隧道工程喷锚支护施工技术方案及细节问题分析

杜蓬翔

中铁二十局集团第二工程有限公司

隧道工程喷锚支护施工技术方案及细节问题分析

杜蓬翔

中铁二十局集团第二工程有限公司

文章主要对隧道工程喷锚支护施工技术方案及细节问题进行分析。具体是结合某一隧道施工实例，对本项目喷锚支护的关键型施工技术进行分析，从砂浆锚杆施工、型钢架施工喷射混凝土施工以及钢筋网施工几方面展开论述。希望上述多类技术的科学应用，在优化隧道工程施工整体质量方面有所帮助。

隧道工程；喷锚支护；施工技术；施工细节

1 引言

在科学技术日新月异的时代中，隧道工程施工体现出科学性与规范性特征。基于在隧道工程施工进程中地质结构状况与土体抵御剪切能力密切相关这一实况，提出了科学应用喷锚支护施工技术的建议，其宗旨在于强化工程土体的稳固性，分解其应力。实践证明其为一种带有高效性特征的支护技术。本文以喷锚支护施工技术在隧道工程中的应用为论点，展开相关论述。

2 工程概况

某隧道整体长度为3850m，全线大体处于一条水平线上，坡度分别为13.5%与8.7%，Ⅱ、Ⅲ级围岩的长度分别为245m、2048m。工程施工方案规划进程中坚持压缩开挖面的暴露时长的原则。基于地形的复杂性以及多样化因素的制约，使模筑混凝土支护施工技术的实用价值被大大削弱，该隧道工程施工工序多样且繁杂，工期较为漫长，封闭围岩的时效性很难得到切实的保障，为了使工程施工进度不受影响，以及维护施工人员人身安全性，建议应用喷锚支护施工技术。

3 喷射混凝土原料的配合比与确定

3.1 喷射混凝土原料配合比

首先，选择优质水泥材料是基础。一般情况下会选择2.5R以上的低碱普通硅酸盐水泥或者硅酸盐水泥，基于本隧道工程施工环境的特殊性，最后决定选择32.5R级普通硅酸盐水泥。其次，科学选择细骨料与粗骨料。本工程的细骨料选用非碱活性且质地坚硬的河砂，剔除易冻裂的矿物质的同时确保其清洁性；粗骨料选用非碱活性且级配良好的碎石及卵石混合物，剔除冰雪等冻结物；最后，选择外加剂。整合低温早强喷射混凝土特征，本工程选择多功能复合外加剂与速凝剂配合试验，前者在降低混凝土液相冰点，提升喷射混凝土初期强度方面体现出巨大的应用价值；后者使混凝土固化时间体现出短暂性特征，压缩回弹损耗量，强化混凝土在含水或潮湿岩层内的应用效率。

3.2 喷射混凝土原料配合比的确定

在选择喷射混凝土配合比时，要结合工程规划标准强度级别的同时，也应该积极将本地域多样化气候特征整合其中，确保混凝土结构的抗渗性与初凝性，更深层次的提升其抗冻性，在压缩回弹率与水化热方面也应该体现出一定的应用价值。综合以上多样化因素，在本隧道工程施工进程中，把低温早强喷射混凝土的水灰比管控在0.4～0.5之间；水泥用量在400～450kg/m3范围内取值。整合多方数据信息，低温早强喷射混凝土结构水泥、砂和碎石的配合比设定为1：2.5：1.8。

4 喷锚支护主要施工技术

4.1 砂浆锚杆施工

4.1.1 原料与配置比；在该项目工程中，应用φ22mm的螺纹钢锚杆杆体，锚杆平整性、不存在锈迹是基础标准，应用之前对其做除油处理，砂浆为中砂与R42.5水泥混合制得的，砂粒最大直径小于2.5mm，应用之前对其做筛选清洁处理工序。

砂浆配置比控制在1：1-2:1之间取值（即(水泥与砂之间的比值），水胶比管控在0.45-0.5之间。砂浆的搅拌务必要确保充分性与均匀性，即拌即用，务必在其初始凝固之前使用完毕。

3.1.2 钻孔：应用专用锚杆台车进行钻孔作业，孔洞深度、方位以及排布形式务必要严格参照工程施工标准，孔洞深度偏差在5cm之内，孔洞直径大于锚杆体直径20mm，钻孔作业完成以后将其中的积水、积粉等杂质彻底清理。

3.1.3 灌浆、安装：在本工程项目中应用奥地利M400迈氏们浆泵灌浆[1]。一旦灌浆初期与中途延迟时间大于30min，需要用水或稀水泥浆强化浆泵与管路的湿润性。在灌浆过程中浆管端口与孔洞底端之间的间距在5～10cm之间内取值，伴随着砂浆连贯性均匀式涌入其中将浆管缓慢拔出，灌浆压力始终不高于0.4MPa。施工人员在该道工序中应该格外注意的是规避孔洞砂浆渗漏现象形成，同时维护锚杆位置的稳固性。带砂浆灌注完毕以后安设锚杆，其插入长度大于设计长度的95%，外露部分与安设托板、钢筋网标准相匹配，锚杆安设以后应该做好维护工作。

4.2 型钢钢架施工

4.2.1 钢架加工：即参照工程施工规范在场地安放1：1大样，将钢架细化为6块3个单元，同时确保法兰焊接的精确性与全面性，以及孔眼的相对性。在对其施工之前应该对不同单元进行编号，对其结构进行全面检查，及时处理弯曲、错台、变形等多样化问题，为其实效性发挥奠定基础。

4.2.2 钢架架立：测量的精确性是基础，架立后以确保复检核实的时效性。在本次施工项目中，强化钢架和围岩之间的紧凑性是重点，通常情况下两者间距不大于5cm。在对基底松软安设之时布设时垫板，在降低其下沉程度方面发挥的作用是巨大的，特殊情况下可以在工程基底应用混凝土，宗旨在于强化其牢固性。

4.2.3 连接；确保不同法兰之间对应的整齐性，继而应用螺栓将其衔接在一起强化紧固性，对钢架和竖向锚杆施以电焊对策。为了达到强化钢架间连接紧密性的目标，采用φ22螺纹钢所取得的焊接成效是极为可观的，整体支护效果是优良的。

4.2.4 添加楔块：实质上就是将混凝上事先制作的楔块添置于格栅和围岩之间的分析中，从而确保围岩压力传导至格栅架上部的匀称性[2]。

4.2.5 湿喷混凝土施工

待喷射机械安装质量的取得是一个循序渐进的过程，灌注清水以后，确保通风的畅通性，将管道中的杂质彻底清除掉，与此同时应用高压风吹将围岩表面的灰尘等杂物彻底清除。确保上料的连贯性，应该严格遵照工程施工配制比配料，对水灰与坍落度进行重点管控，确保上料的流畅性。湿喷混凝土施工程序可以做出如下概述：开启液态速凝剂泵是首要步骤，继而开风，最后上料。湿喷混凝土施工质量的检测以凝结效果优良，回弹数值低以及表面湿润性与光滑度为基准。

4.2.6 湿喷混凝上技术控制

一是做好混合料拌合工作，具体是应用体积大于400L的强制式搅拌机，搅拌时间高于2min。原材料量取误差：水泥、速凝剂±2%，砂石±3%。搅拌后的混合料运送时长应该低于2h；遵循即拌即用规则；混合料在输送、保管环节中均应该做好防护工作，降低外界物质混入的概率，在其导入喷射机之前做好过筛作业。

二是喷射混凝土施工作业应该体现出层次性特征，遵循从下往上的原则，先喷射型钢钢架和拱壁空隙部分，最后喷射两钢架之间位置[3]。每次喷射厚度与喷射位置、规划厚度之间存在密切的关联性，在本隧道工程中拱部通常为5cm左右，边墙为8cm左右，确保先喷层凝固完全以后进行后续喷层施工作业。

三是严格管控喷嘴和围岩表面间距与夹角。通常情况下喷嘴和围岩表面之间成角为90°，在有钢筋结构存在之时角度应该做适当调整；喷嘴和围岩表面距离在0.5～1.2m区间内取值。

四是做好喷射混凝上养护工作，具体是在其终凝2h后洒水，洒水频率以混凝土表层湿润状态性为基准，本项目养护时间通常大于1周，但是若环境温度小于5℃，洒水养护作业可以省略。

4.3.钢筋网施工

隧道钢筋网事先在制造出加工成型。钢筋种类与网格间距与工程施工规范相匹配。钢筋表层不得有褶皱与裂痕、油渍等残留物。安装搭接长度相当于1-2个网格，应用电焊形式强化其衔接的紧凑性[4]。在本工程施工进程中，钢筋网敷设方位与喷面之间存在密切关联性，其和受喷面间距小于3cm，确保和锚杆或他类固定装备衔接的牢固性。喷射初期尽可能拉短喷头和受喷面之间距离，对喷射角度实时调节，钢筋保护层厚度大于5cm，若喷射过程中钢筋网片上存有脱落砂块或混凝土块，务必要确保清理的及时性与彻底性。

5 结束语

隧道工程施工所处地形通常是复杂的，气候条件也是恶劣多变的，那么在施工量以及施工强度处于较高层次上的情景中，许多安全隐患问题衍生出来，孔洞在挖掘过程中总会使土层应力的均衡性受到影响。喷锚支护施工技术的应用，在隧道工程施工进程中拥有较高的应用频率，为了使其实效性充分发挥出来，施工人员对地形、施工标准以及施工条件等因素有全局性掌控使基础，从而使最佳喷锚支护施工技术方案编制出来。

[1]何树生,史航,杨建,郑学萍,张春杰.油气管道隧道喷锚衬砌支护技术的应用[J].油气储运,2015(1):81～85.

[2]万良勇,宋战平,曲建生,宋云财.新建地铁隧道“零距离”下穿既有车站施工技术分析[J].现代隧道技术,2015(1):168-176+183.

[3]任少强,谭忠盛,张德华.碎屑流地层大断面铁路隧道施工技术研究[J].土木工程学报,2015(S1):368～372.

[4]刘强.人防指挥所工程通排风井群方案优化及开挖支护施工技术[J].山东交通科技,2014(2):66-67+73.