錨噴支護(hù)技術(shù)在隧洞檢修豎井中的應(yīng)用

劉 強(qiáng)，馬 軍

（新疆水利廳頭屯河流域管理處，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

隧洞位于頭屯河水庫大壩右岸，全長605 m，洞身為圓形，直徑2.5 m，采用60 cm厚鋼筋混凝土襯砌。由進(jìn)口明渠、檢修豎井（新建）、引水隧洞及出口閘等工程組成。

2 施工項目

施工內(nèi)容主要有：石方開挖、混凝土拆除、砂漿錨桿、鋼筋掛網(wǎng)錨噴支護(hù)等。

施工工序為：施工準(zhǔn)備→測量定位→邊坡明挖→測量復(fù)測→井口開挖→混凝土鎖口→豎井開挖→錨噴支護(hù)。

3 施工方法及技術(shù)措施

3.1 邊坡明挖

根據(jù)現(xiàn)場確定的豎井中心點(diǎn)位置，豎井中心點(diǎn)位于坡腳處，需向下游側(cè)開挖部分山體（以不小于4.5 m為宜）。下游側(cè)邊坡開挖采用自上而下分兩層進(jìn)行開挖，挖掘機(jī)配合液壓破碎錘進(jìn)行挖除，在高程995.2 m設(shè)置2.0 m寬馬道，邊坡開挖坡比：1∶0.5。

3.2 石方開挖

豎井地層為砂巖、砂巖與泥巖互層，圍巖介于強(qiáng)風(fēng)化和弱風(fēng)化地層之間。豎井高程984 m以上石方采用挖掘機(jī)配合液壓免爆破碎錘進(jìn)行開挖，在高程987 m開挖出施工平面后澆筑混凝土鎖口圈梁，鋪筑施工平臺，搭設(shè)龍門架，安裝電動吊葫蘆，架設(shè)暖棚，棚高4 m，將施工平臺完全遮護(hù)，棚頂鋪設(shè)木板、篷布以防山坡落石。

使用MGJ-50型鉆機(jī)在豎井中心點(diǎn)位置打一個垂直鉆孔，將隧洞頂拱混凝土打穿，孔徑110 mm，可作為開挖臨空面起點(diǎn)和排水通道之用，亦可校核測量定位的豎井中心點(diǎn)位置。

984 m高程以下，將MGJ-50型鉆機(jī)放置于高程987 m處鋼木結(jié)構(gòu)施工平臺上，以造好的豎井中心孔為中心，沿同心圓向外層造密集孔，孔徑180 mm，孔距0.6 m（孔心距）,鉆孔梅花形布置。待鉆造至最外側(cè)孔時，孔距控制在0.5 m左右，嚴(yán)格控制好鉆孔垂直度，以防超挖。

當(dāng)所有鉆孔完成后，自高程984 m向下采用風(fēng)鉆、風(fēng)鎬開挖巖石，人工裝渣入出料斗，電動吊葫蘆提升出料斗，人工用膠輪車運(yùn)送至臨時棄料點(diǎn)。開挖時吊設(shè)豎井中心線，嚴(yán)格控制開挖直徑，不允許欠挖。豎井內(nèi)石方開挖面每下降3 m左右，即停止開挖，修整邊角后進(jìn)行井壁噴護(hù)工作。噴護(hù)工作完成后，再進(jìn)行下一層次的石方開挖，依次循環(huán)。

開挖至高程967 m，巖石堅硬，出料時間加大，人工風(fēng)鎬開挖進(jìn)度緩慢，且隧洞內(nèi)0+212.39～0+238.31 m漸變段混凝土雙層鋼筋網(wǎng)密集，混凝土強(qiáng)度高，拆除初期采用免爆炸藥拆除的方式，效果不佳。改為常規(guī)爆破拆除，采用鉆機(jī)密集造孔、小藥量、多頻次爆破進(jìn)行漸變段混凝土拆除及豎井剩余石方的開挖，從井內(nèi)自下而上及隧洞自內(nèi)向外3個通道進(jìn)行石渣外運(yùn)。

石方開挖過程中，同時進(jìn)行固結(jié)灌漿造孔，混凝土噴護(hù)及混凝土襯砌澆筑前在孔口預(yù)埋PVC管并將管口封堵，防止混凝土進(jìn)入管內(nèi)堵塞灌漿通道，一期混凝土襯砌澆筑完成后，利用預(yù)埋PVC管進(jìn)行固結(jié)灌漿，以避免對鋼筋結(jié)構(gòu)的破壞。

3.3 鋼筋掛網(wǎng)錨噴支護(hù)

隧洞檢修豎井開挖面采用鋼筋掛網(wǎng)錨噴支護(hù)技術(shù)，隨豎井石方分段開挖，鋼筋掛網(wǎng)錨噴支護(hù)分段進(jìn)行，分段長度3 m。人工風(fēng)鉆造錨桿孔，錨桿長3 m，間距2 m，采用φ22螺紋鋼作為桿體，M20砂漿灌注。錨桿支護(hù)利用開挖石渣作為工作平臺，分層將錨桿眼提前完成。采用φ10鋼筋掛網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)片固定在錨桿上，噴護(hù)15 cm厚混凝土（采用C25F200混凝土），噴護(hù)混凝土?xí)r臺秤計量、攪拌機(jī)拌料，往復(fù)循環(huán)進(jìn)行巖石壁面噴護(hù)。

3.3.1 錨桿施工

錨桿采用“先注漿后安裝錨桿”程序施工。根據(jù)錨桿孔布置尺寸，用紅油漆標(biāo)定打孔位置和方向。采用YT-23型（7655型）風(fēng)鉆造孔，孔徑不小于40 mm。鉆孔完成后，對鉆孔采用風(fēng)水聯(lián)合進(jìn)行清洗，驗收合格后進(jìn)行灌漿。注漿采用人工注漿，錨桿使用榔頭打入，水泥砂漿水灰比0.40～0.5。砂漿標(biāo)號不低于M20。

3.3.2 鋼筋網(wǎng)片制作安裝

鋼筋網(wǎng)片采用φ10鋼筋制作，安裝由人工進(jìn)行，依地勢而行，用榔頭敲打，使鋼筋網(wǎng)片基本貼緊巖面。鋼筋網(wǎng)片與錨桿的連接采用焊接，網(wǎng)格間連接部分采用焊接，部分采用鉛絲綁扎。鋼筋網(wǎng)片安裝完成并驗收合格后進(jìn)行噴射混凝土施工。

3.3.3 噴混凝土施工

1）施工準(zhǔn)備。①做好開挖斷面檢查驗收，受噴面欠挖不能超限；②清除受噴面浮石、松動石塊、巖渣和其他雜物，對污染嚴(yán)重的受噴面采用化學(xué)清洗劑專門清理；③用高壓風(fēng)沖洗受噴面，必須把浮在巖壁上的巖粉清洗干凈，直到露出新鮮基巖面，保證噴射混粘結(jié)強(qiáng)度；④對受噴面光滑巖石，采用鑿毛或預(yù)先噴粗砂水泥砂漿，以使噴射混凝土達(dá)到最佳效果，減少回彈；⑤在受噴面設(shè)控制噴層厚度標(biāo)志，供噴射手施噴時隨時掌握。

2）噴混凝土材料及機(jī)具設(shè)備。

①噴混凝土材料：選用屯河水泥廠生產(chǎn)的42.5R高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥；施工用清潔水；砂、石骨料采用當(dāng)?shù)厣皥錾唐飞笆橇?。噴射混凝土砂骨料?yōu)良級配見表1。

表1 噴射混凝土砂骨料級配表

②機(jī)具和設(shè)備：采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)JS-500，混凝土噴射機(jī)選用HPZU-5型，生產(chǎn)能力3～5 m3/h，水平輸送距離80～100 m，垂直輸送距離40～60 m；空氣壓縮機(jī)選擇上海英格索蘭移動式柴動空壓機(jī)，排氣壓力0.12 MPa、排氣量20 m3/min。

3）噴混凝土配合比選擇。采用一級配C25F200混凝土。配合比在在滿足設(shè)計要求的前提下，充分考慮了施工工藝、原材料、可噴性、回彈、粉塵等方面的因素，并參照類似工程經(jīng)驗，選用四組不同的配合比進(jìn)行優(yōu)化，見下表2。

表2 噴射混凝土配合比表

4）噴射混凝土施工。噴射作業(yè)開始時，先送水，再送風(fēng)，后開機(jī)，最后再給料，保證供料連續(xù)均勻。噴射作業(yè)分段分片進(jìn)行，噴頭與受噴面保持垂直，距離保持在0.8～1.0 m，視風(fēng)壓大小調(diào)整噴頭距離，既保證噴混凝土均勻密實，同時又使回彈率保持最低。噴射順序自下而上，噴頭做均勻的圓周運(yùn)動，每次壓半圈噴射，如此往復(fù)。一次噴射厚度以噴混凝土表面不出現(xiàn)拉裂縫、不坍塌為宜。噴射時，噴射手控制好水灰比，保持噴混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或流淌現(xiàn)象。噴射作業(yè)出現(xiàn)故障或中間短暫停歇時，先停料，后停風(fēng)，水不停。

3.4 通風(fēng)排煙排水

在淺層開挖時，采用自然通風(fēng)；豎井開挖到一定深度后，采用5.5 kW壓入式軸流通風(fēng)機(jī)不斷向掌子面送風(fēng)，包括在鑿眼時也不中斷送風(fēng)。在實施中設(shè)專人負(fù)責(zé)通風(fēng)，及時修補(bǔ)風(fēng)筒，接好接頭，使通風(fēng)筒盡量順直，以減少漏風(fēng)和減小風(fēng)阻，確保鑿巖、開挖、出渣不受通風(fēng)影響。豎井主要為基巖裂隙水，通過管徑110 mm中空眼排水滿足要求。

4 施工質(zhì)量驗收評定

該工程共有9個單元工程，經(jīng)現(xiàn)場實際檢測評定，合格率100%，其中8個單元工程質(zhì)量等級評定為優(yōu)良，優(yōu)良率88.89%，工程質(zhì)量優(yōu)良。

5 結(jié)語

鋼筋掛網(wǎng)錨噴支護(hù)技術(shù)在頭屯河水庫隧洞檢修豎井的成功應(yīng)用，保證了工程施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本，達(dá)到了質(zhì)量要求，為后續(xù)工程的施工提供了質(zhì)量和安全保證。實踐證明，此技術(shù)運(yùn)用在泥巖與砂巖互層的地層，效果非常明顯。

[1]林繼鏞，王光綸.水工建筑物（第 5版）[M].北京：中國水利水電出版社.2009.5.

[2]GB/50367—2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].

[3]SL352-2006，水工混凝土施工規(guī)范[S].

[4]任金明，肖煥雄，胡志根.SL303-2004，水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2004.

[5]GB/50086—2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[6]SL377-2007，水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].