隧道初期支护施工技术研究

郑 春 娟

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)



隧道初期支护施工技术研究

郑 春 娟

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

介绍了隧道初期支护的作用，通过分析隧道初期支护中常见的问题，从锚杆、钢拱架、钢筋网片、喷射混凝土等方面，阐述了隧道初期支护施工技术要点，旨在保证隧道运营的安全性。

隧道，初期支护，锚杆，钢筋网片，钢拱架

1 隧道初期支护概述

隧道工程内部地质情况复杂，受到工程地质与水文地质条件的影响大。在隧道工程设计与施工中，隧道初期支护结构是重点。隧道初期支护结构施工隧道开挖后第一道支护体系，是保证隧道内围岩稳定的基础。隧道初期支护结构是承受围岩变形变位荷载的主要结构，在隧道总体结构中起着不可或缺的作用。其主要作用有：

1)承受围岩压力，减少围岩变形。隧道初期支护结构是隧道工程体系中的主要受力单元，也是隧道开挖后的第一道完整的支护结构。围岩开挖后，经过机械设备和炸药爆破的扰动，使其失去原有的天然平衡，逐渐发生变形变位。其主要的破坏力来源是隧道自身的重力。由于隧道结构为马蹄形形状，围岩的重力沿隧道边缘切向的分力对隧道没有破坏作用，破坏力主要来源于沿隧道径向的分力，是主要的破坏力。由于在越靠近拱部其分力越大，所以其破坏力也越大，拱顶位置达到极值。因此，在对隧道初期支护结构设计与施工中，应全面考虑其受力，必要时建立力学模型，采用理论计算验证法进行分析。设计中应根据围岩情况全面考虑其受力状况，选择合适的支护参数。2)封闭围岩空隙，减轻围岩风化。围岩开挖后，裸露在大气中，其表面水分迅速流失，很容易产生风化。风化后的围岩极易失稳，出现层片状脱落，甚至小面积塌方。因此，初期支护的施工时机十分重要，按规范要求开挖后即应进行第一次初喷，主要目的就是为了封闭围岩表面，减少风化。3)减轻渗漏水对隧道结构的危害。隧道开挖后，会有不同程度的渗漏水出现，这主要与当地的水文地质条件和气候有关。对于埋设较大的隧道，容易穿过地下水层，如上层滞水、层间水等。对于埋深较浅，气候干燥地区的隧道，主要受裂隙水影响较大，表现为雨季水量大，干旱季节水量小。经过理论计算，隧道衬砌达到一定强度后，可有效的防止渗漏水现象的发生。但是，我国现阶段隧道施工常采用C25的喷射混凝土，其防渗漏效果一般，仅能减轻隧道渗漏水的危害。4)保证隧道建筑限界。隧道建筑限界是隧道内部供车辆通行的空间，不可侵入。保证隧道建筑限界主要是通过隧道支护结构控制围岩变形，使其不侵入净空达到的。5)给空气流通提供光滑平面。这主要从空气动力学方面分析，光滑的表面更容易空气流通，对提高隧道施工中的通风效果有一定作用。

2 隧道初期支护常见质量问题

2.1 隧道开挖后初期支护施工严重滞后

隧道开挖后，围岩裸露，由于破坏了原有的天然平衡，自稳能力差的围岩将会出现较大变形。同时，裸露的围岩会加速风化，增大产生塌方的风险。因此，应在开挖后即开始初期支护施工，使隧道结构尽快封闭成环，构建完整的受力体系，防止围岩变形。

2.2 锚杆施工质量差

锚杆是加固围岩，将初支结构与围岩连接成一个整体。施工中锚杆出现的主要问题有：数量不足、长度不足、角度不对、没有进行注浆处理，没有安设垫板等等。另外，锁脚锚杆存在长度不足，注浆不饱满甚至不注浆，没有按要求与钢架连接等问题。锚杆施工中重视程度严重不足，所出现的问题也最多。

2.3 钢筋网片施工质量问题

钢筋网片的加工和现场施工都存在很多问题，具体如下：

1)网片加工中网格尺寸不合格，间距偏大。2)网片加工采用点焊，焊接质量差。3)网片现场施工搭接长度不足。4)喷射混凝土厚度不足引起钢筋保护层厚度不够。

2.4 钢拱架施工质量问题

1)钢拱架加工质量不合格，包括焊接质量差、偏差超限等。2)钢拱架间距过大，拱架背后有空洞等。3)拱架背后填充片石。

2.5 喷射混凝土施工质量问题

1)平整度差，个别施工现场喷洒混凝土呈肋骨形，表面凹凸不平。2)喷射混凝土不密实，拱背后有空洞。3)厚度不足，个别喷射混凝土表面出现开裂，强度不足。

3 隧道初期支护施工技术要点

3.1 锚杆施工

锚杆施工质量是施工中最容易被忽视的，应从总体结构与支护作用等方面进行全面控制。

1)系统锚杆施工质量控制。系统锚杆是沿整个隧道径向设置的锚杆，通过安装和注浆后将围岩与初期支护连接为一个整体，对整体支护结构进行加固。施工中应从锚杆间距、数量、长度、钻孔深度、注浆等方面进行质量控制。但在施工中由于重视不足，系统锚杆少打，甚至不打的现象比比皆是。2)锁脚锚杆的作用至关重要，可有效提高拱架的稳定性。施工中应严格控制锁脚锚杆的长度、施工角度、注浆饱满程度及其与拱架的连接。

3.2 钢拱架施工

钢拱架一般设置在围岩稳定性较差的Ⅳ级以下围岩，一般与锚杆、钢筋网片构成联合支护形式，可有效提高初期支护结构的稳定性。1)有效控制钢拱架的间距，在施工过程中进行质量控制的同时，施工完成后也要进行无损检测。钢拱架造价高，很多施工单位为节约成本，人为放大钢拱架的间距，使其施工质量受到很大影响。2)钢拱架施工中应对其倾斜度、拼装偏差等进行实地测量，确保其偏差在允许范围内。3)钢板连接处是最容易出现问题的地方。施工中出现连接螺栓数量不足、连接钢板数量不够、连接钢板间隙过大等质量问题。尤其是在下导坑和仰拱钢拱架施工中，类似的问题最严重。

3.3 钢筋网片施工

钢筋网片的施工质量要从钢筋网片的加工和施工两个方面进行控制。网片加工过程中应严格控制网格尺寸，网格应尽量采用绑扎，避免采用点焊连接。现场施工中发现点焊连接的钢筋网片连接质量差，经常出现开焊的现象。现场施工中应严格控制钢筋网片的搭接长度、与锚杆或拱架的连接等方面。

3.4 喷射混凝土施工

喷射混凝土施工初期支护强度的主要来源，也是将钢质骨架结构联结成一个整体，提高支护效果的关键。1)喷射混凝土应选择有效的施工方法，最好采用湿喷。在现阶段施工现场施工中，由于湿喷设备购置成本高，很多施工单位依然采用潮喷，产生的回弹和粉尘的量很大。2)控制喷射混凝土的厚度和平整度。现场控制喷洒混凝土的厚度可采用埋设钢筋棍的形式，测量喷后露出的长度即可。喷射后的混凝土表面进行人工修正，以保证其平整度，这其中应考虑混凝土收缩产生的变形。3)防止产生空洞。空洞是喷洒混凝土存在的最大问题，施工中施工单位为节约混凝土，人为采用石棉瓦等遮挡拱背，造成空洞。另外，超挖也是产生空洞的主要原因之一。

4 结语

隧道初期支护是隧道支护结构的主要受力结构，其施工质量直接关系到隧道整体结构的稳定。隧道施工过程中，施工单位为追求利润，人为造成施工质量问题，给后期隧道运营带来很多问题。很多隧道运营初期即出现大量问题，需要进行大修，造成较大的经济损失。文章通过对隧道初期支护结构的常见问题与施工要点的分析，对施工现场起到了指导作用，有效的提高了工程质量。

[1] 宋公仆.隧道初期支护施工技术分析[J].广东科技，2013，22(16):84，133.

[2] 杨林森.关于隧道开挖初期支护施工技术的探讨[J].建材与装饰，2014，9(10):103-104.

[3] 李格玲.关于公路隧道软弱围岩初期支护施工技术的研究[J].科技之友，2013，34(12):60-61.

[4] 党军强.浅谈隧道初期支护施工技术[J].大科技，2012，16(14):199-200.

[5] 李 维.隧道初期支护施工技术改进与研究[J].铁道建筑技术，2016，33(3):7-9，18.

Study on preliminary support construction technologies of tunnel

Zheng Chunjuan

(Shanxi Jinzhong Highway & Bridge Construction Group Co., Ltd, Jinzhong 030600, China)

The paper introduces the role of preliminary support of tunnel. Through analyzing common preliminary support problems of tunnel, starting from aspects of anchorage, steel arch truss, steel piece and spraying concrete, it describes preliminary support construction technology points of tunnel, with a view to guarantee the tunnel operation safety.

tunnel, preliminary support, anchorage, steel piece, steel arch truss

1009-6825(2016)30-0182-02

2016-08-20

郑春娟(1982- )，女，工程师

U455

A