汶川县漩三公路隧道初期支护施工技术研讨

廖先进，李世军，贺宏伟

(1.都江堰市交通运输局;2.四川农业大学)

汶川县漩三公路隧道初期支护施工技术研讨

廖先进1，李世军1，贺宏伟2

(1.都江堰市交通运输局;2.四川农业大学)

随着山岭隧道中新奥法施工的应用日益广泛，新奥法已成为山岭隧道一种主流施工方法。新奥法施工中初期支护是以结构性支撑作为支撑体系，充分发挥围岩本身的自稳能力，使岩体经过开挖、支护后重新达到新的平衡。初期支护中径向锚杆、钢拱架、喷射混凝土是施工的关键环节。明确提出了初期支护的重要性以及各关键环节的施工技术要点及质量要求，为隧道施工控制初期支护施工质量提供指导借鉴。

新奥法;初期支护;径向锚杆;钢拱架;喷射混凝土

1 研究对象

以汶川县漩(口)三(江)公路隧道为例介绍新奥法中初期支护施工技术在隧道中的应用，将新奥法理念融入到隧道具体施工中。隧道全长1 183 m，起点桩号GK14+722，终点桩号GK15+905。隧道围岩以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，岩体较破碎，碎裂结构～薄层状结构为主，断层带分布较广，并有局部渗水和瓦斯出现。

2 初期支护

初期支护是新奥法的重点，在现代隧道施工中有着不可替代的作用。如何将破碎的围岩经过初期支护后，围岩的整体稳定大幅提高，这需要良好的初期支护来保证。初期支护中径向锚杆、钢拱架钢筋网片、喷射混凝土等是保证隧道工程安全的重要环节，拟从这几方面做出分析。

2.1 径向锚杆

2.1.1 锚杆的作用

该隧道中，多以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，围岩较为破碎，局部还有夹泥层，给施工带来很大的难度。径向锚杆的设置可使围岩受力情况变得安全又稳定，特别是山岭隧道中，围岩情况复杂。在锚杆的作用下，锚杆通过软弱、松动、不稳定的岩体，锚固在深而稳定的岩体上，提供足够的拉力，克服松动岩体的自重和下滑力，防止洞壁坍塌。锚杆以一定方式排列，增加了岩体的整体的性，提高承载能力。

2.1.2 锚杆布置

隧道上部采用Φ22中空注浆锚杆，边墙采Φ22砂浆锚杆。杆体采用 Φ22 mm、螺纹钢筋，锚杆长度为350 cm、300 cm两种。环向间距按设计要求确定。锚杆平面布置按照梅花形布设，间距布置情况：(1)环向间距为80 cm，隧道纵间距向为50 cm，适用于洞口Ⅴ级围岩穿越老路浅埋段落;(2)环向间距为80 cm，纵向间距为60 cm，适用于洞身深埋Ⅴ级围岩破碎带;(3)环向间距为80 cm，纵向间距为70 cm，适用于洞口Ⅴ级围岩浅埋地段;(4)环向间距为80 cm，纵向间距为100 cm，适用于Ⅳ级围岩深埋地段。

2.1.3 锚杆施工

钻孔一定要达到深度，钻孔完成后用高压气枪冲掉孔内的石屑。然后用注浆机将早强水泥砂浆注入锚孔内，再将锚杆插入孔眼内，待砂浆强度达到设计要求后上垫板、紧固螺帽。

安装锚杆前应做好以下检查工作，并做好原始记录。

(1)锚杆材料的型号、规格、品种应符合设计要求，配件应配套。

(2)锚杆空位、孔径、孔深佶布置形式应满足设计要求。

(3)孔内无积水、岩粉应吹洗干净。

(4)锚杆杆体应调直、保持干净。

(5)锚杆外端标准螺纹应有效，逐根检查并与标准螺母试装配。

对于向下的锚杆，应将注浆管插入孔底，随后边注浆边向外拔注浆管，直到注满为止;待浆液注满从孔口反浆后迅速插入锚杆，并固定好锚杆。

对于向上的锚杆，应采用排气注浆法，将内径4～5 mm，壁厚1～1.5 mm的软塑料排气管沿锚杆全长固定于杆体上，并在孔外留1 m左右的富余长度;将锚杆缓慢送入孔中至设计位置;将长250～300 mm、外径25 mm左右的薄壁钢管用早强或超早强水泥固定在孔口位置并将孔口堵密;注浆前应检查排气管，当确认排气管畅通时即可注浆。注浆时应堵住孔口，注浆压力为0.2～0.5 MPa，终压力为0.5～1.0 MPa。注浆结束控制：当注浆压力增加较快且大于0.6 MPa，或注浆量达到设计注浆量的1.2倍时，结束注浆，见图1。

图1 锚杆施工工艺流程图

2.2 钢拱架及钢筋网片

钢拱架安装应符合要求，拱架脚必须放在坚实的基础上，钢架应分节段安装。相邻两榀钢架之间必须用纵向钢筋连接，连接钢筋直径不小于18mm，钢筋间距不应大于1m。喷射混凝土时保护层的厚度不小于20 mm，强度不小于C20。

钢拱架的型号、间距、衬砌类型随围岩级别不同而不同，见表1。

表1 隧道各围岩地段支护情况

另外在洞口Ⅴ级围岩穿越老路浅埋段落、洞身Ⅴ级围岩破碎带设置同位置型号的仰拱。钢拱架的间距为0.5 m。

钢筋网的挂设在立完钢拱架打完锚杆完成后进行。钢筋网片的焊接，钢筋的搭接长度不小于30 d。钢筋网片在洞外加工成型，都采用Φ6.5钢筋。环向、纵向间距为25 cm。钢筋网根据初喷混凝土面的实际起伏状铺设，并与受喷面间隙为3 cm。钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆、钢筋网与钢架连接筋点焊在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。

2.3 喷射混凝土

2.3.1 喷混要求

(1)喷射混凝土之前认真检查隧道断面尺寸，处理好超欠挖。

(2)对渗水的地方要采取排水措施。

(3)混合料应随拌随喷，喷射混凝土回弹物不得重新用使用，回弹量应控制在允许范围内。

(4)检查卷药锚杆、钢筋网片、工字钢、沙石水泥等材料完成情况，做好相关记录。

2.3.2 喷混施工工艺

混凝土采用C20早强混凝土，早强剂的用量按照说明添加。配合比为1∶2.08∶1.92∶0.46，采用普通硅酸盐水泥，粒径5～12 mm连续级配碎(卵)石，化验合格的拌合用水。喷射混凝土的厚度不应小于50 mm，不宜大于300 mm。钢架与围岩之间的混凝土保护层厚度不应小于40 mm，临空一侧的混凝土保护层不应小于20 mm。

喷射混凝土时喷头距岩面距离以1.5～2.0 m为宜，喷头应垂直受喷面，喷初支钢架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70°。喷射路线应先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20～30 cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。喷射混凝土终凝2 h后，进行喷水养护，养护时间不少于7 d。喷射混凝土到下次开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4 h，见图2。

2.3.3 质量检测

检查喷射混凝土的强度、喷混厚度、空洞。强度评定按照“喷射混凝土抗压强度评定”的方法来评定。取变长为100 mm的立方体试件，在标准养护条件养生28 d，用标准实验方法测得的极限抗压强度，乘以0.95的系数。每10延米至少在拱脚部分和边墙各取1组试件。当同批试件组数N≥10时，事件抗压轻度平均值不低于设计值，任一试件抗压强度不低于0.85设计值;当N＜10时，试件抗压强度平均值不低于1.05设计值，任一试件抗压强度不低于0.9设计值。

图2 喷射混凝土工艺流程图

喷射厚度、空洞检测用凿孔或雷达检测仪，每10 m检测一个断面，每个断面从拱顶中线起每3 m检测1点。

喷射混凝土的检测结果反映出隧道喷射混凝土的质量、开挖情况、是否超欠挖。有一处空洞视为不合格。超挖部分用浆砌片石回填，严禁用开挖的岩渣回填。

［1］彭立敏，刘小兵.交通隧道工程［M］.湖南：中南大学出版社，2003.

［2］陈豪雄，殷杰.隧道工程［M］.北京：中国铁道出版社，1995.

［3］铁道第二勘测设计院.铁路隧道设计规范(TB10003-2001)［S］.北京：中国铁道出版社，2001.

［4］中交第一公路工程局有限公司.公路隧道施工技术规范(JTGF60-2009)［S］.北京：人民交通出版社，2009.

U445.7

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1008-3383(2012)11-0097-02

2012-06-15

廖先进(1974-)，男，四川都江堰市人，工程师，主要从事公路桥梁技术、管理工作。