隧道工程支護(hù)施工技術(shù)管理要點(diǎn)分析

楊玉祥

（云南升盟工程咨詢(xún)有限公司，云南昆明 650200）

1 工程概況

昭通中心城市昭陽(yáng)西環(huán)高速公路T2 標(biāo)段起訖樁號(hào)K13+880—K29+109.308，主線(xiàn)全長(zhǎng)15.229km，沿線(xiàn)主要城鎮(zhèn)屬昭陽(yáng)區(qū)境的舊圃鎮(zhèn)、永豐鎮(zhèn)。主要工程為路基挖方/填方，工程量為2001100m2/2221300m2（含互通），路基圬工防護(hù)135000m2；大橋965m/4 座，中橋111m/2 座，天橋433m/6 座，涵、通道62 道；長(zhǎng)隧道1361.5m/1 座，短隧道285m/1 座，互通式立體交叉3處。全線(xiàn)鋼筋約1.58 萬(wàn)t，混凝土約35 萬(wàn)m3。其中，主要控制點(diǎn)工程為永豐山隧道工程。

2 隧道工程總體施工方案

永豐山隧道工程施工采用新奧法原理，結(jié)合所處地質(zhì)條件和環(huán)境狀況，充分考慮結(jié)構(gòu)形式、斷面大小、施工工期等各方面情況，選取最佳方法進(jìn)行施工。在Ⅳ級(jí)圍巖和Ⅴ級(jí)圍巖處，分別采用臺(tái)階法和臺(tái)階分步法施工，明洞采用明挖法施工。一般施工流程如圖1所示，超前支護(hù)體系及初期支護(hù)體系如表1所示。

表1 超前支護(hù)及初期支護(hù)體系[1]

3 隧道工程支護(hù)施工技術(shù)管理要點(diǎn)

3.1 超前支護(hù)

3.1.1 超前大管棚

液壓鉆孔臺(tái)車(chē)在鉆孔較深時(shí)，由于鉆桿不夠長(zhǎng)，需要接桿，在孔深不斷增加的情況下，則必須有效控制和調(diào)整回轉(zhuǎn)扭矩、推力和沖擊功，其中要注意對(duì)推力的有效控制。施鉆時(shí)，應(yīng)在掌子面上頂緊臺(tái)車(chē)大臂，避免顫動(dòng)幅度較大導(dǎo)致施鉆精度不高。鉆機(jī)開(kāi)孔時(shí)鉆速宜低，鉆進(jìn)20cm 后轉(zhuǎn)入正常鉆速。第一節(jié)鉆桿鉆入巖層，在距離尾部20～30cm 時(shí)不繼續(xù)鉆進(jìn)，人工使用兩把管鉗卡緊鉆桿，保證絲扣不被卡死，鉆機(jī)以較低速度進(jìn)行反轉(zhuǎn)，并與鉆桿脫離。鉆機(jī)沿導(dǎo)軌返回原位，再通過(guò)人工方式安裝第二根鉆桿，并在鉆桿前部安裝好聯(lián)結(jié)套，鉆機(jī)將聯(lián)結(jié)套低速運(yùn)送到第一根鉆桿尾部，對(duì)準(zhǔn)方向后聯(lián)結(jié)成一體。換鉆桿時(shí)，必須對(duì)鉆桿進(jìn)行檢查，確保其未出現(xiàn)損壞且未彎曲，中心水孔暢通等，如果經(jīng)檢查不合格應(yīng)立即更換，以免影響作業(yè)正常進(jìn)行。開(kāi)孔采用φ110 鉆頭，鉆孔直徑應(yīng)比棚管外徑大15～20mm，孔深大于管長(zhǎng)0.5m 以上。鉆孔符合一定深度要求之后，再采用相同方法將鉆桿拆卸，將鉆機(jī)歸位。

3.1.2 頂管

為保證施工進(jìn)度，該工程采用的工藝方法是大引導(dǎo)孔和棚管鉆進(jìn)相結(jié)合，且先對(duì)比鋼管外徑更大的引導(dǎo)孔進(jìn)行鉆進(jìn)，再使用鉆機(jī)沖擊與推力（頂進(jìn)棚管時(shí)，鑿巖機(jī)不使用回轉(zhuǎn)壓力，不形成扭矩）將棚管沿引導(dǎo)孔頂進(jìn)，一節(jié)連一節(jié)接長(zhǎng)棚管到孔底處[2]。

3.1.3 注漿

注漿按照鋼管施鉆從下到上的順序疊加進(jìn)行，壓力由小變大。注漿時(shí)，必須將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄好，包括注漿時(shí)間、注漿壓力、漿液消耗量及其變化等。注漿結(jié)束后，以偶數(shù)的數(shù)量進(jìn)行鉆孔，通過(guò)鉆進(jìn)難易程度、壓力變化、是否卡鉆、觀察注漿填充情況等多種方式，檢驗(yàn)評(píng)、定注漿效果，若注漿效果不理想，則偶數(shù)孔鋼管打孔補(bǔ)注漿。

3.2 超前小導(dǎo)管

現(xiàn)場(chǎng)加工小鋼管，噴射混凝土封閉巖面，鉆孔設(shè)備為風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，通過(guò)鉆孔臺(tái)車(chē)或風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的頂推力將小導(dǎo)管推至孔內(nèi)，采用測(cè)斜儀控制鉆孔角度，使用注漿泵壓注水泥漿[3]。出現(xiàn)串漿情況時(shí)，如果有多臺(tái)注漿機(jī)，則可同時(shí)注漿，若注漿機(jī)數(shù)量不足，則將串漿孔堵住，注漿該管時(shí)再拆卸堵塞物，必須將管內(nèi)雜物及時(shí)清除，可使用貼地或細(xì)鋼筋進(jìn)行處理，同時(shí)使用高壓風(fēng)或水沖洗，沖洗完畢后注漿。水泥漿進(jìn)漿量過(guò)大時(shí)，壓力很長(zhǎng)時(shí)間不增加，則必須對(duì)漿液濃度和配合比進(jìn)行調(diào)整，減少凝膠時(shí)間，采取間歇式或者小泵量低壓力的方式注漿，使?jié){液在裂隙中存在一定時(shí)間的間歇，但時(shí)間必須短于混合漿的凝膠時(shí)間，便于更好地凝膠。

3.3 初期支護(hù)

3.3.1 噴射混凝土

噴射混凝土之前，以規(guī)范要求和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)開(kāi)挖斷面，該工程選擇的工藝為濕噴法。

（1）素噴混凝土

噴射之前，應(yīng)仔細(xì)檢查隧道斷面，及時(shí)清理和處理干凈欠挖部位和全部開(kāi)裂、破碎、出水點(diǎn)和崩解的破損巖石，將墻角虛碴和浮石清理干凈，再使用高壓水或風(fēng)對(duì)巖面進(jìn)行沖洗。

噴射混凝土作業(yè)以段或塊為單位進(jìn)行，按照先墻后拱，從下到上的順序作業(yè)。噴嘴緩慢運(yùn)動(dòng)，呈螺旋式，且螺旋直徑范圍為20～30cm，保證緊密?chē)娚浠炷?。此外，?yīng)注意觀測(cè)水壓、風(fēng)壓及噴射距離，避免產(chǎn)生較大回彈量[4]。若隧道噴射混凝土厚度達(dá)5cm 以上，則選擇兩層作業(yè)，如果在第一層混凝土終凝1h 后進(jìn)行第二次噴射混凝土，則要對(duì)第一層混凝土面進(jìn)行沖洗。初次噴射先找平巖面。若噴射混凝土終凝2h后再?lài)娝B(yǎng)護(hù)，必須進(jìn)行7 天以上的養(yǎng)護(hù)。開(kāi)挖噴射混凝土?xí)r，爆破工作應(yīng)在上一循環(huán)噴射混凝土終凝不少于4h 后進(jìn)行。

（2）有水地段噴射混凝土

如果涌水點(diǎn)較少，先進(jìn)行導(dǎo)管引排水，再進(jìn)行混凝土噴射；如果涌水量范圍較大，則將導(dǎo)管設(shè)置成樹(shù)枝狀進(jìn)行排水，再進(jìn)行混凝土噴射；在涌水較為嚴(yán)重時(shí)，則添加適當(dāng)數(shù)量泄水孔，排水與混凝土噴射可同時(shí)進(jìn)行。增設(shè)一定量水泥，調(diào)整配合比，按照從遠(yuǎn)到近的順序噴射混凝土，逐漸靠近涌水點(diǎn)，并在此設(shè)置導(dǎo)管引出水，最后在導(dǎo)管附近噴射混凝土，若巖面滲水量較多，可先噴砂漿，再增加速凝劑摻量，初噴之后，繼續(xù)按照原配比施工。若局部產(chǎn)生大量出水，則采用鑿槽、埋管或者樹(shù)枝排水盲溝等方式引水，之后再?lài)娚浠炷痢?/p>

3.3.2 藥卷錨桿

藥卷錨桿采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)成孔，先注后插工藝安裝錨桿，測(cè)斜儀控制錨桿孔道傾角，注漿采用專(zhuān)用注漿泵施工[5]。

（1）鉆孔

采用分層明挖法開(kāi)挖隧道明洞，挖好一層后，做好邊仰坡防護(hù)，鉆孔使用風(fēng)動(dòng)鉆巖機(jī)施工[6]。清孔、注漿，接著在注漿的同時(shí)將注漿管拔出并準(zhǔn)備插桿。

（2）插桿

注漿后，要將錨桿放置好，再結(jié)合實(shí)際情況確定是否補(bǔ)注漿液。錨桿孔注滿(mǎn)漿后，將錨桿鋼筋插入錨桿孔，感受到錨桿與孔底產(chǎn)生強(qiáng)烈撞擊后，再插好錨桿，臨時(shí)固定使用孔口、塊石或木楔，并保持居中，防止其敲擊碰撞桿體外露部分。安裝好錨桿之后不得進(jìn)行敲擊，3 天內(nèi)不允許將重物懸掛在上面。

（3）安裝墊板

在錨桿孔內(nèi)的砂漿的設(shè)計(jì)強(qiáng)度超過(guò)80%時(shí)，再安裝墊板，完成外部操作。安裝墊板的過(guò)程中，要保證墊板垂直于錨桿軸線(xiàn)，若安裝有誤，則無(wú)法保持錨桿的錨固性能。若是錨桿孔的軸線(xiàn)與孔口平面之間沒(méi)有保持垂直，可通過(guò)以下兩種操作方式均勻壓緊墊板與巖面：一是將楔形墊塊安裝于螺帽下；二是在安裝墊板之后，使用混凝土或砂漿進(jìn)行找平。

3.3.3 組合中空注漿錨桿

（1）測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位

進(jìn)行錨桿孔開(kāi)孔前，要開(kāi)展量測(cè)工作，按照設(shè)計(jì)要求確定孔的位置，并做好標(biāo)記，并將開(kāi)孔偏差范圍控制在10cm 以?xún)?nèi)；根據(jù)施工圖紙要求，確定錨桿孔的孔軸方向，對(duì)于圖紙中未規(guī)定的，采取與開(kāi)挖面垂直方式處理；局部加固的錨桿的孔軸方向與滑動(dòng)面保持相反方向和45°以上的交角。

（2）成孔

嚴(yán)格控制錨桿方向和位置，鉆完錨孔之后，再使用高壓風(fēng)對(duì)孔進(jìn)行清洗。清理干凈之后注意控制好錨孔位置、直徑和方向，檢查錨孔是否暢通平直，若未達(dá)標(biāo)則進(jìn)行二次鉆孔。

（3）錨桿桿體安裝

隧道墻部采用WZD25 組合中空注漿錨桿[7]。錨桿墊板在安裝時(shí)要垂直于錨桿，且與初噴混凝土緊密貼合。

（4）注漿

通過(guò)錨桿桿體預(yù)留通道接孔口，并使用專(zhuān)用高壓注漿泵進(jìn)行注漿。通過(guò)排氣管排出隧道拱部?jī)?nèi)的氣體；自然排出隧道墻部的氣體，以保證錨桿孔內(nèi)注漿飽滿(mǎn)。

（5）鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)

鋼筋加工網(wǎng)格環(huán)縱向間距為20×20cm（25×25cm），網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于網(wǎng)片間距一格。同時(shí)，網(wǎng)片加工規(guī)格應(yīng)根據(jù)圍巖類(lèi)別、每循環(huán)進(jìn)尺而定。鋼筋網(wǎng)全斷面布設(shè)，邊墻及拱部設(shè)鋼筋網(wǎng)應(yīng)焊接在系統(tǒng)錨桿外露端。人工鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋪設(shè)時(shí)靠近巖面，同時(shí)牢固焊接錨桿和鋼架。在鋼架靠近巖面一側(cè)焊接鋼筋網(wǎng)，保證結(jié)構(gòu)整體受力。噴射混凝土?xí)r，減小噴頭至受?chē)娒婢嚯x并控制風(fēng)壓，以減少鋼筋網(wǎng)振動(dòng)，降低回彈。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土保護(hù)層厚度要保持在2cm 以上。此外，鋼筋經(jīng)試驗(yàn)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)且進(jìn)行除銹處理后，才能將之投入使用，在洞外分片制作，按照搭接長(zhǎng)度在10cm 以上的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝。

3.3.4 鎖腳錨桿

（1）鉆機(jī)就位

在錨桿運(yùn)輸過(guò)程中，要結(jié)合洞內(nèi)場(chǎng)地存放大小、運(yùn)輸機(jī)械、各類(lèi)作業(yè)臺(tái)腹下凈空限界，確定運(yùn)輸重量和距離。鉆機(jī)經(jīng)調(diào)試正常運(yùn)行之后，根據(jù)設(shè)計(jì)錨桿位置固定鉆機(jī)，將鉆桿調(diào)整到設(shè)計(jì)方向，與孔位對(duì)準(zhǔn)。

（2）鉆孔

嚴(yán)格檢查鉆進(jìn)固定裝置和防護(hù)裝置，保證其完整無(wú)損，采用相應(yīng)儀器測(cè)量鉆桿，保證角度與方向符合設(shè)計(jì)要求再開(kāi)鉆。鉆孔過(guò)程中應(yīng)確保鉆機(jī)穩(wěn)定牢靠，并將孔口偏差控制在50mm 內(nèi)，孔眼長(zhǎng)度要比設(shè)計(jì)的錨桿長(zhǎng)度更長(zhǎng)，并按照比管徑大20mm 以上的直徑進(jìn)行鉆孔。在錨桿鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆機(jī)和作業(yè)平臺(tái)要穩(wěn)定牢靠，除鉆機(jī)操作人員外還應(yīng)安排至少一人協(xié)助作業(yè)。此外，所有作業(yè)人員均要做好安全防護(hù)，系牢安全帶、佩戴安全帽、戴好防護(hù)面罩等。

（3）清孔

將高壓風(fēng)管端與一根長(zhǎng)度在4～5cm 之間，直徑φ20mm 的鋼管進(jìn)行連接，將鋼管插入錨桿孔內(nèi)，將閥門(mén)打開(kāi)，再吹凈孔內(nèi)水和泥漿。

（4）安裝錨桿

采用人工方式插入錨桿，在錨桿一端桿體上固定錨頭，接著將錨頭端插入錨桿孔內(nèi)。抬運(yùn)錨桿時(shí)，必須保證協(xié)調(diào)工人間的步調(diào)。

（5）安裝墊板及螺栓

保證止?jié){塞和墊板與初支面緊密貼合，使用扭矩扳手將螺母旋緊[8]。

（6）注漿

同藥卷錨桿。

3.3.5 鋼拱架（格柵）

采用機(jī)械設(shè)備將鋼拱架（格柵）輸送到安裝現(xiàn)場(chǎng)，安裝工作由人工作業(yè)平臺(tái)和裝卸機(jī)相結(jié)合完成，安裝過(guò)程中尤其要重視鋼架的垂直度，避免發(fā)生左前右后或前傾后倒等情況，同時(shí)焊接錨桿和縱向連接鋼筋，使之形成一體。安裝前，按照設(shè)計(jì)圖分批對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收，不達(dá)標(biāo)不得使用。將底腳處浮渣清理完畢，根據(jù)設(shè)計(jì)焊連定位筋及縱向連接筋，段之間連接安設(shè)墊片，將螺栓擰緊，保證安裝質(zhì)量。嚴(yán)格控制中線(xiàn)及高程。將鞍形混凝土墊塊設(shè)置在拱架與巖面之間，保證二者之間緊密貼合，確保初噴質(zhì)量。即使拱腳高程不夠，也不允許使用塊石、碎進(jìn)行砌墊，而必須使用鋼板調(diào)整，或澆筑強(qiáng)度在C20 以上的混凝土。安裝好拱架之后要保持垂直度，不得出現(xiàn)扭曲變形現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，昭通中心城市昭陽(yáng)西環(huán)高速公路T2 標(biāo)段永豐山隧道工程，在施工中采用了科學(xué)的超前支護(hù)體系及初期支護(hù)體系，并在施工過(guò)程中做好了充分的技術(shù)管理，為整個(gè)隧道工程的施工質(zhì)量和施工安全打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。