隧道工程初期支护施工技术探究

崔敬龙

（中铁十八局集团第一工程有限公司，天津 300000）

大量工程实例表明，在隧道工程施工建设中，科学合理地应用初期支护施工技术，对保证隧道工程施工质量有重要意义，同时也是降低安全事故发生概率的主要途径。在实际施工中，需要根据隧道工程的实际情况，选择与之相适的支护技术，才能满足实际需求，但我国对这方面的研究还有待进一步深入。因此，本文基于工程实例，深入分析了隧道工程初期支护施工技术。

一、案例分析

蒙华铁路王家湾隧道进口里程DK266+945，出口里程DK274+233，全长7288m，为单洞双线隧道，最大埋深220m，最小曲线半径2000m，隧道纵坡为人字坡，坡度及坡长依次为5‰/7205m，-4‰/83m。铁路等级：I级。正线数目：双线。设计行车速度：120公里/小时。限制坡度：浩勒报吉至纳林河6‰；纳林河至三门峡段重车方向6‰，轻车方向13‰。最小曲线半径：2000mm。牵引种类：电力。机车牵引种类：HXD系列。牵引质量：10000吨，部分5000吨。到发线有效长：1700m。

二、初期支护施工原理

所谓初期支护，指的是通过锚杆和喷射混凝土的方式，来对隧道围岩进行加固，同时如果必要还可以配合钢筋网、拱架等支护方式进行联合支护。大量实例表明，通过初期支护，既可以良好地承受围岩变形，而且还能大幅度提升隧道围岩的强度和硬度，进而保证隧道工程整体结构的稳定性和质量，以达到提升隧道工程施工质量的目的。锚喷支护方法主要应用在Ⅲ类硬岩至Ⅴ类围岩支护过程中，但在较软弱破碎严重的Ⅲ类软岩至Ⅰ类围岩支护中应用时，支护效果则比较差。在具体施工建设中，当隧道开挖完成后，就需要立即进行喷锚支护，保证隧道工程施工中人员和机械设备的安全性。避免隧道围岩发生过度变形，而产生松动掉落。通过长期支护，则可以大幅度提升隧道围岩的力学性能。隧道铁路工程也越来越多，和普通铁路工程相比，隧道铁路工程的难度更大，对支护施工质量提出了更高的要求。

三、初期支护施工技术在隧道工程施工中的具体应用

（一）喷射混凝土支护技术的应用

就案例工程而言，在初期支护中应用湿喷混凝土施工技术，机械采用湿喷机械手。喷射混凝土强度等级为C25,厚度 12m～28cm,在Ⅳ（A）～Ⅴ（B）型衬砌结构拱墙喷射混凝土掺和合成纤维，掺量为0.9kg/m3。湿式喷射混凝土施工工艺图如图1所示：

图1 湿式喷射混凝土施工工艺图

在案例工程初期支护混凝土配制时采用了普通硅酸盐水泥，砂的含泥量控制在2%下，细度模数则要控制在2.5以上，碎石的标准为：粒径在5mm～10mm的连续级配，在水资源选择时，要尽量选择纯净无杂质的纯净水，要通过3～5次试验，确定最佳的混凝土配合比。配制混凝土时，必须严格按照试验配比进行配制，以保证隧道工程初次衬砌的质量。配合比和混凝土搅拌的均匀性，要定期检查，发现问题及时处理。在混凝土喷射前要对隧洞工程目前实际情况进行全方位调查分析，控制开挖深度在标准范围中，发现超挖部分、开裂部分、破碎部分要先清理，并用高压水冲洗岩面。提高混凝土和围岩黏结的力度，确保隧道工程初期支护施工质量，为后期施工提供便利的条件。

在具体喷射过程中，喷头距离隧道岩面的距离要控制在0.6m～1.0m,而且喷头要尽量和岩面垂直，而在进行初期支护钢架和钢筋网支护时，喷头略微倾斜，但倾斜度不能超过30°。在具体喷射过程中，为最大限度地保证支护效果，要遵循先进行边墙浇筑，然后进行隧道拱部浇筑的方法。在案例工程混凝土喷射混凝土时，采用了分段分区浇筑的方法。在具体喷射过程中，确保喷头时刻做圆周运动，避免发生喷射不均匀的现象，后一圈喷射范围要盖过前一圈30%～40%进行螺旋状喷。同时，喷嘴运行的螺旋直径要控制在20cm～30cm之间，确保混凝土喷射的质量和密度。在具体喷射过程中，还要对隧道内部的分压、水压和喷射距离等进行全面控制，减少回弹量。在案例隧道工程喷射中，共分两次进行，第一次混凝土喷射厚度要控制在5cm以上，在一层喷射完成60min后，才能进行第二次喷射。第二次喷射120min以后，方可进行喷水养护，养护时间要控制在7d～15d以上。

（二）钢筋网支护施工技术

在进行钢筋网支护时，要根据按照实际情况，选择与之相适的钢筋网。就案例工程而言，在钢筋网施工中，直径为6mm网眼规格为25×25cm和直径为8mm网眼规格20×20cm两种型号的钢筋材料。在加工棚分块预制成钢筋网片时，可进行洞内铺挂，钢筋网要设置在混凝土铺设2cm厚的位置，把钢筋网和系统锚杆进行固定。通常情况下，钢筋网和混凝土喷射面的间隙要控制在3cm～5cm之间，而且保护层厚度要控制在2cm以上，在保护层上搭设1～2个网格，开始喷射时，要尽量缩短喷头到喷射面的距离，最大限度上提升混凝土密实度。

（三）组合中空锚杆

中空锚杆结构如图2所示：

图2 中空锚杆结构图

1.施工准备

在施工前，要根据隧道工程实际情况和设计标准，相关生产厂家直接订购注浆锚杆，同时还要进行科学合理的相关试验，确定泥浆的配比量，从根本上保证支护的质量和效果，确保后期施工能顺利进行。

2.测量放样、钻机就位

在开孔前，还对钻孔的具体位置进行科学合理放样测量，并进行固定标记，防止被移动，开孔偏差和设计偏差要控制在6cm～8cm之间，而锚杆孔的孔轴方向要尽量和施工图纸相互一致。测量放样的次数要控制在3～5次，然后计算测量平均值，作为钻机就位的实际数值。

3.成孔

成孔是中空锚杆支护施工工艺的主要环节，成孔的质量直接决定了中空锚杆施工的整体质量，需要高度控制，才能最大限度上保证建筑工程施工质量。就案例工程而言，在实际施工建设中，为有效提升施工质量和效率，采用锚杆钻孔机进行钻孔，在具体钻孔时要通过测斜仪来控制钻孔的倾斜角度，避免发生钻孔倾斜和倒塌的现象发生。先用短钻杆进行冲孔，确认无误后再用长钻杆钻到设计深度。实际钻孔过程时，要对钻孔的位置、钻孔方向、成孔直径等进行全方位控制，当钻孔完成还要进行检查，确认符合质量后，再进行清孔。

（四）药包锚杆

不同初期支护施工技术施工工艺和施工方案也不尽相同。在具体应用时，要先对隧道工程实际情况，选择最佳的初期支护技术，才能有效保证隧道工程施工质量。药包锚杆施工工艺如图3所所示：

图3 药包锚杆施工工艺图

1.测量放样

按设计要求准确放出锚杆孔位，采用风动钻岩机钻孔。系统锚杆实际放样时允许偏差±5cm。钻孔深度严格控制，保证锚杆外露100mm，以便与钢架焊接。

2.清除孔内残留物

防止药包送入过程中被阻，通过高压风对钻孔进行清理，为保证支护效果，在清孔过程中，严禁采用高压水进行清孔，避免发生塌孔等质量通病。当清孔完成后，还要对钻孔的质量、直径等指标进行全方位检验，发现问题及时处理。避免药包送入过程中发生药包被阻碍问题。

3.药包送入

为避免药卷包在浸水时发生被水浸湿，而影响药包锚杆施工质量，因此在浸入水前，要在前上端扎3个小孔，孔径要控制在1mm左右，浸水时间控制在1～1.5分钟之间，小孔不冒泡即浸水结束，这时即可将浸好水的药卷包装入孔眼。药包装入采用比较坚硬顺直木棍或相似的物体送至眼底。药卷包装入后，钻孔以后，就可以采用风动搅拌机进行快速旋转，边旋转边缓慢推进，锚头在旋转与推进中强烈搅拌浸水后的水泥包，使水泥浆获得良好的和易性，连续搅拌水泥卷的时间宜为30s～60s。

四、结束语

综上所述，本文结合工程实例，深入分析了隧道工程初期支护施工技术的应用，得出以下几点结论：

（1）近年来，随着我国社会经济持续稳定的发展，我国铁路里程逐年增加，为我国社会经济持续稳定的发展奠定坚实基础，隧道铁路工程也越来越多。和普通铁路工程相比，隧道铁路工程的难度更大，对支护施工质量提出了更高的要求。

（2）隧道工程初期支护技术，种类繁多。在实际施工中，需要根据隧道工程的实际情况，选择与之相适的支护技术，才能满足实际需求。

（3）不同初期支护施工技术施工工艺和施工方案也不尽相同。在具体应用时，要先对隧道工程实际情况，选择最佳的初期支出技术，才能有效保证隧道工程施工质量。

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