公路隧道初期支护的施工方法及步骤

（甘肃省金昌公路管理局， 甘肃 金昌 737100）

1 龙王台隧道工程

国道 212线殪虎桥至岭峰段维修改造工程采用二级公路标准建设，路线全长84.71kM。受地形条件限制及龙王台水电站限制，K241+240-K242+610段原设计平面指标维持原有旧路标准，路基宽度为8.5m。在项目建设过程中，岷县人民政府以文件请求将岷县茶埠镇奈子沟中桥及前后路面宽度加宽至 12m，以解决该路段交通瓶颈问题。省公路管理局根据项目实际情况对岷县县政府上报的问题进行了现场调查研究，认为K241+240-K242+610段现有路基宽度仅为8.5m，且平面指标较低，而该路段道路前后所接路基宽度均为 12m，目前常发生交通拥堵现象。如果按照原设计维持8.5m的路基宽度，工程建成后该路段将成为瓶颈路段。为绕避不良地质，彻底解决该段交通拥堵问题，原设计单位提出了隧道方案、旧路拓宽方案、桥梁方案一和桥梁方案二，省公路局从建设难度、运营安全、社会效益和根治瓶颈路段等角度进行综合比选，建议采用隧道方案。

2 龙王台隧道工程中初期支护施工的作用

隧道掘进因受地形条件（出口连接桥梁，施工机械无法进出）限制从隧道进口单向掘进。在进行洞口段开挖施工前必须先作好洞顶截水沟以及洞顶改沟工程，防止地表水渗入开挖面影响明洞边坡和成洞面的稳定；在进行开挖过程中，边坡防护必须与边坡开挖同步进行，开挖到成洞面附近时必须预留核心土体，待洞口长管棚施工完成后再开挖进洞。进口端洞口地质较差，明洞衬砌完成后要及时回填。

洞口及明洞工程的施工程序为：浅埋段地表注浆加固→洞顶截水沟开挖、砌筑→洞口其他排水工程→洞口土石方开挖（路基填筑）→边仰坡及成洞面临时防护（二衬台车进场）→洞口套拱、管棚棚架式体系等辅助进洞措施施工。

开挖时采取有效初期支护手段以保证成洞面及仰坡的稳定和顺利进洞，在进行暗洞施工前应对洞口开挖临时边、仰坡进行锚喷（网）加固，然后开挖进洞。具体做法：采用边挖边打锚杆及挂网锚喷支护的施工技术措施，以防止岩面风化，保证成洞面的稳定。通过公路隧道初期支护施工不仅能有效保证龙王台隧道工程施工的安全性，同时有效提高了该工程的施工效率和施工质量。

3 公路隧道初期支护的施工方法及步骤

3.1 初喷砼与锚杆施工

在公路隧道掌子面挖掘完毕后，施工单位应立刻施作初喷砼。在进行这一操作前，施工作业人员一定要预先做好岩面的找顶、清危以及局部渗透水的引排工作。初喷支护工作一般应在爆破工作完成后的3～4h内完成，初喷砼的厚度要保持在3～5cm之间[1]。施工作业人员在进行喷射砼作业时应使用分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行；在进行喷射作业的过程中，喷嘴需做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径要在20～30cm之间，借此有效保障混凝土喷射的密实性；此外，施工作业人员还要把握好风压、水压以及喷射的距离，借此减少混凝土的回弹量。在一般情况下，在隧道系统中锚杆采用φ2.5×0.5cm的中空注浆锚杆[2]，并且需要通过结合围岩等级状况采用不同的长度和纵向以及环向的间距布置。在龙王台隧道工程初期支护施工之中采用的锚杆为φ22mm砂浆锚杆，砂浆锚杆长 3.5m，间距120×120cm，以梅花形布置。在进行锚杆钻孔工作时应使用人工手持式风钻造孔，进行锚杆安装工作时需要采用人工锤击的方法，在锚杆敢提插入后，需要在孔口安装止桨塞和锚垫板。在进行锚杆注浆工作时要使用专用注浆机，注意将注浆压力控制在0.5～1.0MPa之间，同时在注浆过程中注意排除空气。

3.2 钢筋网与钢支撑施工

在龙王台隧道工程初期支护施工中的钢筋网与钢支撑施工中，关于钢筋网采用φ8mm钢筋网，钢筋网的铺设时间在砼初喷和锚杆安装工作之后，在进行钢筋网铺设工作的过程中施工作业人员要注意将钢筋网津贴初喷混凝土的表面，防止在进行二次喷射工作的过程中出现颤动的情况。钢筋网的网格间距为20×20cm，钢筋网在钢筋场下料并绑扎成形，钢筋网网格间距按设计及规范要求进行拼接和与锚杆连接。为现场使用方便，钢筋网每边长以1～3m为宜。钢筋网安放时注意搭接≥30d，且≥钢筋网网格长边间距。

钢支撑主要有两种形式，分别是型钢拱架和格栅拱架两种。其中型钢拱架主要是通过使用型钢进行分阶段加工弯制，之后通过使用连接钢板采用螺栓连接将其连接起来。格栅拱架主要是通过使用螺纹钢筋进行分阶段加工，将其焊接成空间格栅的结构，之后通过连接钢板进行螺栓连接。钢支撑应先在隧道外通过分阶段加工，在初喷砼工作完成后进行安装工作。

3.3 喷射混凝土

喷射混凝土的工作流程一般为混凝土半盒、筛网过筛、湿喷式混凝土喷射机喷射、添加速凝剂。在进行喷射砼施工前施工作业人员一定要注意加强对于该工作中需要使用到的质量控制工作。在应用水泥材料前一定要实现经过严格的检验工作后才能投入使用。速凝剂在投入使用前也需要预先进行水泥适应性实验以及速凝效果试验，只有速凝剂能在5min之内完成混凝土初凝，同时在10min内完成终凝的情况下才能将之投入到施工作业中去。

喷射混凝土的主要工具就是混凝土喷射机。施工作业人员在进行混凝土拌料工作前一定要注意严格检查搅拌机是否处于正常工作的状态，同时一定要注意确定运输车的到位情况。在进行实际喷射工作前，要预先对岩面进行清洁工作，借此将存在于围岩表面的粉尘、岩屑等物质除去，有效防止外界因素对喷射混凝土工作的影响。此外施工作业人员在操作喷射机时一定要注意控制喷射机的工作风压，将其控制在0.2～0.4MPa之间，同时喷射的距离要控制在0.8～1.2m之间，喷嘴的方向要与围岩面保持垂直，喷射机喷嘴的移动轨迹要呈现螺旋状。在移动喷嘴的过程中要保持缓慢，先让混凝土堆积起来，在逐渐扩大喷射机的喷射范围。

在进行喷射砼施工作业的过程中，工作人员一定要注意严格遵守使用分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。在混凝土被喷射到钢筋网部位时，工作人员一定要将喷嘴靠近钢筋，同时适当偏移喷射的角度，要让混凝土完全覆盖住钢筋网；在进行拱架喷射工作的过程中，施工作业人员要将拱架与围岩之间存在的空隙进行填实，之后再从拱架周围开始喷射工作，并逐步朝拱架之间喷射。在混凝土喷射工作完成后，施工作业人员要及时对其进行养护工作，有效保证其质量以及使用寿命。

4 结束语

综上所述，对于公路隧道施工项目来说，初期支护施工是其核心重点部分，其工作质量直接关系到总体工程施工的效率、质量以及安全性。因此，要想提高隧道工程自身的施工质量、效率以及安全性，就必须要加强初期支护施工工作。此外，由于当前我国对于公路隧道初期支护施工的理论以及施工方法的研究非常有限，目前尚存在着许多不足之处，因此我国有识之士应对其不断研究，借此有效提高我国公路隧道的总体设计和施工技术水平。

[1]陈蒙.偏压双连拱隧道合理开挖与支护方式研究[D].烟台：烟台大学，2016.

[2]禚振礼.隧道仰拱结构支护性能研究[D].西安：长安大学，2016.