软弱破碎围岩条件下的隧道施工方案及安全保障

国贤博

摘要：隧道工程施工中经常遇到不良地质条件，只要进行周密的地质勘探工作，并在此基础上严格地选定切实可行的施工方案，终能顺利通过不良地质洞段。软弱破碎围岩条件下的隧道施工需要采用一些支护措施。

关键词：软弱破碎围岩；隧道施工；施工方案；安全保障

1、软弱破碎围岩的开挖与支护

Ⅴ类围岩：选择上导洞先进、两侧面跟进的环形开挖法，采用喷钢纤维混凝土及挂网；在隧道进口区明挖支护完毕后，进行隧道开挖，采用大断面开挖；隧道开挖炮孔布置，施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。

Ⅲ-Ⅳ类围岩：采用上部台阶先进的分部开挖法，要求短进尺，弱爆破、多循环。可采用挂网锚喷；采用全断面开挖；钻孔深度约3.5m，循环进尺约3.2m，开挖炮孔布置，施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。

2、喷射混凝土的施工方案

喷射混凝土是借助喷射机械，将水泥、砂、石子、水按比例配合成拌和料（并掺加速凝剂），以高速喷射到受喷面上，依靠高速喷射时集料的反复连续撞击压密混凝土迅速固结硬化而成的支护结构，其喷射的混凝土能够在几分钟内终凝，且强度快速增长，并与其他支护措施（锚杆、钢筋网等）联合形成支护整体，抑制围岩变形，达到围岩快速稳定的目的。它是一种新型的支护结构也是一种新的施工工艺，在地下工程施工中，为尽快使开挖工作面稳定的一种有效支护措施。

施工工序流程：施工准备→受喷面清理→备料、配料→喷射料装运→初喷混凝土→复喷混凝土→效果检查→监控量测。

施工要点：选择适宜的施工机械。喷射机具应具有良好的密封性能，输料连续、均匀，满足喷射作业要求。同时认真把好原材料关，保证原材料质量符合规范要求。确定合理的水灰比（一般0.4～0.45）、用水量、水泥材料用量（约为400kg）及砂率（0.45～0.55），保证和易性及早期强度。喷前检查并清除松动岩及欠挖断面处理，根据石质情况，用高压风或水处理受喷面，处理岩面集中渗水，埋设喷层厚度检查标志。为提高工效及保证质量，根据混凝土凝结时间及工作成稳定情况，应采取分次喷射方法。原则是，多分段、分部、分块，由下而上，先边墙后拱脚，最后喷射拱顶。一次喷射厚度一般应≥最大骨料粒径的1.5倍，拱部≤10cm，边墙≤15cm，喷嘴与岩面保持垂直，距受喷面0.8～1.2m。喷射压力控制在0.15～0.2MPa，混凝土喷射终凝2h后，应进行湿润养护，养护时间≥14d。喷射作业人员应戴防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具，作业人员应避免直接接触碱性液体速凝剂，不慎接触后应立即用清水冲洗，喷射混凝土作业完成后应及时对机具进行清洗。喷射混凝土表面应平整、无空鼓、裂缝、松酥，并用混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理，平整度用2m靠尺检查，表面平整度允许偏差满足验标相关要求。

3、锚杆的施工方案

锚杆是在围岩开挖时，为避免岩体松散塌陷，在岩体中打入实心或空心的钢材加工的杆体，起到对土体的加筋和联结成整体的作用，锚杆与围岩间采用砂浆或其他材料固结，并设置钢垫板固定。

施工工序流程：施工准备→隧道开挖→初期支护→钻孔并检查孔深→清孔→插入锚杆固定→注浆→注浆效果检查。

施工要点：杆体材料要符合设计要求，设计长度2～3.5m，锚杆采用专用机械成孔打入，用一般风动凿岩机时应配备专用冲击器。按设计要示定出位置，孔位允许偏差≤±100mm，孔眼比锚杆长度短4～5cm，杆体插入长度≥设计长度的 95%。杆体插入锚杆孔时，应保持位置居中，插入深度应满足设计要求。砂浆锚杆孔内灌注砂浆应饱满实心密实，水泥一般选用C32.5或C42.5的普通硅盐水泥，砂子料径≤3mm，砂浆标号≥M20，砂浆或水泥浆内可添加适量的微膨胀剂和速凝剂。药包型锚杆、树脂锚杆在杆体插入过程中应注意旋转，使粘结剂充分搅拌。锚杆安设后不得随意敲击，其端部在填充砂浆终凝前不得悬挂重物。锚杆安设后其填充砂浆终凝后应立即安装托板，拧紧螺帽。

4、钢架的施工方案

钢架是在隧道开挖初期支护期间，为使围岩保持稳定而按照隧道开挖轮廓布设的钢格栅或型钢、钢轨等制成的支护骨架结构，钢架安装后可阻止岩体过度变形和承受部分松弛荷载，达到支护围岩稳定，限制围岩变形的目的，它通常与钢筋网、喷射混凝土等结合在

一起共同受力。

施工工序流程：施工准备→隧道开挖→初喷混凝土→断面检查→架立钢架→位置检查→安设锁脚锚杆→焊接纵向连接筋→铺设钢筋网→喷射混凝土。

施工要点：钢架应在初喷混凝土后及时架设，钢拱架应放在隧道横向竖直平面内，其垂直度允许误差为±2°。钢架不宜在受力较大的拱顶及其它受力较大的部位分节，格栅钢架的主筋直径≥18mm，钢筋间焊接牢靠。每节钢架间应以螺栓连接，连接板应密贴，缝隙≤2mm。钢架外缘应用钢楔或混凝土预制块楔紧，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度≥40mm，钢架与围岩间的间隙必须喷混凝土实心密实。钢筋加工后必须进行试拼检查，架立位置准确，安装后利用锁脚锚杆定位，两排钢架间用φ22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距1m，以便形成整体受力结构。钢拱架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强联合支护效应。钢架安装时，应严格控制其内轮廓尺寸且预留沉降、变形量，防止侵入衬砌净空。

5、钢筋网的施工方案

在喷射混凝土中增设钢筋网，可以防止受喷面由于承受喷射力而塌落，减少回弹量、喷射混凝土层的开裂，增强初期支护的整体作用，通常与锚杆或钢架焊接成一体。

施工工序流程：施工准备→工作面清理及检查→铺设钢筋网及质量检查→进入下道工序。

施工要点：钢筋网采用直径8mm圆钢，网格间距200～250mm。纵横向钢筋采用点焊连接，使用前要除锈和擦去油迹和浮土。钢筋网要被喷射混凝土包裹，混凝土保护层≥30mm。與钢架、锚杆共同作用时，采用焊接联结方式固定。当受力要求较高时，可采用双层钢筋网。

6、隧道施工的安全保障措施

参加隧道施工的工人必须接受安全技术教育，熟悉和遵守隧道施工技术安全规范，并进行安全考试，合格后方可上岗操作，并按规定佩带安全防护用具。各工种机械操作人员必须持证上岗，对各种机具应定期进行检查和试验，保证其处于良好状态。专职安全检查员经常对施工安全进行监督检查，对严重违反施工安全规定的，有权下令停工整顿，直到复查合格后方可复工。一旦发生事故，严格按照“三不放过”的办法处理。

坚持以地质为先导的原则，时刻掌握前方断面的地质情况，异常地质要用特殊的超前支护和初期支护措施。坚持先护顶后开挖的原则组织施工，采用喷、锚、网、钢拱架等加固措施，做到确保质量，心中有数，提高围岩的自稳能力。严格控制每循环进尺，开挖形成后及时进行初期支护，确保工序衔接，尽早施作仰拱封闭成环，以改善受力条件，对特殊地段缩小格栅钢架间距，加密超前小导管，以加强初期支护。加强对开挖面的量测，开挖初期支护后，量测拱顶下沉及拱脚、墙身的收敛，隧道隆起量测，格栅钢架的内力量测，对数据进行系统的分析，发现异常情况立刻作加强措施。

参考文献：

[1]白俊：《高压富水岩溶地层隧道施工技术》[J]河南科技，2013（08）

[2]王尽忠：《隧道施工安全管理的问题及对策研究》[J]山西建筑，2013（01）