公路隧道初期支護施工質量控制研究

李寬

摘 要：為探討公路隧道初期支護施工質量控制，采用工程實例結合理論實踐的方法，立足噴錨初期支護技術的原理和優(yōu)勢，分析了公路隧道初期支護施工質量控制的要點，并提出常見問題的解決方法。分析結果表明，噴錨支護是目前公路隧道初期支護中常用的技術，在支護效果、質量、成本等方面有明顯優(yōu)勢。但同時影響噴錨初期支護質量的因素也比較多，需要結合實際情況，加強對每個環(huán)節(jié)的質量控制，才能保證初期支護質量，為公路隧道工程施工營造一個安全的施工環(huán)境，值得施工單位高度重視。

關鍵詞：公路工程;隧道施工;初期支護;噴錨技術

1、工程概述

某公路隧洞工程，總長度為2.15km，設計行車速度為80km/h， 凈寬為12.24m。該公路隧道工程地質水文條件復雜，圍巖結構穩(wěn)定性比較差，為保證施工的安全性，對初期支護的質量有很高的要求。結合超前地質預報的結果，綜合對比分析了經(jīng)濟性、可行性，在初期支護施工中采取了噴錨施工技術，取得了良好效果，值得類似工程大力參考和借鑒。

2、噴錨初期支護技術的原理和優(yōu)勢

噴錨初期支護是一種綜合性比較強的隧道初期支護技術，由砂漿錨桿、中空錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、型鋼支撐、格柵鋼架支撐等，通過相互組合形成的初期支護技術。當公路隧道圍巖結構比較差，承載力不足時，采用此種支護技術，有助于提升隧道圍巖的強度和承載力，形成一種長期穩(wěn)定堅固的支護體系。其主要機理是新奧法原理，通過多種技術手段的聯(lián)合應用，控制圍巖變形，避免巖塊發(fā)生墜落、坍塌等質量問題。能夠將隧道圍巖和支護結構連接到一起，形成一個穩(wěn)定的支護體系。

和傳統(tǒng)模筑隧道支護技術相比，噴錨支護體系的受力作用和效果更好，最顯著的優(yōu)勢是可大幅度節(jié)約混凝土、木材以及勞動力的用量，提升施工速度，工程造價不足模筑支護技術的50%，而且機械化程度高，可有效改善施工環(huán)境。

3、公路隧道初期支護施工質量控制的要點

在案例工程初期支護中采取了錨桿支護+鋼筋網(wǎng)支護+鋼支撐支護+混凝土噴射支護的方法，為保證施工質量，需要對各道施工工序進行嚴格控制，具體如下。

3.1錨桿支護施工質量控制

按照公路隧道工程圍巖結構的不同，選擇合適的錨桿。如果圍巖穩(wěn)定性比較差，有發(fā)生坍塌的可能，就可以選擇中空注漿錨桿。一般圍巖則可以選擇砂漿錨桿。在具體支護過程中，需要嚴格把控好錨桿的數(shù)量、抗拔力、孔位、鉆孔方向、鉆孔深度、孔徑、傾斜度等質量控制。就案例工程而言，圍巖結構穩(wěn)定性比較差，為保證施工質量和安全性，在鉆孔施工中要選擇氣腿式風槍進行鉆孔，鉆孔方向會受到工作臺車的影響，難以達到圍巖結構始終保持垂直，會對隧道初期支護質量造成較大影響。為解決鉆孔空間，影響鉆孔垂直度的問題，本工程在鉆孔中，先用長度比較短的鉆桿進行鉆孔，鉆入一定深度之后，再用較長的鉆桿繼續(xù)鉆孔，保證了鉆孔方向和圍巖結構面的垂直度，大大提升了錨桿對圍巖的鎖定作用。

為更好的保障錨桿支護質量，還要嚴格控制好各項參數(shù)，比如;錨桿鉆孔時，孔距的偏差要控制在15cm以內(nèi)，深度誤差要控制在5cm以內(nèi)。并且錨桿的材料比較合格，不能存在損傷、裂紋、油污、銹跡等。錨桿孔必須和初期支護面的法線垂直，墊板和基面要緊密貼合，并將錨管牢固的焊接到鋼架之上，外露在防水層之外的部分要及時切除，并且外露部分嚴禁懸掛任何異物。

3.2鋼筋網(wǎng)支護施工質量控制

在進行鋼筋網(wǎng)支護施工中，為保證施工質量，所選擇的材料質量、規(guī)格、性能等都比較符合隧道初期支護設計規(guī)范的要求。如果采取了雙層鋼筋網(wǎng)，則第二層鋼筋網(wǎng)需要在第一層鋼筋被混凝土全部覆蓋后再進行鋪設[1]。在進行第一層鋼筋網(wǎng)鋪設前，需要對隧道圍巖表明進行清理，去除雜物，以保證鋼筋網(wǎng)和圍巖面貼合的緊密性和牢固性，以提升支護效果。在案例工程施工中，鋼筋網(wǎng)由直徑為8mm的鋼筋焊接而成，加工成規(guī)格為1.6m×1.0m的鋼筋網(wǎng)片。在鋼筋網(wǎng)安裝時，需要隨著初噴面的起伏進行鋪設，焊接到前期施工的系統(tǒng)錨桿之上后，再把鋼筋片焊接成鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)片的搭接長度應為1～2個網(wǎng)格，在本次支護的端部，預留出一個網(wǎng)格，為下一個鋼筋網(wǎng)片的搭接提供良好的條件。鋼筋網(wǎng)片在初噴混凝土厚度達到4cm以上在進行鋪設，并保證保護層的厚度在2cm以上，鋼筋網(wǎng)片要和支撐結構焊接到一起，形成一個整體，本工程鋼筋網(wǎng)片焊接用506焊條焊接，效果比較好。

3.3鋼支撐支護施工質量控制

在鋼支撐支護施工中，為保證施工質量，需要結合圍巖的級別，選擇合適的鋼支撐類型。如果圍巖結構的穩(wěn)定性比較差，可選擇I14～I22工字鋼;如果圍巖穩(wěn)定性比較好，則可以選擇格柵拱架。此外還要控制好鋼支撐的安裝間距、保護層厚度、傾斜度、安裝偏差等施工質量。如果在隧道施工中，采取了短臺階開挖方法，支護過程需要臺階開挖的實際情況進行合理支護，以降低對圍巖造成的擾動，提升圍巖結構的穩(wěn)定性。

在案例工程鋼支撐支護中采取了一榀鋼支撐支護技術，各鋼支撐之間通過法蘭盤連接，鋼支撐之間則通過連接筋形成一個穩(wěn)定性的整體[2]。鋼架相互之間的距離控制在10cm左右，保護層后不能低于4cm，沿著隧道周邊輪廓的誤差最大不能超過3cm，螺栓孔眼中心間誤差不應超過0.5cm，鋼架在平放翹曲度不能超過2cm。安裝完成之后，鋼架平面要盡量和隧道中線垂直，傾斜度誤差最大不超過2°，系筋的一端要和鋼架焊接成一個整體，另一端則要錨入圍巖中，且錨固深度不小于100cm，并用砂漿填充錨固。

3.4噴射混凝土支護施工質量控制

噴射混凝土支護是公路隧道初期支護的關鍵技術，其施工質量直接關系到整個初期支護的質量。因此，必須嚴格控制好噴射混凝土支護施工質量，具體而言，可從以下幾個方面同時入手：

第一，在噴射混凝土施工中混凝土需要和圍巖結構緊密粘結，形成一個穩(wěn)定的整體，不能存在空鼓、孔洞等問題?；炷羾娚淝?，需要對圍巖表面進行清理，去除粉塵、片石等雜物，以提升混凝土和圍巖的粘結效果。

第二，在采用噴射混凝土支護技術時，嚴禁掛模噴射，受噴面必須是原圍巖結構。

第三，若噴射混凝土的厚度比較大可采取分層噴射法，后一層噴射，必須在前一層混凝土終凝后再噴射。噴射混凝土漿液要隨噴隨拌和，噴射混凝土形成的回彈混凝土，嚴禁繼續(xù)用于噴射，而是要做廢棄處理。噴射混凝土完成之后要及時養(yǎng)護，如果隧道內(nèi)部的溫度低于5℃，嚴禁灑水養(yǎng)護。在冬季施工中，要保證混凝土噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不低于5℃，并做好養(yǎng)護[3]。

第四，嚴格控制噴射混凝土的強度、厚度以及孔洞情況。在很多隧道工程噴射混凝土初期支護中，經(jīng)常出現(xiàn)空腔問題。案例工程施工中也遇到了此類問題，采用埋置注漿鋼管進行注水泥漿液的方法，對空腔進行回填，以保證空腔的密實度。

第五，噴射混凝土施工中，要采取分段、分片、分層依次施工的方法，從隧道拱腳開始，逐步向拱墻、拱頂噴射。在分段施工時，分段施工的長度不宜超過6，先填平隧道圍巖上存在低洼的區(qū)域，再進行從下到上的反復噴射。

第六，混凝土噴射完成終凝2h之后，及時養(yǎng)護。如果隧道圍巖結構為石質，則要采取噴霧養(yǎng)護的方法;如果是黃土則要用專用的養(yǎng)護液進行養(yǎng)護。但無論選擇何種養(yǎng)護方式，養(yǎng)護時間都不能低于14d，隧道內(nèi)溫度低于5℃時，嚴禁灑水養(yǎng)護。隧道開挖下次爆破距離噴射混凝土完成的時間間隔不能小于4h。

4、公路隧道初期支護施工常見問題的處理方法

4.1輸料管堵塞我內(nèi)天

引起輸料管堵塞的原因有是混合料中混入了大粒徑石子或者其他雜物，也有可能是發(fā)生了操作失誤。在具體施工中，一旦發(fā)生輸料管堵塞問題，要立即停止使用，拉直軟管，找到堵塞的位置后，將風壓開到0.3～0.4MPa，用手錘敲擊堵塞位置，促使堵塞物及時排出。

4.2回彈問題

在隧道初期支護施工中，影響混凝土回彈率的因素比較多，包括：混凝土配合比、水灰比、風壓、水壓、噴射距離、噴射角度等。需要采取有效的措施，控制回彈率，保證拱部回彈率在20%～30%之間，邊墻回彈率在10%～20%之間[4]。

4.3粉塵問題

在隧道初期支護施工中，粉塵問題也是非常嚴重的問題，為降低粉塵量，在具體施工中，要嚴格控制砂石料的含水率，將含水率控制在5%～7%，則粉塵濃度就能降低到15mg/m3以下。此外還要加強通風，及時排出粉塵。并在噴嘴水環(huán)到出口之間接上一段長度在0.5～1.0m之間的管子，促使干料和水能夠充分混合，有一個潤濕到混合的過程，以達到抑制粉塵的效果，提升噴射混凝土初期施工質量。

結束語：

綜上所述，結合工程實例，分析了公路隧道初期支護施工質量控制措施，分析結果表明，初期支護是公路隧道工程施工中的關鍵工序，其施工質量對公路隧道施工的安全性、總體質量、成本等方面都有很大影響。采用錨噴支護技術，可大幅度提升隧道初期支護效果。但需要對各道工序的質量進行針對性的控制，才能發(fā)揮出錨噴技術的優(yōu)勢和作用，保證公路隧道工程施工質量。

參考文獻：

[1]李善斌.復雜破碎圍巖條件下大斷面公路隧道初期支護的合理時機分析[J].工程技術研究，2020，5（8）：4.

[2]胡家能.公路隧道初期支護施工[J].黑龍江交通科技，2020，314（4）： 140-141.

[3]繆康.高速公路隧道初期支護變形原因及治理措施分析[J].江蘇科技信息，2019，36（28）：3.

[4]王思捷.公路工程隧道穿越斷層破碎帶施工技術[J].黑龍江交通科技，2020，43（6）：2.