水利工程隧洞襯砌及噴錨支護(hù)加固施工技術(shù)分析

于明弘

（國(guó)能四川西部能源股份有限公司，四川 德陽(yáng) 618200）

1 隧洞襯砌施工技術(shù)分析

對(duì)于水利工程來(lái)說(shuō)，隧洞襯砌技術(shù)是最為重要的施工技術(shù)之一，其對(duì)于整個(gè)隧洞工程的施工質(zhì)量、安全性、使用壽命等都具有較大影響。具體施工過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，防止產(chǎn)生質(zhì)量、安全方面的問(wèn)題，保證隧洞的正常應(yīng)用。隧洞襯砌指用素混凝土、鋼筋混凝土、錨噴、鋼板、水泥砂漿、漿砌石等對(duì)隧洞圍巖進(jìn)行襯護(hù)的結(jié)構(gòu)。隧洞襯砌的作用包括：承受山巖壓力和內(nèi)外水壓力等荷載，保護(hù)圍巖穩(wěn)定；按設(shè)計(jì)要求成形過(guò)水?dāng)嗝?；降低隧洞表面糙率，提高過(guò)流能力；保護(hù)圍巖免遭風(fēng)化及水流沖刷；防止和減少隧洞滲漏等[1]。

1.1 錨桿施工

第一，錨桿的選擇。錨桿是襯砌施工最為關(guān)鍵的部分，在選擇錨桿時(shí)要按照圍巖的具體結(jié)構(gòu)類(lèi)型、鉆孔方式以及所用設(shè)備型號(hào)等來(lái)進(jìn)行，同時(shí)要確定合適的錨桿長(zhǎng)度、直徑等指標(biāo)，保證錨桿插孔長(zhǎng)度＞35%錨桿總長(zhǎng)。

第二，進(jìn)行錨桿的預(yù)處理。在確定完適宜的錨桿之后，施工前一定要對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，存在問(wèn)題的錨桿嚴(yán)禁使用。之后將錨桿表層存在的銹跡、灰塵等清理干凈，必要情況下需要對(duì)錨桿進(jìn)行校直。

第三，鉆孔以及成孔質(zhì)量的檢驗(yàn)。可以通過(guò)手風(fēng)鉆機(jī)等設(shè)備鉆錨桿孔，同時(shí)對(duì)于成孔的關(guān)鍵指標(biāo)（例如相鄰孔洞間距、成孔位置、孔徑、深度、孔壁垂直度等）進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其符合設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)后就可以插入錨桿，一定要檢查錨桿的插孔深度，要保證漿液管插入孔內(nèi)的深度達(dá)到75mm 左右，并且將水泥砂漿均勻緩慢地注入其中，在確保砂漿凝固之后就完成了錨桿施工。

第四，明確錨孔的施工順序。施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有特殊情況下可以順次進(jìn)行錨桿施工、混凝土噴射等相關(guān)操作，以此來(lái)形成隧洞的噴錨支護(hù)體系。若是施工現(xiàn)場(chǎng)存在著IV、V 類(lèi)型的特殊巖石，那么要緊跟開(kāi)挖面，采取向噴后錨再?gòu)?fù)噴施工的方式，要先在隧洞圍巖結(jié)構(gòu)表層噴合適厚度的混凝土，之后再進(jìn)行錨桿施工、混凝土噴射施工等，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1.2 混凝土噴射

第一，在進(jìn)行混凝土噴射時(shí)，為了最大程度地降低材料因素對(duì)于襯砌質(zhì)量形成的影響，需要事先進(jìn)行混凝土的試拌，并對(duì)其進(jìn)行必要的試驗(yàn)檢測(cè)，按照檢測(cè)所得結(jié)果和混凝土材料的性能指標(biāo)實(shí)施比對(duì)分析，在此基礎(chǔ)上來(lái)對(duì)混凝土配比情況實(shí)施必要調(diào)整，確保所用水泥、集料、拌和水等材料比例的適宜。

第二，在完成混凝土的配置之后，噴射之前要對(duì)隧洞的圍巖實(shí)施必要清理，將施工區(qū)域存在的雜物、松散圍巖等清理掉，防止之后混凝土噴射時(shí)造成松散圍巖的掉落而發(fā)生危險(xiǎn)。在進(jìn)行混凝土噴射過(guò)程中需要對(duì)關(guān)鍵性指標(biāo)（例如混凝土噴射速度、噴射壓力、混凝土層厚度等）進(jìn)行控制，確保其在允許范圍內(nèi)，同時(shí)要及時(shí)檢查混凝土的噴射結(jié)果，一旦發(fā)現(xiàn)存在某些脫落開(kāi)裂的情況，要對(duì)其及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)噴。

第三，完成混凝土的噴射之后要對(duì)其表層實(shí)施整平處理并進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)操作，防止混凝土硬化過(guò)程中受到多方面因素影響而產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。

1.3 襯砌施工

第一，施工過(guò)程中最主要的是確保安全性，因此，在襯砌施工前要對(duì)隧洞支護(hù)情況進(jìn)行檢驗(yàn)，一定要保證支護(hù)體系符合施工標(biāo)準(zhǔn)要求，否則就要對(duì)其實(shí)施必要的加固處理。例如實(shí)際操作時(shí)可以對(duì)混凝土噴層表面裂縫情況進(jìn)行查驗(yàn)，明確寬度、深度等指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上通過(guò)表面封閉法或內(nèi)部修補(bǔ)法等對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

第二，進(jìn)行有效的測(cè)量放樣?？梢詫⑹┕D作為參照，利用水準(zhǔn)儀等相關(guān)設(shè)備來(lái)對(duì)隧洞襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵指標(biāo)（例如中線(xiàn)位置、斷面、標(biāo)高等）實(shí)施測(cè)量并進(jìn)行明顯標(biāo)識(shí)，同時(shí)利用有效的排堵水措施來(lái)保證襯砌表層不存在滲水的情況。

第三，將隧洞底板當(dāng)作初始位置逐漸向頂板、拱頂位置進(jìn)行混凝土的澆筑，要保證混凝土澆筑速度的均勻性，避免速度過(guò)快而形成表層裂縫問(wèn)題[2]。

第四，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)?？梢栽诨炷帘韺訃姙⒁欢康乃郑瑥亩ＷC混凝土內(nèi)外溫差＜25℃，在保證達(dá)到養(yǎng)護(hù)時(shí)間、滿(mǎn)足試塊強(qiáng)度后就可以進(jìn)行脫模操作。

2 隧洞噴錨支護(hù)加固施工技術(shù)分析

2.1 隧洞噴錨支護(hù)基本概述

在隧洞噴錨支護(hù)技術(shù)還沒(méi)有大力普及的時(shí)期，為了對(duì)隧洞洞室和周邊圍巖進(jìn)行支護(hù)，往往采取其他永久性支護(hù)方式。隨著近些年技術(shù)快速發(fā)展，噴錨支護(hù)已經(jīng)成為隧洞初期結(jié)構(gòu)支護(hù)的主體模式，同時(shí)將其和隧洞模筑鋼筋混凝土相結(jié)合，能夠形成二次隧洞襯砌主體結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行噴錨的初始階段，需要在圍巖內(nèi)順次打入相應(yīng)的金屬砂漿錨桿，通過(guò)噴錨操作可以促使金屬錨桿、混凝土砂漿噴層、二次砂漿襯砌和隧洞圍巖融合成為整體，各個(gè)部分之間相互關(guān)聯(lián)，可以進(jìn)一步提升隧洞圍巖整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

第一，隧洞結(jié)構(gòu)。隧洞圍巖是隧洞的主要負(fù)載單位，與支護(hù)結(jié)構(gòu)一起共同支撐隧洞結(jié)構(gòu)完整，保障施工進(jìn)度和施工安全。當(dāng)隧道開(kāi)挖造成巖體破壞時(shí)，要通過(guò)隧道襯砌將巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)充，并通過(guò)金屬錨桿將隧道襯砌和圍巖連接，共同構(gòu)成了一個(gè)整體，達(dá)到保護(hù)巖體完整性的目的，穩(wěn)定隧洞結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)閲鷰r長(zhǎng)時(shí)間暴露，容易受到風(fēng)化作用的影響，變得不夠穩(wěn)固，當(dāng)發(fā)生災(zāi)害或者強(qiáng)烈地動(dòng)時(shí)，容易造成圍巖過(guò)載而坍塌，引起安全事故，而通過(guò)初期的噴錨支護(hù)，將襯砌與圍巖連接，就可以提高隧洞圍巖的穩(wěn)定性，保證隧洞完整。

第二，支護(hù)結(jié)構(gòu)。噴錨支護(hù)技術(shù)是將襯砌和圍巖連接的關(guān)鍵技術(shù)。進(jìn)行噴錨支護(hù)時(shí)，其支護(hù)結(jié)構(gòu)必須與圍巖無(wú)縫隙接觸，并且要有一定的彈性，但彈性系數(shù)要在一定的范圍內(nèi)，不能過(guò)大或者過(guò)小，彈性過(guò)小容易導(dǎo)致在圍巖發(fā)生形變時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)受損，從而降低隧道的結(jié)構(gòu)完整，彈性過(guò)大又容易降低圍巖的負(fù)載能力，增加安全風(fēng)險(xiǎn)。

總而言之，隧道噴錨支護(hù)施工時(shí)，要保障支護(hù)結(jié)構(gòu)和隧洞結(jié)構(gòu)的有效結(jié)合，控制圍巖形變，提高圍巖抗過(guò)載能力。

2.2 隧洞噴錨支護(hù)的施工方法

第一，隧洞噴錨支護(hù)的錨桿施工。錨桿能夠有效保證整個(gè)支護(hù)隧道圍巖和其他支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全支撐。在進(jìn)行隧洞主體圍巖施工時(shí)，施工人員一定要根據(jù)施工隧洞圍巖的材料使用情況及施工圍巖隧洞的噴錨主體支護(hù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性能要求，合理控制設(shè)計(jì)量，并選擇需要施工圍巖錨桿的量，以及主體支護(hù)種類(lèi)、長(zhǎng)度、間距和是否使用圍巖粘結(jié)劑等施工材料，以有效率地提高圍巖噴水澆錨主體支護(hù)設(shè)計(jì)施工時(shí)的效果。支護(hù)板在錨桿尾端施工時(shí)，錨桿的兩個(gè)壓力尾端不需要設(shè)置自動(dòng)支撐墊板，錨桿尾端的自動(dòng)支撐墊板荷載設(shè)置操作，能夠增強(qiáng)施工主體錨柱的承受力，發(fā)揮主體圍巖支柱錨桿尾端對(duì)施工主體錨柱圍巖的自動(dòng)荷載約束力和支護(hù)作用效果。

對(duì)于不需要具有垂直墻體的大型建筑物外圍巖，錨桿的具體布置施工方式應(yīng)選擇位于橫向垂直水平墻體的其他節(jié)水材料處理面，或與垂直墻體其他節(jié)水材料處理橫截面高度擬合成的最大橫向垂直傾斜角度并使其呈輕微放射狀傾斜方向施工布置。錨桿專(zhuān)用部件進(jìn)行安裝后，應(yīng)隨機(jī)自動(dòng)固定選取一個(gè)安裝錨桿專(zhuān)用部件，并進(jìn)行自動(dòng)穩(wěn)定拉拔后的耐壓能力試驗(yàn)，以有效地保證需要安裝專(zhuān)用錨桿的部件整體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)性和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)谝粐鷰r支柱錨桿與該第二層噴射后的混凝土直接相結(jié)合形成支護(hù)結(jié)構(gòu)后，需要再進(jìn)行一次混凝土，確保第一層圍巖錨桿與該次噴射后之混凝土的緊密連接。

如果在大型隧洞橋梁錨桿整體建設(shè)工程施工中，突然發(fā)現(xiàn)一個(gè)大型隧洞橋梁錨桿整體出現(xiàn)大量嚴(yán)重滲水，首先必須對(duì)其進(jìn)行防水處理，并在排除大量滲水后再對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)施工，或者要考慮是否選用其他不同施工類(lèi)型的錨桿，避免出現(xiàn)大量滲水對(duì)整個(gè)隧洞橋梁錨桿整體運(yùn)動(dòng)性能穩(wěn)定性大幅下降可能帶來(lái)的不良影響。

第二，噴射混凝土施工。一定要確保所噴混凝土基層厚度指標(biāo)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，避免噴射過(guò)厚或過(guò)薄。例如噴射過(guò)厚就會(huì)對(duì)二次噴射的空間造成影響，無(wú)法確保圍巖后續(xù)的施工效果；噴射過(guò)薄則不能形成對(duì)基層圍巖主體的有效保護(hù)。若是混凝土基層噴射時(shí)突發(fā)大量混凝土基層脫落或者出現(xiàn)較大變形裂縫問(wèn)題，需要第一時(shí)間進(jìn)行噴水處理。需要確保噴射混凝土足夠的保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間（≥7 天），冬季寒冷溫度較低，要注意做好噴射混凝土保溫防凍養(yǎng)護(hù)工作。

第三，確定噴射混凝土原料的比例。混凝土的主要施工技術(shù)質(zhì)量設(shè)計(jì)配比，是整個(gè)建筑工程噴水和錨水泥工程施工的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，想要有效地提高建筑噴水和錨工程混凝土的施工技術(shù)質(zhì)量，就要嚴(yán)控施工材料的配置比例。隧洞工程往往都處在相對(duì)偏遠(yuǎn)的區(qū)域，周邊環(huán)境在很大程度上影響著隧洞混凝土的施工質(zhì)量，為了保證其在隧道周?chē)炷翆拥馁|(zhì)量符合要求，要杜絕在隧道周?chē)霈F(xiàn)的在施工期間滲漏水的異常情況[3]。

2.3 隧洞噴錨支護(hù)的施工過(guò)程

要針對(duì)施工所在區(qū)域的具體情況來(lái)確定采取的噴錨支護(hù)施工方式，一般較為常用的為上下層橫斷面交換臺(tái)階的方法。具體的施工過(guò)程為：

第一，進(jìn)行材料的選擇。為了保證混凝土的質(zhì)量，要盡可能采用普通天然硅酸鹽細(xì)砂水泥作為水泥骨料，可以采用50%以下高含砂率的天然或金黃細(xì)砂作為細(xì)砂骨料。需要注意的是，在選定粗骨料過(guò)程中，一定要特別關(guān)注水泥尺寸，正常情況下要控制水泥尺寸在0.5cm～1cm 范圍內(nèi)，同時(shí)要盡可能采用rrrh 型的中性速凝劑作為外加劑。

第二，噴射混凝土。想要確保噴射混凝土良好的質(zhì)量，一定要確保所噴巖壁表層的清潔度，所以施工前一定要對(duì)巖壁表層進(jìn)行徹底的清理，最大程度地保障巖壁的清潔性，之后根據(jù)巖壁的砂漿比例、施工順序等來(lái)進(jìn)行混凝土的配置。為了保證噴射的效果，需要將所噴射巖壁的厚度進(jìn)行分段（按照5cm 長(zhǎng)度作為標(biāo)準(zhǔn)），此種方式能夠進(jìn)一步提高噴射質(zhì)量。需要注意的是，在進(jìn)行噴射時(shí)一定要特別關(guān)注所噴巖壁的厚度、噴射角度等方面的問(wèn)題，正常情況下要控制噴射巖壁厚度在3cm 左右，控制噴射口和巖面之間保持10°以?xún)?nèi)的夾角。

第三，設(shè)置錨桿及配套材料。緊固鋼板焊接使用完成的鋼筋鋼板錨桿后，需要將鋼筋錨桿模板主體網(wǎng)片與護(hù)欄緊固鋼板錨桿護(hù)欄模板主體焊接牢固，本次鋼筋錨桿模板施工所用的需要焊接使用的鋼緊固焊接施工規(guī)格一般范圍為1000cm×200cm，在進(jìn)行施工使用過(guò)程中，還有一些必須要特別注意的，護(hù)欄鋼筋模板噴面與緊固錨桿模板鋼筋網(wǎng)之間的緊固焊接應(yīng)有縫隙，并且間距及其大小不能超過(guò)3cm。除了以上兩種焊接材料外，在進(jìn)行鋼筋噴錨板和鋼筋支護(hù)板的焊接施工時(shí)，還有一點(diǎn)必須特別考慮的是，使用一根焊接線(xiàn)連到整個(gè)鋼筋網(wǎng)的格柵。在進(jìn)行連接格柵鋪設(shè)過(guò)程中一定要嚴(yán)格控制其連接間隔情況，正常情況要保持其在100cm左右。要通過(guò)主筋來(lái)對(duì)不同連接格柵實(shí)施連接，一般情況下要控制這些主筋的長(zhǎng)度在100cm 左右。

第四，進(jìn)行混凝土的復(fù)噴。完成所有錨桿的安裝之后要再次用水噴射一層混凝土。在進(jìn)行噴射時(shí)可以采取分片的方式、按照從下到上的順序來(lái)進(jìn)行，一般情況下要保持分片角度的一致性，復(fù)噴往往采取的都是高溫潮濕的方式來(lái)進(jìn)行，需要對(duì)角度、厚度等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而確保噴射質(zhì)量。

第五，進(jìn)行混凝土的覆蓋。完成了錨桿噴射施工之后要第一時(shí)間進(jìn)行混凝土的噴射，在進(jìn)行錨桿噴射時(shí)最大程度地保障全部構(gòu)件都能夠均勻覆蓋混凝土，完成噴射后需要加強(qiáng)后續(xù)應(yīng)用過(guò)程的檢查，從而第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決，避免錨桿應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

隧洞的施工現(xiàn)場(chǎng)大多處在偏遠(yuǎn)山區(qū)，這些地區(qū)地理環(huán)境復(fù)雜，不可控因素較多，因此施工過(guò)程中很容易遇到一些不可預(yù)見(jiàn)的困難，例如：施工技術(shù)難題，運(yùn)輸難題，對(duì)地質(zhì)考察不夠充分全面，都會(huì)對(duì)隧道施工帶來(lái)較大的影響。不僅如此，在某些地區(qū)土質(zhì)較為松散的高山地區(qū)，一些施工會(huì)給這些土層帶來(lái)較大的沖擊，這些土層振動(dòng)往往會(huì)對(duì)其造成極大的地質(zhì)危害，不僅會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量，還會(huì)威脅隧道施工人員的財(cái)產(chǎn)人身安全。因此，在進(jìn)行水利工程隧洞施工過(guò)程中要嚴(yán)格遵照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)進(jìn)行，要按照工程的實(shí)際情況選擇最為適宜的施工方式，對(duì)各個(gè)階段的施工質(zhì)量進(jìn)行管控，最大程度地避免產(chǎn)生襯砌裂縫、圍巖松脫滑落、隧洞坍塌等施工問(wèn)題。同時(shí)，在某些地區(qū)隧道建設(shè)工程中采取相應(yīng)的隧道噴錨施工和支護(hù)施工措施，以提高輸水隧洞整體建設(shè)質(zhì)量，保障工程順利開(kāi)展。