某高速公路隧道支护技术及施工监控量测研究

■谢铭师 ■中交第三公路工程局有限公司，北京 100102

1 工程概况

宜巴高速公路土建某合同段，起点位于巴东县沿渡河镇杨柳村，路线向西设段家屋特长隧道、龙颈寨大桥、天池岭隧道，路段长度5.1km，主要工程为段家屋特长隧道、龙颈寨大桥，天池岭隧道。

地质构造属于秭归凹陷北部，褶皱构造以向斜为主。由于该段地形等因素的影响，其地下水埋藏深度大于100m。路线区内地层出露均为沉积岩类，岩层整体为单斜地层，局部发育小的褶皱，断层等构造地质现象，而褶皱核部、断层破碎带常为地下水的富集地。地下水划分为第四系松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、盐酸盐岩类裂隙溶洞水3大类。地下水的补给来源主要是大气降水的直接入渗补给，在河谷等地表发育部位也有地表水的垂直入渗补给。

2 施工支付技术

隧道采用新奥法施工，即采用光面爆破，辅以喷锚支护，并以围岩监控量测为手段，适时施作全断面复合式衬砌的施工方案［1，2］。

2.1 管棚超前支护

在洞口碎石土、强风化泥砂岩覆盖层地段，采用管棚超前支护。

(1)套拱施工。为了保证钻孔方向，在明洞衬砌外设60cm厚C25钢架混凝土套拱，套拱纵向长2m。考虑钻进中的下垂，钻孔方向应较钢管设计方向上偏1°。钻孔位置，方向均采用测量仪器测定，在钻进过程中也须用测斜仪测定偏斜度，并及时纠正，以免影响开挖和支护。套拱内钢架采用3榀18工字钢，各榀钢架间焊接环向间距为1m的Φ25连接钢筋。

(2)管棚施工。测量人员准确放样，标出洞中心线及拱顶标高，开挖预留核心土作为管棚施工的工作平台，开挖结束后，人工两边对称开挖工作平台，台阶宽1.5米，高2.5米，作为施工套拱和管棚施钻的平台。管棚应先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢花管，无孔管可作为检查管，检查注浆质量，钻机立轴方向须准确，保证孔口的孔向正确，钻孔完便顶进钢管，钻进中应采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，若超过设计要求，及时纠正［3，4］。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3米钢管，编号为偶数的第一节管采用6米钢管，以后每节均采用6米长钢管。

2.2 小导管超前支护

在泥灰岩、夹灰岩地段，采用φ42注浆小导管进行超前支护。

(1)导管加工。导管采用外径φ42mm，壁厚3.5mm，长3.5m的热轧无缝钢管加工，前端加工成锥形，尾部设加劲箍，管壁加工φ6mm漏浆孔，孔间距40cm，呈梅花形布置。导管上抬角10～15度。

(2)钻孔、装管施工。用全站仪确定导管中心位置，并做标记。利用钢管支架临时操作平台，支架沿隧道纵向长度不小于6m，纵向加剪刀撑使支架有一定的纵向稳定性，以抵抗钻眼施工产生的纵向水平推力。成孔后应及时装管，避免相邻孔钻进时坍孔。施工从拱顶向拱脚分区进行，导管顶进过程中，发生坍孔而不能继续顶进应及时拔出导管，重新清孔后装管。导管装入后需采用高标号砂浆填塞管口处导管、钻孔间的空隙。

(3)注浆。注浆顺序为由上至下、由拱顶至拱脚对称施工。采用双液注浆机注浆。注浆按从拱部向两侧的顺序进行，压浆过程中要控制压力，若个别孔泄浆不畅，被迫提前停止时，须在邻孔适当加压补浆。若注浆时相邻孔出现串浆现象，应采用跳孔方式注浆。

2.3 喷锚支护

隧道初期喷锚支护包括φ25中空注浆锚杆、喷砼(C20)、钢支撑、钢筋网等。根据地质及岩性，锚杆长度、钢支撑间距、喷砼厚度作相应的变化。喷锚支护紧跟开挖面及时施工，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松弛剥落。锚杆呈梅花形沿隧道周边径向设置。

(1)径向注浆锚杆施工。施工工艺流程为:钻孔—清孔—插入锚杆—注浆。锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，钻孔采用凿岩机按设计要求钻凿孔眼，锚杆尽量沿隧道周边径向钻孔，由于径向锚杆主要作用为串岩，所以不宜与岩层层面平行。达到要求后用高压风清孔，然后将加工成型并除去油污、铁锈和杂质的锚杆插入孔内，注浆压力0.3～0.5Mpa，水泥浆标号为30 号。

(2)喷射砼施工。喷射砼分为初喷和复喷二次进行，采用湿法喷射机施工。初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行，以尽早封闭岩面，防止表面风化剥落。复喷砼在锚杆和钢架安装后进行，使初期支护整体受力，以抑制围岩变形。

喷射砼施工为防止砼堵塞管道，骨料粒径不大于15mm。为加快砼凝结时间，必须加入速凝剂，初凝时间不超过5分钟，终凝时间不超过10分钟。为减少回弹，拱部速凝剂用量约4%，边墙约2%。喷射分段、部、块，按先墙后拱，自下而上进行喷射。喷嘴至岩面的距离为0.8～1.2m。喷嘴与岩面尽量垂直［6］。喷射采用分层，拱部按6cm一层，边墙按8cm一层控制。

2.4 砼衬砌

砼衬砌施工通常在初期喷锚支护进行后，通过量测，确定岩体稳定后进行;为了防止砼受爆破震动开裂，砼灌注施工面通常落后于爆破施工面20～30m。

(1)施工工序。仰拱→仰拱回填→预埋排水管道→挂防水板→二衬钢筋施工→模板台车放样、就位→浇筑二衬砼。

(2)砼仰拱施工。有仰拱的地段在初期支护后及时施工仰拱。仰拱施工分左侧、右侧错开开挖或采用仰拱大样板施工。仰拱与边墙衔接处振捣密实。仰拱砼达到设计强度的70%即可进行隧底填充。无仰拱地段进行砼铺底。

(3)砼灌注。砼在洞外拌和站集中拌合，砼输送泵灌注，插入式振动器和附着式振动器联合振捣。钢筋砼衬砌灌注前尚需做好钢筋的布设工作，钢筋角隅处要加强振捣，并按设计规定预留沟槽、管洞或预埋构件。砼从两侧模板窗口对称灌注，左右高差不大于50cm，水平分层厚度不大于30cm。施工中严格按由下向上，对称分层，先墙后拱的顺序灌注。

3 施工监控量测设计

3.1 测点布置

全断面开挖时水平收敛基线布置2条，起拱线处1条，起拱线以上1.5m布置1条;正台阶开挖时水平收敛基线布置2条，轨面以上1m处布置1条，起拱线以上2.5m布置1条。拱顶下沉点在每断面布置3点。

3.2 监测方法

(1)水平位移量测。喷锚支护施作后，用风钻凿φ40mm、深20cm孔，先用水泥砂浆灌满后再插入测点固定杆，尽量使同一基线量测点的固定方向在同一直线上，等砂浆凝固后，即可进行量测工作。

(2)拱顶下沉量量测。拱顶位移量测的测点用风枪打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。采用水准仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉。

(3)地表沉陷量测。隧道中线附近，并在开挖面后方3～5m处至前方H(H为隧道埋深)m处埋设测点。纵向每隔5～10m沿隧道环向布置测点，同排测点尽可能在同一直线上。

4 结束语

论文通过某隧道为例，详细介绍了施工支护技术，主要包括管棚超前支护、小导管超前支护、喷锚支护、砼衬砌施工等技术在该工程中具体实施情况，在此基础上设计施工期的监控方案，从而为工程的质量与安全提供了保障，具有一定的指导意义。

［1］涂小明.浅析超声回弹综合法检测混凝土强度［J］.今日科苑.2009(24).

［2］田振刚.锚杆无损检测在隧道建设中的应用［J］.公路交通技术.2009(05).

［3］岳建辉，卢明.超声法检测混凝土缺陷研究综述［J］.科技风.2009(11).

［4］王华牢，李宁，褚方平.公路隧道衬砌厚度不足对衬砌安全性影响［J］.交通运输工程学报.2009(02).

［5］马秀成.北京地铁十号线四线明挖区间围护结构选型［J］.山西建筑.2012(12).

［6］路遥.城市明挖隧道施工方法的探讨［J］.太原铁道科技.2011(02).