喷锚支护施工技术在隧道工程中的应用研究

钟和先（中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司，福建 福州 350000）

喷锚支护施工技术在隧道工程中的应用研究

钟和先
（中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司，福建 福州 350000）

摘 要：随着我国经济实力的提升，国家对于各项基础建设工作十分重视，交通事业也在良好的社会形势下得到了长足的发展。各个地区的交通工程数量不断增加。由于各个地区的自然环境有较大区别，公路工程的建设的过程中，部分地区需要开挖隧道，才能优化交通条件，需要运用到相关隧道施工技术，喷锚支护施工技术则是其中重要的技术之一。该项技术能够对隧道有强化固定的作用，有效的提高地层的稳定性，保障施工安全。本文简单的结合某工程的情况介绍了喷锚支护施工技术在隧道工程中的应用，包括确定喷射混凝土原料的比例、喷射混凝土原料配合比、清理开挖面围岩、喷射混凝土、设置锚杆及配套材料、覆盖混凝土等，为隧道的施工人员提供一定的参考与借鉴。

关键词：隧道工程；喷锚支护；施工技术；支挡结构；应用

现代科学技术的提升，使得隧道工程的施工更加科学。隧道施工中，地质结构的情况决定了土体的抗剪力不足，土体需要在一定高度的条件下保持直立的状态，需要运用喷锚支护措施，为土体设置有效的支挡结构，能够分散土体的应力，从而提高施工技术进行有效支护。作为一种主动制约机制的支挡结构，其通过分散土体应力而加强了土体的强度和稳定性，是一种有效的支护技术。

1 工程基本情况

某隧道总体长度为3856m，其全线基本处于直线之上，坡度分别为14.6%、9.7%，其Ⅱ级围岩的长度为255m，Ⅲ级围岩的长度为2035m。设计的过程中会需要追减少开挖面的暴露时间。由于地形的特殊及各项条件的限制，模筑混凝土支护不能够实时的跟进开挖的进度，其施工工序较多，且十分复杂，需要的施工周期也较长，及时封闭围岩存在较大的难度。开挖会使得上坡、变坡受到一定的扰动，土地不稳定，容易出现融塌的施工事故，施工安全性不足，且会影响到施工进度。

2 喷锚支护技术在隧道工程中的应用

2.1 准备工作

2.1.1 确定喷射混凝土原料的比例

确定喷射混凝土各项原料的比例时，不仅需要达到设计要求的强度等级，还需要充分考虑当地的气候环境及地质条件，应保障混凝土的抗渗性及早强性达到相应的要求，避免出现混凝土的抗冻性不佳的情况，并降低回弹率及水化热，低温早强喷射混凝土的水灰比需要控制在 0.4 ～0.5之间。一般情况下，每立方米所使用的水泥量保持在400～470之间。进过反复的实验，该隧道工程中的喷射混凝土施工使用的低温早强喷射混凝土，其成分中的水泥、砂和碎石的比例确定为1∶2.35∶1.61。

2.1.2 喷射混凝土原料配合比

混凝土的原材料包括水泥、细骨料及粗骨料及外加剂。在材料的等级、性质、强度、质量等方面均需要达到相应的技术指标，具体情况如下：①水泥材料。水泥材料的等级需要超过32.5R，且是低碱普通硅酸盐水泥或者硅酸盐水泥。该项工程中更使用的是32.5R级普通硅酸盐水泥，其主要技术指标有细度小于4.1%，标准稠度用水量为26.5%，安定性合格，初凝时间为1.5小时，终凝时间为3.5小时，标准情况下抗折强度为8.3，抗压强度为45.2；②细骨料和粗骨料。细骨料需要使用非碱活性的河砂，并要求其硬度较大，没有易冻裂或者容易受到气候影响的矿物质，较为清洁，级配良好，而粗骨料则需要选择非碱活性的碎石或者卵石混合物，要求其级配良好没有冻结物，如冰雪等，其主要的技术指标中含泥量为0.6%，泥块含量为0，坚固性为2.1%，压碎指标为5.1%至7.6%之间，没有碱活性；③外加剂。根据低温早强喷射混凝土的性质，该项速隧道工程开始使用的外加剂是多功能复合外加剂与速凝剂的联合，多功能复合外加剂前能够有效的降低混凝土在液相状态的冰点，使得喷射混凝土的早期强度得到优化，有效的对抗各种恶劣的气候环境；速凝剂则能够让混凝土的硬化速度加快，减少回弹的损失，使得混凝土能够适应含水量较大或者较为潮湿的岩层。

2.2 施工过程

分析该工程的特点后，施工方法选择为上下断面台阶法，初期支护使用的是锚杆挂网、喷射沪混凝土、钢格栅等多种方式有机结合，主要施工过程如下所述。

2.2.1 清理开挖面围岩

隧道掌子面出现完全的出渣现象后既可以对其实施净空量测，做好测量标志，并将不稳定的岩石等进行清理排除，并做好欠挖处理。需要注意在欠挖处理过程中，如果存在软弱地段，需要选择人工开挖的方式，而硬度较高的地段则可以使用补炮来进行开挖，使得其净空尺寸达到设计要求。

2.2.2 喷射混凝土

进行混凝土喷射之前，先使用水冲洗岩壁表面，清除杂物及粉尘，搅拌机将粗细骨料、水泥材料搅拌均匀，再根据配比添加质量合格的水，数量需要保持在总量的20%左右，按照正常的程序进行搅拌，并加入速凝剂，使用剂量需要保持在水泥重量的5%左右。该工程中所使用的混凝土喷射机，压力为0.2～0.4MPa，首次喷射混凝土时，一般选择潮喷的方式，能够有效的避免洞内粉尘污染。在喷射过程中，需要将喷射面分为若干个片或者小段，每段额的长度为5cm左右；喷头需要呈螺旋形，和喷面之间的距离应为0.5cm ～1.0cm，喷射方向和岩面产生的夹角需要保持在10°以内，喷射厚度一般为3cm左右。

2.2.3 设置锚杆及配套材料

设置锚杆之前，需要先加工相应的材料进，对成型的F22 螺纹钢进行切割；所使用的锚固剂的为8604型水泥锚固剂，其固化时间需要保持在5～10min之间，强度为52～56MPa。现在开挖面进行钻孔施工，使用高压风将孔内的杂物清理干净，锚固剂沾水湿润，并将其置入孔内，填充到孔深度的2/3，在使用手风枪把锚杆植入孔内，固定住，主要保障锚杆和锚固剂贴合的紧密度。钢筋网片的规格为100cm×200cm，网片和锚杆牢固的焊接在一起，铺设钢筋网的过程中需要结合喷面的形状来进行，注意钢筋网和喷面之间的缝隙应保持在3cm以内。格栅也属于该配套的材料，其主要材料是F25钢筋，数量一把为5根，牢固的焊接起来，尺寸一般为500cm，使用钢板螺栓将格栅连接在一起。铺设格栅时，其间距保持在100cm左右，连接筋的长度一般是为110cm，且需要个5根主筋焊接在一起，焊接方式为点焊。最后在格栅格栅拱脚架上安装垫板，需要隧道中线保持垂直，其水平位置应比导坑地面低25cm左右。

2.2.4 覆盖混凝土

锚杆支护、钢筋网片、钢格栅等设施完毕后，需要重复一次混凝土的喷射工作，将其覆盖，保障其牢固度，提高支护的效果。其施工过程和初喷混凝土的流程及要求基本一致。

结语

隧道工程一般处于地形较为复杂的山地地区，环境较为恶劣，且地质条件的差异较大，不仅施工的工程量大，技术难度，还存在许多安全隐患因素，难度较大，隧道的开挖的过程中，需要扰动土层，在一定程度当打破土层的应力的平衡，土体需要在一定的高度下，保持直立的状态，才能使得各项施工活动正常的进行。因此需要对其进行相应的支护措施。喷锚支护是现代工程中运用较为广泛的支护技术之一，本文仅从一般的角度分析了喷锚支护的应用，实践的施工过程中，还需要施工人员先全面掌握工程的具体情况，包括地质条件、自然环境、设备情况、技术水平等，制定完善的施工方案，提高施工水平，保障施工的安全性。

参考文献

[1]高新强，韩杨，孔超.粉质黏土隧道支护体系力学特性试验研究[J].国防交通工程与技术，2013（06）：20-24.

中图分类号：TD352

文献标识码：A