隧道涌渗水地段喷射混凝土施工

杨晓旭

【摘要】在隧道施工中，地下水发育将直接影响喷射混凝土施作效果，通过加强作业人员劳动保护，规范喷射工艺，做好引排水，增设钢丝网等辅助措施，可以有效提高喷射混凝土施工作业效率，增强喷射效果。本文以谭家寨隧道为例总结分析了隧道涌渗水地段喷射混凝土施工的作业方法和注意事项。

【关键词】涌渗水；隧道；喷射混凝土；施工；

一、 前言

隧道采用新奥法施工时，喷射混凝土作为锚喷初期支护的重要受力部分，对隧道围岩稳定特别是在二次衬砌施作之前的稳定起着至关重要的作用。隧道涌渗水给锚喷支护尤其是喷射混凝土带来很大的施工难度，而锚喷支护的及时与否直接影响施工安全和工程进度。因此如何作好喷射混凝土的施工，成为涌渗水地段隧道施工的关键。

二、 谭家寨隧道概况

谭家寨隧道位于沪蓉国道主干线支线重庆忠县至垫江高速公路第A3合同段，双洞分离式，左洞起止里程为ZK84+808.107～ZK87+182.345，全长2374.238m。右洞起止里程为K84+800～K87+175，全长2375m。隧道前进方向下坡。

该隧道地下涌渗水量大，最大涌渗水为：10m长度内涌渗水量约165m3/h。涌渗水特点为：涌水多为地下裂隙水，在开挖初期涌水量最大，随时间逐渐减弱（涌水量一般在10至15天后减至50 m3/h及以下，持续一个月后逐渐变为滴渗水），随着隧道开挖的掘进，涌渗水主要集中在掌子面50m～100m范围内。

由于涌渗水量较大，隧道开挖后必须立即进行初期支护（通常Ⅴ、Ⅳ级段及断层破碎带围岩受涌渗水影响在12小时内逐渐失稳，Ⅲ级围岩在涌渗水影响下2～3天即有可能失稳），隧道衬砌支护参数见表01。

表01 隧道衬砌支护参数

项 目 洞口加强段及断层带 Ⅴ级围岩 Ⅳ级围岩 Ⅲ级围岩

初期支护 C20喷射砼 20cm 20cm 15cm 10cm

Φ6.5钢筋网 @15×15cm @15×15cm @20×20cm —

加劲措施 16B工字钢拱 @80cm 钢格栅拱 @80cm — —

系统锚杆 @80×80cm

L=3.5m @80×80cm

L=3.5m @100×100cm

L=3.0m @120×100cm

L=2.5m

围岩稳定情况：Ⅴ级、Ⅳ级围岩段及断层破碎带围岩节理发育，遇水后极易失稳，Ⅲ级段自稳能力好。谭家寨隧道左洞Ⅴ级、Ⅳ级段及断层破碎带共计1239.03m，占该隧道总长的52.2%；右洞Ⅴ级、Ⅳ级段及断层破碎带共计1263m，占该隧道总长的53.2%，涌渗水段落主要位于Ⅳ级围岩，以下介绍均以Ⅳ级围岩段落施工为例。

喷射机械：该隧道施工采用TK600湿喷机，生产率5m3/h，骨料最大粒径15mm，C20喷射混凝土坍落度≥10cm，工作风压0.4～0.6MPa。

喷射效率：该隧道Ⅳ级围岩全断面设计C20喷射混凝土3.564m3/m，刚进入涌渗水地段（10米长度内涌渗水量超过约150m3/h）时，作业时间（每循环进尺1米，不含准备工作和场地清理时间）达4.5小时，平均施工速度为喷射成型混凝土0.79m3/h，混凝土回弹掉块浪费非常严重。

三、 喷射混凝土分析

1、 涌渗水段喷射混凝土效果不理想原因分析

在涌渗水段落，隧道开挖后拱、墙部围岩表面涌渗水量大、面广，在新喷射混凝土未凝固前即被涌渗水胀坍，经常出现刚喷射的混凝土即被水胀裂冲坍，严重影响混凝土喷射效率。

考虑到该隧道进洞段约500米基本无涌渗水，湿喷工艺经多次调整，无水地段喷射混凝土作业效果较理想。经比较，主要分析水对喷射混凝土施工作业的不利影响：

（1） 作业条件分析：该隧道喷射混凝土施工采用湿喷工艺，使用液态速凝剂，接触后对人体腐蚀较大，无水地段喷射混凝土作业对人体危害主要为粉尘和混凝土喷溅，有水地段先喷射混凝土的速凝剂被水流带出，淋洒在喷射作业人员身上后，易大范围对人体造成腐蚀，作业工人的作业条件变差，都不愿意在涌渗水较大地段喷射作业。

（2） 初喷混凝土在涌渗水地段，特别是大面积散流段落，喷射混凝土在凝结之前大部分被水流冲刷带走，初喷效果较差，达不到找平的目的，特别是超挖严重处，初喷混凝土效果更差。

（3） 本隧道围岩节理发育，围岩夹泥层较多，遇水极易软化，掉块脱落，在开挖后的拱墙部出现较大的坍落超挖现象，围岩面不平整，钢筋网很难密贴围岩面（初喷混凝土面）挂设，钢筋网与围岩面局部地方多出现大于10cm的间隙。当钢筋网与围岩之间距离较远时，先喷射的砼会局部粘结在钢筋网上且逐渐结大，从而遮挡喷射混凝土喷射到围岩面，砼喷射成型后在背面容易形成较大的空洞，空洞内积水形成水压，如果水量达到一定程度时，就会胀裂喷射混凝土或是局部冲刷喷射混凝土。

2、 涌渗水段喷射混凝土施工难点

经以上分析，隧道涌、渗水造成作业条件变差，减弱混凝土的粘结力，对已喷射成型但强度较低的混凝土产生胀力，使之破裂，并且水的流动极易对混凝土造成冲刷，使混凝土不规则的坍落。因此，在喷射混凝土作业过程中改善作业条件，如何有效地引排水，增加混凝土的附着粘结至关重要。

首先，加强作业工人的劳动保护，对作业工人全方位防护，无直接外露身体部位，避免带有速凝剂的水流腐蚀皮肤，稳定作业工人情绪。

其次，在涌、渗水段落，根据水流大小情况，区别对待。当水流较集中时，采取集中排水法，将水直接引排至喷射混凝土之外，不改变原有水流路线；当水流为面流时，采取四周围堵，最后集中一至多处集中引排水；水量较小的渗水段落，通常在喷射混凝土达到一定强度之前积水对喷射混凝土影响较小，可直接采取喷射封堵的方式，对渗水不采取特别措施。

再次，要加强混凝土与钢筋网、围岩面、以及各层混凝土之间的粘结力，必要时可调整钢筋网格间距或者增加辅助措施。

四、 涌渗水的引排

涌渗水隧道施工，对涌渗水堵排相结合，保持水流通道畅通，避免喷射混凝土作业对水流产生不利影响。

1、 涌渗水地段开挖时在掌子面进行超前钻孔探水，每断面布设不少于3个φ79mm探孔，深30m。当出水压力较大、夹带细砂等水流异常时，需进一步预探，不得盲目掘进。

2、 根据涌水量大小，喷射混凝土作业之前对集中水流处设置φ50mm～φ100mm硬塑管，将集中水流引到喷射混凝土以外。设置引水管时将集中涌水口扩大成孔，硬塑排水管埋入孔中，根部用麻筋等塞紧，并用速凝砂浆封闭，硬塑管用扎丝固定在钢筋网或是增设的锚钉上。设置后，集中水流应能全部通过硬塑管流出。喷射混凝土時喷头不得直接正对硬塑管，应由四周往硬塑排水管喷填。

五、 钢筋网的加密

1、 受涌渗水影响，开挖后出现局部掉块、被水冲刷等，极易形成围岩面不平整或是局部超挖，当超挖严重时，回填超挖部位的初喷混凝土相当于是施作素喷混凝土，混凝土喷射效果往往不理想，此时可局部增设钢筋网（或孔径为5cm～10cm的钢丝网，当采用钢丝网时，需增设φ22钢筋骨架），从而形成多层钢筋网，增设钢筋网须可靠固定在系统锚杆或增设的钢筋锚钉上。

2、 散流处，喷射混凝土附着效率明显下降，可在钢筋网背后增设网孔为5cm～10cm的钢丝网，增强对混凝土的拉结力，与钢筋网一道承受喷射混凝土凝固前以及未成环受力之前的自重。钢丝网固定在钢筋网上，绑扎点不少于5点/m2，采用φ1mm扎丝梅花形绑扎。

六、 结束语

涌渗水隧道喷射混凝土施工，通过事先设置硬塑管及软式透水管，形成水流通道，引排涌渗水，能较理想的减小涌渗水对喷射混凝土的不利影响；再加上增设多层钢筋网和更小孔径的钢丝网，增加喷射混凝土的附着点，能够有效提高喷射混凝土的施作效率，减少混凝土掉块，加快喷射混凝土的作业速度。

参考文献：

[1] 公路隧道施工技术规范（JTG F60-2009）