浅谈国内钻爆法隧洞施工管理中的常见误区

刘 呈

(辽宁省大伙房水库输水工程建设局，沈阳 110166)

钻爆法和TBM法施工是目前国内较为常用的两种施工工法。在大伙房水库输水(一期、二期)工程中，笔者有幸长期接触了这两种工法。总的来说，TBM法相较钻爆法具备不可比拟的优势，例如:工期迅速、质量易于保证、节省人工等;但面对浅埋破碎段、地质条件变化频繁段、富水段，以及一些特殊地质段，钻爆法就显得更为灵活和有效。国内钻爆法施工的技术和手段，已经非常成熟和完善，但是许多不熟悉隧洞施工的水利工作者在一线进行钻爆法隧洞施工管理时，会存在一些认识误区，这些误区会制约我们管理水平的提升以及对合同履行的风险控制。下面具体论述常见的六种误区。

1 干喷与湿喷

施作喷混凝土时，干喷法具有粉尘大、作业环境差、回弹量大、质量不易控制等缺点，目前早已被湿喷法所淘汰。许多行业的规范中，或者是许多工程的施工合同技术条款中，也明确禁止使用干喷法。这使得很多从事隧洞现场管理工作的水利工作者谈干喷而色变，不敢去分辨干喷与湿喷的技术特点，更不敢在工程中运用。实际上，当浅埋破碎段隧洞施工时，经常会遇到富水段，尤其是拱顶部位呈多点线流时，即使辅以钢筋网等辅助措施，湿喷混凝土也是施作困难的，这种情况下如果墨守成规，坚持使用湿喷，则无法尽快封闭拱顶。伴有丰富地下水的浅埋段，往往其节理裂隙极其发育，自稳能力也很差，一旦造成塌方甚至冒顶，无论从工期还是经济来讲，都是难以承受的损失。这种情况下，虽然干喷的确不符合规范或者合同要求，但是却符合现场的实际状况，在多方管理的可控范围内，审慎和正确地使用干喷，有利于提高支护方法的应变能力，减少可预见的工程损失。

2 顶拱锚杆能否径向施作

钻爆法施工中，图纸支护方式中往往有径向的随机锚杆或者系统锚杆，起到一定的支护作用。但是在实际的施工中，除非有专门的钻孔台车，绝大多数的钻爆施工都会采用钻孔开挖时的台架进行锚杆施作，这就存在一个问题，即起拱线以上部位的锚杆由于台架空间的问题无法垂直施作(见图1);有些技术人员会以不按图纸施工为由，要求监理或承包商进行整改。其实对于隧洞支护来讲，锚杆往往起到三种作用:悬吊作用、挤压加固作用和组合梁(拱)作用，所有这些作用，都是以垂直于节理面施作为最佳，而节理面的方向是随机的，保证锚杆径向施作，也未必能保证其垂直于节理面。因此，如果节理面的发育确需锚杆径向施作时，应确保:ⓐ锚杆的施作质量，药卷长度、垫板材质和尺寸均符合规范要求;ⓑ对锚杆进行环向加密。

图1 锚杆与台架的布置

3 注浆锚杆与药卷锚杆

注浆锚杆是隧洞施工中一种常用的支护形式，在施工合同的工程量清单中也会占据一个不小的份额，可以说，注浆锚杆是隧洞支护形式中一个不可忽略的组成部分。所以很多从事现场管理的水利工作者往往会按图索骥，要求很多采用药卷锚杆的承包商，按照合同技术条款和工程量清单项，采用注浆锚杆。其实，这是对注浆锚杆认识不深刻而形成的误区。注浆锚杆中砂浆的作用有两个:ⓐ填充锚杆与钻孔间的缝隙，与锚杆的螺纹契合，起到抗滑移的锚固作用;ⓑ包裹锚杆起到保护层的作用，防止锈蚀，增强锚杆的耐久性。由于受限于施作质量，注浆锚杆的饱和度往往不佳，基本起不到保护层的作用，所以砂浆的主要作用还是抗滑移和固定，在这一点上，其与药卷锚杆是一致的。或许有人会有质疑，药卷内部材质发生变化，并非合同载明的砂浆，使用药卷锚杆却采用砂浆锚杆单价，是改变了标的物。其实药卷的构成成分，是以早强水泥为主的复合材料，本质上没有改变砂浆锚杆的属性;其与砂浆锚杆的区别，就在于砂浆的早强，这对于一些需要锚杆尽快发挥作用的不良地质段来讲，是有着积极意义的。另外需要指出的是，药卷锚杆的造价，要高于普通的注浆锚杆，使用药卷锚杆，并不代表承包商在偷梁换柱、偷工减料。承包商更愿意采用药卷锚杆，是因为其施作效率远高于注浆锚杆。

4 超挖部位的回填材料

图2 断面尺寸外加允许线性超挖值以外的区域

对于隧洞施工来讲，按照规范规定，线性超挖值一般不超过15cm，最大超挖值不得超过25cm。但面对地质复杂、浅埋破碎的隧洞时，往往会发生大幅超挖或者塌方，部位也很随机，有时候是顶拱，有时候是两侧腰线以下;超挖部位要及时进行回填，保证密实。如何确定回填材料，在具体的实施中容易存在误区，一般在合同技术条款里，都会要求超挖部分用混凝土回填密实;所以很多业主和监理的现场人员，就会不分情况地要求承包商对超挖部位使用混凝土来回填，实际上这是不切实际的。正确的处理方法是:断面尺寸外加允许线性超挖值范围内，应采用混凝土回填;以外的区域，如两侧腰线以下部位(见图2B区域)，可采用浆砌石或者抛石混凝土回填密实，腰线以上部位(见图2A区域)，有条件的应先采用喷射混凝土封闭塌腔，再配合钢拱架支立模板，向塌腔内分次灌注混凝土。可配合使用锚杆或自钻式锚杆，将终凝后的混凝土与塌方处围岩固定在一起，以减小初衬的应力。当然，这部分处理费用要明确责任，承包商责任引起的，应由承包商负担。

5 超前锚杆(超前小导管)的施作

按照新奥法原理，超前锚杆(超前小导管)应在每环与钢格栅或者钢拱架有效连接，形成共同整体，但这种情况下，超前锚杆(超前小导管)的施作会遇到问题。如果从钢拱架下方施作，存在两个问题:ⓐ无法保证外插角在规范允许的5°以内;ⓑ锚杆尾端垫板很有可能会侵占设计断面(见图3锚杆施作方案A);而为了保证外插角，有部分承包商会将钢拱架腹板部位预先开孔，从孔中施作，这样又势必会降低钢拱架本身的结构强度(见图3锚杆施作方案B)。较为可行的办法是:从钢拱架或者钢格栅的上沿施作，尾端可以将锚杆垫板稍作改进，使其形状适合于钢拱架焊接在一起从而形成整体。这样施作虽然难度较前两者都大，但能够保证施作质量，也能基本符合设计和规范要求(见图3锚杆施作方案C)。

图3 锚杆施作方案

6 钢格栅与钢拱架的混合使用以及间距

很多水利工作者不熟悉钢格栅和钢拱架的技术特性，在具体的使用中常常发生混淆，影响了现场支护的正确决策。实际上，钢格栅是由螺纹钢焊接组合而成，一般由4道主筋和多道副筋及加肋构成;而钢拱架一般都是由固定型号的工字钢经过分段弯制，再由螺栓等附件组装在一起承受荷载。从造价来讲，同尺寸条件下，钢拱架每延米造价在钢格栅的2～2.5倍之间;从施工便利性来讲，由于钢拱架每榀重量较大，在安装时必须配合一定的机械和人工才能完成，而钢格栅由于内部中空，重量相对较轻，可以完全由人工完成安装;从承受荷载的特性来讲，钢拱架刚度较大，支立后立即就能发挥承载作用，适合应力释放较快、承载能力较差的地质段使用，而钢格栅属于柔性支护，可与喷混凝土等其他支护形式有效形成整体，所以适合相对好一些的地质段。

在具体管理中，往往认为钢格栅或者钢拱架造价较高，为了节省工程造价，人为拉大钢格栅或者钢拱架的环向间距(比如超过1.2m);抑或认为地质条件较差，将环向间距缩小(低于0.5m)，实际上这些都是错误的。钢格栅和钢拱架只有连续成环使用，之间附之纵向连接和封闭仰拱(实际工作中，很多人往往忽视封闭仰拱的作用)，才能最大化地发挥承载效能。最佳的环向间距为0.8～1.2m。

7 结语

总之，钻爆法隧洞施工看似简单，但在具体的施工管理中，一线工作者往往由于实践经验不足，理论知识不丰富等原因，曲解甚至误解了规范、合同以及新奥法的精神和理念，导致了施工管理的损耗和施工费用的浪费。从事施工管理10年以来，上述的一些误区，也曾经困扰着笔者。这篇论文的形成，主要来源于一些施工中的经验和教训，希望能够给其他工程和水利工作者一点有益的参考，也希望广大水利工作者们共同探讨，给予批评和斧正。■

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