公路隧道初期支护施工浅析

郑思西

摘 要：初期支护是采用“新奥法”开挖隧道时稳定围岩、保证施工安全的重要措施，是隧道施工的最重要内容之一。本文介绍了公路隧道初期支护的施工方法及步骤，指出了施工质量及安全控制要点，为隧道初期支护施工提供有益借鉴。

关键词：隧道；初期支护；施工技术

中图分类号：U455 文献标志码：A

0 前言

目前，公路隧道初期支护多采用锚杆、钢筋网+喷射混凝土（有时加钢支撑）的组合设计，根据隧道围岩级别及其松弛情况，通过超前地质预报和监控量测，获取围岩及支护的应力、变形参数，适时调节初期支护参数。

初期支护是”新奥法”开挖隧道时的核心措施，其工艺复杂，内容繁多，施工人员的熟练程度、施工工艺的机械化程度、施工材料的质量等因素，直接影响着施工质量和安全。以下内容为作者对公路隧道施工实践的总结，探讨了隧道初期支护的施工质量及安全控制要点。

1 隧道初期支护施工方法及步骤

1.1 初喷砼与锚杆施工

隧道掌子面开挖完毕后，应立即施作初喷砼。砼初喷之前，要做好岩面的找顶、清危和局部渗漏水的引排工作。初喷支护的施作时间十分重要，根据经验，初喷一般应在爆破后2h～3h内完成，砼初喷厚度应在3cm～5cm。喷射砼作业采用分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行；喷射作业时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20cm～30cm，以保证混凝土喷射密实；同时掌握风压、水压及喷射距离，减少混凝土的回弹量。隧道系统锚杆多采用φ2.5cm×0.5cm中空注浆锚杆，不同等级的围岩采用不同的长度和纵、环向间距布置。锚杆钻孔采用人工手持式风钻造孔。钻孔技术要求为：孔径3.8cm～4.2cm，开口偏差小于0.5cm，方向偏差小于2%，孔深比锚杆插入部分长3cm～5cm。安装锚杆采取人工锤击方式，将锚杆插入孔内距孔底3cm～5cm处。杆体插入后，在孔口安装止浆塞和锚垫板。锚杆注浆采用专用注浆机，注浆压力控制在0.5MPa～1.0MPa，并注意随时排除孔中空气。

1.2 钢筋网与钢支撑施工

钢筋网多采用冷轧带肋钢筋网片，钢筋网铺设时间是在砼初喷和锚杆安装之后。钢筋网要紧贴初喷混凝土表面，避免二次喷射时出现颤动。如果设置了型钢或格栅钢拱架，钢筋网片应与型钢或格栅钢拱架顶面紧密连接。多层挂网时，应分层挂网，分层喷射。

钢支撑主要有型钢拱架、格栅拱架两种形式。型钢拱架采用型钢分节段加工弯制，再用连接钢板通过螺栓连接。格栅拱架是采用螺纹钢筋分节段加工焊接成空间格栅结构，再用连接钢板通过螺栓连接。钢支撑应先在隧道外分节段加工成型，在初喷砼完成之后进行安装，安装时与定位钢筋和锚杆联接。钢拱架在安装前要检验焊接质量，安装时要检验钢支撑的间距、垂直度是否符合要求。另外，钢支撑在安装时，如果与初喷混凝土之间有较大的间隙，应设置硬质垫块，钢支撑安装好后要尽快喷射混凝土覆盖，以便共同受力。

1.3 喷射混凝土

喷射混凝土的一般流程为混凝土拌合→筛网过筛→湿喷式混凝土喷射机喷射→添加速凝剂。喷射砼施工前要加强对原材料的质量控制。水泥在使用前必须进行严格的检验。速凝剂在使用前要做水泥适应性试验及速凝效果试验，保证混凝土在5分钟内初凝，10分钟内终凝；速凝剂容易受潮失效，所以实验前后要对其进行密封保存。

喷射混凝土的主要机具是混凝土喷射机。拌料前，要检查搅拌机是否处于正常工作状态，并确定运输车已经到位。进行喷射前，要清洁岩面，将围岩（或初喷砼）表面的粉尘、岩屑除去。喷射机工作风压要控制在0.2MPa～0.4MPa；喷射距离应控制在0.8m～1.2m，喷嘴方向要与岩面保持垂直，喷嘴的移动轨迹一般应呈螺旋状。喷嘴移动速度要慢，使混凝土堆积，并逐块扩大喷射范围。喷射砼作业采用分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射到钢筋网部位时，要使喷嘴靠近钢筋，喷射角度应适当偏移，混凝土要把钢筋网完全覆盖；喷射拱架时，要先填实拱架与围岩间的空隙，再从拱架周围喷射到拱架之间。混凝土喷射作业完成后，要及时进行养护。

2 施工注意事项

2.1 喷射混凝土的配合比设计及优化

喷射混凝土的主要原材料有砂、石、水泥、液体速凝剂等。由于喷射混凝土工艺的复杂性和特殊性，其配制比普通混凝土的配制要复杂。喷射混凝土的配合比，要根據《锚杆支护技术规范》、施喷设备参数、初喷厚度、实际喷射强度、工作性、回弹率等因素确定，最终配出的混凝土样还要进行试喷，并根据试喷结果对配合比进行修改和优化。

评定混凝土的抗压强度时，取混凝土样品10份，按照Rn-K1Sn≥0.9R，Rmin≥K2R的标准来进行评定，其评定值满足要求时则认为该批次喷射砼抗压强度达到要求；达不到要求时则要修改参数，进一步优化配合比。另外，配制混凝土时，要注意原材料称量的准确性；砼拌制应采用强制式搅拌机搅拌，时间不少于90s。

2.2 喷射混凝土时的注意事项

喷射机启动时，为避免供料不均匀，应先送风再开机，待机械正常运转之后再送料；喷射结束后，为避免材料浪费，应先停止送料、再停机关风；机器完全停止运转后，应尽早除去喷射机内的混合料，以免混合料结块堵塞机器和导管。上料前，要先进行试运转，若出现喷嘴不出风，表明输料管可能已被堵塞；若出现喷嘴风压不足，则表明出料口可能已被堵塞；若喷出的混合料呈雾状，则表明机器运转正常。

若出现导管堵塞现象，要用喷淋设施进行清理，操作时要注意喷淋设施不能正面对人，避免发生伤人事故。潮喷法作业时，应用喷淋设施在施工区域喷水以减少粉尘，防止粉尘扩散；作业时，可以通过调整砂石料的含水率来降低粉尘浓度，最适宜的含水量是5%～7%；在喷淋水环到出口之间接管，增加水和料的混合时间，可以使水与料充分混合，进而减少粉尘的产生；另外，加强通风也是控制粉尘的途径之一。

分层喷射时，要求每一层的喷射必须连续均匀，第一层喷射时要掌握好厚度，过薄则粗颗粒可能无法黏附，过厚则会出现下坠现象。如果隧道岩面不平，初喷时要喷平岩面。为保证安全，施工时喷射机要放置在围岩稳定的地段，进入施工现场的人员都要佩戴安全防护用具，尤其是操作喷射机的工人，要穿戴全套的工作服，并佩戴防护眼罩、防尘口罩和乳胶手套；施工现场要注意通风良好。

2.3 施工现场安全保障措施

隧道初期支护施工时，要制定并严格落实各项安全保障措施。

施工前要组织施工人员进行详细的安全技术交底；作业前，施工人员要穿戴防护用品，施工机具要配备完善的安全防护设施；施工过程中，安全管理人员要及时跟踪进行安全检查：施工前，要对施工机具进行全面检查，保持机具完好率，避免机具带病作业；清理浮石时务必彻底；锚杆作业时，要密切关注围岩的状态，避免施工过程中突然剥落、坍塌；搬运拱架前，要检查拱架是否绑扎牢固；连接钢支撑时，要尽量使拱架与锚杆紧密连接，拱脚处及时施作锁脚锚杆；高空作业时，要配备相关的安全防护设施，避免出现坠落事故；施工现场要设置必要的安全警示标牌、标志；作业现场备好防火、防尘、防爆等设施。

隧道施工尤其不能忽略洞内照明，施工现场要在合适的位置设置照明灯，在危险潮湿场所，应给工人配备手持照明灯具，所有照明灯具的电压都要符合要求。

结语

总而言之，公路隧道施工过程中，初期支护施工是十分重要的一环，所以，在初期支护施工时，必须根据具体的围岩条件，制定相应的施工方案。施工过程中，应严格按照有关规范进行操作，对锚杆、钢筋网、钢支撑、喷射混凝土等关键工序进行严格的技术控制。另外，由于业内对公路隧道支护理论和施工方法的研究仍然有限，目前的有关支护理论与施工水平尚有不足，这些都要求工程界的技术人员共同努力，研究更先进的设计理论和施工技术，以提高我国公路隧道的总体设计与施工技术水平。

参考文献

[1]胡维维.隧道初期支护施工技术探讨[J].科技与企业，2012，27（3）：31-33.endprint