浅谈隧道工程初期支护施工及检验方法

梁 远

初期支护是根据围岩的级别来确定的,不同级别的围岩,将采用不同支护方法。围岩的级别相同但由于隧道埋深不一样,采用支护方法也不一样。目前初期支护形式有:管棚、超前小导管、超前注浆锚杆、超前锚杆等,这些是超前加固围岩的方法。

支撑有钢拱架,钢筋格栅筋,钢筋连接筋喷射混凝土等。钢拱架也是根据围岩的级别来决定规格的大小及间距。由以上的锚杆、钢拱架、钢筋格栅、钢筋连接筋喷射混凝土,就形成了隧道的初期支护。

1 超前支护

1)管棚的验收检查:a.检验它的钻孔角度,规范要求为 1°～2°;b.管子的连接方法,要求钢管的连接点不能在一个断面上。装第一根的长度要与装第二根的长度错开;c.钢管的连接方法采用套丝,丝的长度不小于150 mm;d.钢管的注浆管要按设计要求打孔;e.管子的打进长度要符合设计长度。

2)注浆:a.检验浆液的质量,水泥不准结块受潮,若有此现象不得使用,水泥要过筛。按照设计要求搞好配合比,配好浆液。注浆,打管都要检查;b.检验注浆压力是否达到了设计要求压力。达到了设计的要求压力还要坚持几分钟才能终止该根管子的注浆工作,把管口封好,不能让浆跑走。注浆量根据试验来确定。无孔的钢管要用砂浆填满,增加钢管的强度。

3)超前小导管与管栅的施作基本相似,钢管规格长度、打进的角度、长度、注浆量与管棚的要求一样。

4)超前注浆锚杆与导管基本一样,检验锚杆的长度、根数、注浆。

2 支撑钢拱架、格栅支架

拱架与格栅是支撑开挖围岩的主要支撑材料,是保证围岩不出现垮塌的主要支撑设施。

钢拱架是用工字钢分成几片,按照隧道的施作要求分单元弯制而成的。它们的连接是用钢板钻好孔,焊到每片弯制好的工字钢的端头,用螺栓连接而成的。

格栅支架与工字钢一样也是分单元,用分单元焊接而成。材料一般是4根φ 22的钢筋,中间加花篮筋连接焊接,花篮筋用φ 10～φ 14的钢筋。焊接格栅首先要放好大样,把大样放在钢板上,用短钢筋头焊在放出大样线的两侧,焊接方法:把φ 22的钢筋压到里面,用花篮筋连接起来焊成片(两片),再用花篮筋连接焊成,每片的端头用连接钢板焊好,连接板与钢筋加U形筋加固。

1)钢拱架要检验它的焊接质量,拱架的连接,板的焊缝要焊接饱满。一般焊3遍,无砂眼、裂纹。连接板的厚薄、大小符合设计要求。连接板的螺栓孔位准确,否则连接拱架时就不好串螺栓。

2)格栅支架的检验,检验它的焊接质量与钢拱架一样的检验方法。

3)拱架与格栅的安装检验:a.检验它们的架与架间隔尺寸是否符合设计要求;b.检验立设的垂直度是否符合规范要求;c.检验拱架与锚杆的连接焊接是否牢固;d.检验连接钢筋的焊接是否牢固,它的周圈的根数是否达到了设计的根数、间距是否均匀。以上主要是检查它的焊缝问题。连接筋将支设的拱架格栅连在一起,这样就能起到一个初期支护整体作用。锚杆与拱架格栅连接牢固,起到了拱架格栅的立设稳定的作用。

3 锚杆

锚杆有多种类型,有中空注浆锚杆、自夹式锚杆、水张式锚杆、普通砂浆锚杆、自钻式锚杆等。

隧道常用的有中空注浆锚杆、自钻式锚杆、普通砂浆锚杆。中空注浆锚杆与自钻式锚杆是工厂的定型产品。普通锚杆就是采用进场的合格的φ 22钢筋,这种锚杆为自式锚杆,是在软质围岩地质,围岩破碎情况下,不成孔才适合这种锚杆,锚杆头上装一个钻头,打进去就不向外拿,是一次性的,造价很高。

中空锚杆、普通锚杆检验项目:a.检验成孔的深度;b.检验锚杆打进角度;c.检验锚杆的长度,是否符合设计要求。锚孔的角度,也是锚杆的施作角度,设计一般都是按照隧道开挖的轮廓辐射状要求。但是在隧道施工中,岩石的走向与倾向是与隧道开挖不一致的。可根据岩石的倾向垂直岩面施作,这样能使锚杆起到最大的作用。

中空锚杆一般都是用在Ⅴ级围岩,Ⅴ级浅埋,及破碎围岩地段注浆加固围岩的强度,但造价很高。Ⅳ级、Ⅲ级围岩一般都采用普通砂浆锚杆,砂浆锚杆是最经济的锚杆。

锚杆检验抗拔力,按照10%的预留,预留长度要小于36 cm。

4 挂钢筋网

挂网是初期支护的一项支护项目,挂网是对开挖岩面喷射混凝土起到连接,防止开裂,增加喷射混凝土的强度,提高喷射混凝土的整体性的作用。这是在软弱围岩及破碎围岩块段中不可缺少的一种支护材料。

挂网工序的检验:1)检验它的网格间距;2)检验它的搭接长度,一般是一个网格;3)检验网格与锚杆的连接是否牢固,不得晃动;4)无锈蚀;5)检验网格与开挖岩面的距离,不小于4 cm,也就是混凝土的保护层的厚度。

5 喷射混凝土

首先把开挖岩面用高压风或高压水冲洗干净,才能开始喷射混凝土。喷射要由下而上分层喷射,每层的喷射厚度不得大于6 cm,太厚它会向下掉或构成混凝土裂纹。喷射手要掌握好喷枪的喷射角度及喷射距离,这样才能减小混凝土的回弹率。

喷射混凝土的检验项目:1)检验喷射混凝土的喷射厚度,检验方法有,看立的拱架与岩面的间距。播钢丝法:喷射混凝土前预埋上钢丝,喷完后抽出钢丝,测量厚度。打孔检验,取芯检验。2)检验喷射混凝土的平整度。要求大面积平整,规范中也有明确的要求在2 m2内不大于5 cm。3)每次喷射混凝土(一个循环)都要做试块,试件的做法是要一个30 cm×40 cm×15 cm的木盒,把喷射混凝土喷到盒里,做好标记、日期、养护,到了养护期后,锯成10×10的方块做喷射混凝土的强度试验。

6 仰拱

仰拱在隧道开挖后起着隧道的稳定作用。特别是在软弱围岩、浅埋段、Ⅴ级围岩中起着重要的作用。隧道开挖有这样一个说法,早封闭、早成环的说法。支护成环后对隧道的稳定起着重要的作用。

检验项目:1)检验底部的挖掘高程是否到位;2)检验基底清理情况,不能有松动的岩石及松渣,必须要干净;3)超挖部分要用同等标号的混凝土填起;4)浇筑混凝土时要检查混凝土的配合比、水灰比、坍落度;5)检验模板,有钢拱架的还要按照要求检验拱架的安装情况。

[1] JTJ 042-94,公路隧道施工技术规范[S].

[2] 刘启忠,毛根强.浅谈隧道初期支护施工[J].科技情报开发与经济,2005(2):12-13.

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