IV级围岩软弱段隧道施工支护技术探索 软弱围岩的支护方式

　　摘要:结合IV围岩隧道工程实例，采取强支护施工原则，本文将针对软弱围岩的特点，由钢拱架（或格栅拱架）、系统锚杆、钢筋网和喷射砼组成联合支护体系，提出支护施工所采取的控制技术措施，为同类工程提供参考。
　　关键词：隧道施工；软弱围岩；初期支护；钢拱架
　　中图分类号：U45 文献标识码：A
　　1.工程概况
　　本合同段峡口隧道设计为双洞双向四车道分离式隧道全长3171m/半座，其中Ⅳ级围岩2501m，占隧长78.87%，Ⅲ级围岩668m，占隧长21.07%。鉴于隧道进口端位于高岚河河谷绝壁之上，进洞困难，必须通过山体侧面"v"型峡谷开辟便道，通过施工横洞进入正洞施工。隧道最大埋深1478m，施工中极有可能遇到溶洞、软岩大变形、暗河、突水、冒泥等不良地质。
　　2.隧道支护施工方案
　　鉴于本隧道的不良地质特点，坚持采取强支护原则。隧道按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，初期支护由钢拱架（或格栅拱架）、系统锚杆、钢筋网和喷射砼组成联合支护体系，并辅以超前锚杆、超前小导管辅助施工措施，二次衬砌采用模筑（钢筋）砼结构，初期支护和二次衬砌之间设置防水板和土工无纺布作为防水层。具体隧道初期支护采用锚杆钻孔机打系统锚杆，人工架立钢支撑，湿式砼喷射机喷射砼，出碴运输采用装载机装碴，自卸汽车运输。以下将结合本隧道支护方案，提出各工序具体施工控制措施。
　　3.隧道支护施工技术
　　3.1钢拱架支护技术
　　钢拱架是软弱围岩中初期支护的重要组成部分，在采用前应当严格按设计图及设计要求加工制作和架设。采取钢拱架支护施工时在洞外测设隧道钢架整体大样，分片、逐段加工各单元，以保证顺接。在本隧道实施过程中，具体可分为拱部和边墙来加工，以便安装。
　　（1）拱部单元：首先进行施工放样，确定钢架基脚位置，然后架设钢架，设纵向连接筋。
　　（2）边墙单元：在墙角部位铺设槽钢垫板，在拱部单元钢架对应位置架设边墙单元钢架，螺栓连接牢固，设纵向连接筋。
　　鉴于钢拱架对于隧道初期支护的重要性，其施工时必须采取相应控制措施以确保其支护质量，结合实践经验，笔者提出采取钢拱架支护施工应当注意事项：（1）保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留足够的坚实地基，架立钢架时挖槽就位。若地基较软弱，应在钢架施工前浇注混凝土基础。（2）架立平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不小于2°；钢架的任何部位偏离铅垂面不小于5cm。（3）为了有效地增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、系统锚杆、钢筋网片和锁脚锚杆焊接牢固。
　　3.2超前小导管支护
　　本隧道IⅤ级围岩段设置超前小导管，超前小导管采用Φ42×3.5mm无缝钢管，长350cm，为便于超前小导管插入围岩内，钢管前端做成尖锥状，在钢管距尾端1米范围外钻Φ6mm压浆孔。环向间距均为40cm，外插角控制在10-15度左右，尾端支撑于钢架上，也可焊接在系统锚杆的尾端，每排小导管纵向至少搭接1米。
　　隧道的超前小导管安设采用钻孔打入法，先采用风钻按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，然后将钢管穿过钢架，用人工或风钻顶入，并用高压风将钢管内的砂石吹出。每打完一排钢管注浆后，开挖拱部及第一次喷射砼、架设钢架，初期支护完成后，隔2米再打一排钢管并保持1米以上的搭接长度，注浆采用BW250/50型注浆泵压注水泥浆，现场拌制注浆液。注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压时可结束注浆。
　　3.3系统锚杆施工技术
　　本工程采取系统锚杆支护施工时先采用风钻按设计要求钻孔，钻孔直径比锚杆直径大15mm左右，达到设计深度后进行清孔，先将浸泡药卷好的药卷分段放入孔中，药卷安放完毕后迅速将锚杆打入。
　　结合工程实践经验，对于系统锚杆施工时应通过以下施工要点来确保施工质量：1）锚杆孔开孔前严格按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，操作工把凿岩机钻杆的位置摆好并用定位块将其稳固地顶在岩面上。2）锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于±50mm。3）采用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。4）药卷锚杆侵泡时间不宜过长，药卷湿透为宜。5）锚杆安装必须在药卷初凝时间内完成，按照要求留足试验长度及数量。6）药卷终凝前不得振动锚杆。
　　3.4挂钢筋网施工
　　施工前必须先对钢筋除锈，然后制作钢筋网片，再进行挂网并且焊联，最后喷射混凝土。但值得注意的是，在施工中关键是按图纸标定的位置挂钢筋网，钢筋网制作时其末端各方向定型的间距不少于100mm。 钢筋网焊接固定于先期施工的锚杆上，并用混凝土块衬垫在钢筋和岩石之间，以保证钢筋和岩面之间保持30～50mm的间隙。所制作的网片，对于有钢格栅的地段，网片的宽度按钢支撑的间距预制；其他地段宽度根据径向锚杆布置情况确定，用在墙部的网片上侧带钩，便于挂设。
　　图2钢架施工工艺流程图
　　3.5喷射混凝土施工
　　对于软弱围岩来说，首先埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉，如工作面有滴水或涌水，提前做好钻孔埋管的引排水工作，同时应根据岩层的松软状况而采取措施。当岩层松软易坍方时，喷射作业紧跟作业面，初喷先拱后墙，复喷先墙后拱，喷射顺序先下后上，避免回弹的混凝土挡住未喷岩面，喷射方向与岩面垂直，设置钢支撑后，喷钢支撑背部空隙时可适当偏斜，喷头与岩面保持0.6～1.0米的距离，喷射时，料束呈"S"旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形状，每次蛇形喷射长度3～4m，喷头移动要慢，让混凝土有了一定厚度再离开，成片扩大喷射范围，岩面凹部处先喷混凝土找平。
　　采用喷射机的工作风压严格控制在0.5至0.7MPa范围内，从拱部到边墙脚，风压由高变低，保证喷头处的压力在0.1～0.15MPa。喷射混凝土施工采取分段分片依次进行，一次喷射厚度控制在拱部3～5cm、墙部6～8cm内，分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝进行，若终凝1h后再行喷射，先用风水清洗喷层面。
　　结论
　　针对某IV隧道工程特点，对其初期支护施工中重点施工措施如钢拱架支护技术等提出详细措施，工程实践效果表明所采取措施能确保本工程顺利实施，而且施工安全性高，可为同类工程提供参考。
　　参考文献
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