浅谈隧道初期支护施工技术

浅谈隧道初期支护施工技术

摘要：初期支护在隧道施工中占据着先驱者的角色，所以应加强隧道初期支护施工技术。本文主要对隧道初期支护施工的钢架拱、挂网、喷锚支护等施工技术进行了概述，望对类似施工有所帮助。

关键词：隧道；初期支护；施工技术 一、隧道初期支护施工技术概述

隧道是围岩与支护结构的综合体，在开挖后为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全性，隧道开挖后立即施做刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，称之为初期支护。初期支护所采用的主要措施包括：锚杆、钢筋网、喷射混凝土、钢拱架等。在不良地质地段还应采取超前支护措施，与初期支护构筑成联合支护结构，充分发挥对围岩加固作用，使初期支护与围岩进入良好的共同工作状态，从而组成围岩支护的共同承载体系。

锚喷支护是目前普遍采用的一种围岩支护手段，它是一种柔性支护，不仅允许围岩做有限的变形，而且限制围岩的过度变形且自身不被破坏。锚喷支护可以充分发挥围岩的自承能力，有效利用洞内的净空．既提高了作业的安全性，又提高了作业效率。锚喷支护包括锚杆支护、喷射混凝土支护、喷射混凝土锚杆联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护，以及上述几种类型加设型钢而成的联合支护。为了在更好地发挥围岩自身承载力，也充分发挥支护材料的承载能力，初期支护采用分两次施作，初喷的作用主要是在有控制的条件下实现“卸压”，第二次喷的作用主要在于限制变形过量，使围岩进入稳定状态。

二、隧道初期支护施工技术的应用

（一）工程概述

某隧道是一座上、下行合建的四车道连拱高速公路隧道。隧道的中心桩号为K19+862.5，隧道长475m，洞轴线呈约206度方向展布，最大埋深54米，隧道净空：2х10.75х5.0米，隧道平面位于半径为1600米右偏圆曲线上。隧道纵坡为2.5%和-0.3%的人字坡。隧道进口为削竹式洞门，出口为端墙式洞门。隧道围岩分类为Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级围岩，其中Ⅲ级围岩段长度为180m，Ⅳ级围岩段长度为220m，Ⅴ级围岩段长度为75m。本隧道共设计了4种初期支护形式：LS5、LS4a、LS4b、LS3。

（二施工技术

1、喷射混凝土

开挖后找顶、撬帮完成立即进行初喷砼封闭围岩，充分发挥围岩的自稳能力。在地下水不发育地段，喷砼采用湿喷机进行作业。喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产，混凝土搅拌车运输，湿喷机喷射，重点控制隧道采用10～15m3/h的湿喷机喷混凝土。湿喷混凝土施工方法及技术措施如下：

①喷射机械安设调整好后，先注水、通风，清除管道内杂物，清

扫掌子面、清除松散土或杂物尘埃。②喷射混凝土大堆料要储放于集料棚内，避免露天堆放淋雨及环境污染和倒运材料而引起的集料污染，导致堵管、强度降低等现象。③喷射前，先开速凝剂阀门，后开风，再送料，以易粘结、回弹量小、表面湿润光泽为准。严格控制速凝剂掺量，确保混凝土的后期强度。④喷射机的工作风压严格控制在0.1～0.15MPa范围内。严格控制好喷嘴与受喷面的距离和角度。初喷时,喷嘴与受喷面垂直，有钢筋时角度适当放偏30°左右，喷嘴与受喷面距离控制在0.6～1.2m范围内。喷射顺序自下而上，料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按S形喷射。⑤喷射混凝土由专人喷水养护，以减少由于水化热引起的开裂。若发现裂纹用红油漆作上标识，进行观察和监测，确定其是否继续发展并找出原因进行处理。对不再发展的裂纹，采取在其附近加设土钉或加喷一层混凝土的办法处理，以策安全。⑥用预埋检查桩法测设喷射混凝土厚度，不够设计厚度的重新加喷补够。⑦试验室负责优选喷射混凝土配合比和施工控制，喷射混凝土中按配合比设计掺外加剂，同时严格控制外加剂的掺量，确保喷射混凝土强度符合要求。

2、钢拱架施工

根据设计图，隧道在Ⅴ级围岩设计有型钢拱架，在IV级围岩设计有格栅拱架（必要时），拱架在洞外按设计加工成型，洞内安装在喷砼及锚杆挂网之后进行，与定位系筋焊接。拱架间按设计焊接纵向连接筋，拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当拱架和围岩之间间隙过大时设置砼垫块，用同等级的喷射砼回填。

拱架架设工艺要求：①为保证拱架置于稳固地基上，施工中在拱架脚部位预留15—20cm厚地基，架立时挖槽就位；需要时，在拱架基脚处设槽钢或C25砼预制块以增加地基承载力。②拱架平面垂直隧道中线，其倾斜度不大于2°。拱架任何部位偏离铅垂面不大于±5cm。③为使拱架准确定位，钢拱架架设前均应预先打设定位系筋，系筋一端与拱架焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5～1m,并用砂浆锚固，为增加其稳定性，当拱架处在有锚杆的位置时尽量利用锚杆定位。④拱架架立后尽快喷砼作业，并将拱架全部覆盖，使拱架与喷砼共同受力，喷砼分层进行，每层厚度5-6cm左右，先从拱脚或墙角处向上喷射以防止上部喷料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。

技术要求：①钢拱架按设计位置安设，钢架之间必须用钢筋纵向联接，拱脚必须放在特制的基础上或原状土上，钢拱架与围岩之间应尽量接近，留2-3cm间隙作为保护层。②钢拱架应垂直于隧道中线，上下左右偏差应小于±5cm，钢拱

架倾斜度应小于±2°；当拱脚标高不准确时，不得用土回填，而应设置钢板调整，使拱脚位于设计标高位置；钢拱架的安设应在开挖后的2h内完成。③应保证钢拱架的接头刚度，节数应与断面大小及开挖方法相适应。每榀钢架之间应在纵向设置不小于φ22的钢拉杆联接。

3、锁脚锚管安装

当钢架架立完成后施做锁脚锚管。锚管采用专用机械成孔打入，钻孔应保持直线，确保杆体与其所在位置在设计开挖轮廓线法线方向一致。施做锁脚锚管前按设计要求定出位置，孔位允许偏差±10mm，锚管孔深度应大于长度10cm，杆体插入长度不得短于设计长度的95%。锁角采用φ42热轧无缝钢管，长3m，φ22U型筋与钢架连接。锚杆安装完成后应进行注水泥浆。

4、系统锚杆

本隧道系统锚杆采用D25中空注浆锚杆、R25预应力注浆锚杆、￠22药卷锚杆。LS5、LS4a、LS4b围岩洞外侧使用D25中空注浆锚杆L=350cm，纵环间距60*100cm，梅花形布置；洞内侧（两洞之间）使用R25预应力注浆锚杆L=500cm，纵环间距60*100cm，梅花形布置；LS5围岩使用D25中空注浆锚杆L=350cm，纵环间距60*100cm，梅花形布置；LS4a围岩使用D25中空注浆锚杆L=300cm，纵环间距100*120cm，梅花形布置；LS4b围岩使用D25中空注浆锚杆L=300cm，纵环间距120*120cm，梅花形布置；S-Ⅲ围岩使用￠22药卷锚杆L=300cm，纵环间距120*120cm，梅花形布置。

锚杆注浆:导管孔达到标准后，安装锚杆并按设计比例配浆，采用电动注浆机注浆，注浆压力符合设计要求；一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。

当注浆压力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆，并保证锚杆孔浆液注满。最后在综合检查判定注浆质量合格后，用专用螺帽将锚杆头封堵，以防浆液倒流管外。施工技术措施：锚杆插入前必须先用高压风清孔，锚杆必须装好锚头，边旋转边将锚杆送入眼孔，然后安装止浆塞、垫板、螺母；注浆压力控制在0.5～1.0Mpa，终压控制在2～2.5Mpa，排除孔内气体，确保孔内浆液饱满；锚杆规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除锈除油；锚杆布置形式符合设计要求，按要求定出锚杆位置，锚杆间距允许误差±150mm。锚杆与岩面基本垂直；锚杆垫板与孔口混凝土密贴。随时检查锚杆头的变形情况，紧固垫板螺帽。

5、钢筋网与喷射混凝土

钢筋网使用φ8的钢筋，钢筋网安装时应互相搭接，搭接长度不少于1个网格(20cm)。网格间距为20cm×20cm；钢筋网应与钢架、锚杆、连接筋连接牢固，其连接方式采用点焊，钢筋网之间的连接采用焊接。钢筋保护层厚度不得小于2cm。

基本要求见初喷，喷射混凝土厚度不应小于设计厚度，超挖部位用喷砼回填。喷射混凝土中如果出现有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除。

参考文献

[1]邹国军.浅谈隧道超前及初期支护施工技术[j]. 四川建材, 2013年2期.

[2]曹学强.富水地层隧道初期支护可靠度研究[j].公路,2012年10期.