不超過2．0 m。在混凝土澆筑過程中，技術(shù)人員應(yīng)勤觀察模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的位移等情況，發(fā)現(xiàn)有變形、移位時，應(yīng)及時采取措施。因故混凝土灌注作業(yè)受阻需停工時不得超過2 h，否則要按接縫處理?；炷烈r砌泵送灌注施工中輔以插入式振動棒搗固。擋頭模板采用制式鋼模，確保施工縫處混凝土質(zhì)量。二次襯砌混凝土灌注后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到8 MPa以上時，即可拆模，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3)混凝土仰拱的施工。為了確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，施工時混凝土仰拱應(yīng)及時進(jìn)行施工，并使襯砌盡早閉合，從而達(dá)到整體受力。仰拱采用大模板，由中心向兩側(cè)對稱進(jìn)行施工。與側(cè)墻連接處要搗固密實。仰拱的一次施工長度應(yīng)控制在5 m左右，仰拱施工采用過梁形式，以保證掌子面開挖、支護(hù)正常進(jìn)行。

3　結(jié)語

隧道是高速公路施工中重要的組成部分，支護(hù)技術(shù)在隧道施工中又占有舉足輕重的地位，所以在隧道施工中要加強(qiáng)支護(hù)或早進(jìn)行襯砌，洞內(nèi)支護(hù)宜隨挖隨支護(hù)，隨著隧道各部分開挖工作的推進(jìn)，應(yīng)及時進(jìn)行襯砌或壓漿，以確保隧道襯砌順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn):

［1］JTG F60—2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］隧道施工安全操作規(guī)程［S］．

［3］隧道施工安全技術(shù)規(guī)程［S］．

［4］隧道施工通風(fēng)規(guī)范［S］．

Concerning on highway tunnel construction support technologies

Li Gang
(Shanxi Highway＆Bridge 1st Engineering Co．，Ltd，Taiyuan 030006，China)

Abstract:Combining with hydrological conditions of Niuwangnao tunnel engineering on Chang-Han highway，starting from three aspects of preliminary support，advanced support and secondary tunnel lining，the paper describes tunnel construction support technologies，and introduces operation points and matters needing attention in construction，which has accumulated experience for similar engineering construction．

Key words:tunnel，support structure，anchor，steel arch，secondary lining

作者簡介:李鋼(1973-)，男，工程師

收稿日期:2015-10-25

文章編號:1009-6825(2016)01-0175-02

中圖分類號:U455．7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A