公路隧道初期支护施工质量控制研究

李宽

摘 要：为探讨公路隧道初期支护施工质量控制，采用工程实例结合理论实践的方法，立足喷锚初期支护技术的原理和优势，分析了公路隧道初期支护施工质量控制的要点，并提出常见问题的解决方法。分析结果表明，喷锚支护是目前公路隧道初期支护中常用的技术，在支护效果、质量、成本等方面有明显优势。但同时影响喷锚初期支护质量的因素也比较多，需要结合实际情况，加强对每个环节的质量控制，才能保证初期支护质量，为公路隧道工程施工营造一个安全的施工环境，值得施工单位高度重视。

关键词：公路工程;隧道施工;初期支护;喷锚技术

1、工程概述

某公路隧洞工程，总长度为2.15km，设计行车速度为80km/h， 净宽为12.24m。该公路隧道工程地质水文条件复杂，围岩结构稳定性比较差，为保证施工的安全性，对初期支护的质量有很高的要求。结合超前地质预报的结果，综合对比分析了经济性、可行性，在初期支护施工中采取了喷锚施工技术，取得了良好效果，值得类似工程大力参考和借鉴。

2、喷锚初期支护技术的原理和优势

喷锚初期支护是一种综合性比较强的隧道初期支护技术，由砂浆锚杆、中空锚杆、喷射混凝土、钢筋网、型钢支撑、格栅钢架支撑等，通过相互组合形成的初期支护技术。当公路隧道围岩结构比较差，承载力不足时，采用此种支护技术，有助于提升隧道围岩的强度和承载力，形成一种长期稳定坚固的支护体系。其主要机理是新奥法原理，通过多种技术手段的联合应用，控制围岩变形，避免岩块发生坠落、坍塌等质量问题。能够将隧道围岩和支护结构连接到一起，形成一个稳定的支护体系。

和传统模筑隧道支护技术相比，喷锚支护体系的受力作用和效果更好，最显著的优势是可大幅度节约混凝土、木材以及劳动力的用量，提升施工速度，工程造价不足模筑支护技术的50%，而且机械化程度高，可有效改善施工环境。

3、公路隧道初期支护施工质量控制的要点

在案例工程初期支护中采取了锚杆支护+钢筋网支护+钢支撑支护+混凝土喷射支护的方法，为保证施工质量，需要对各道施工工序进行严格控制，具体如下。

3.1锚杆支护施工质量控制

按照公路隧道工程围岩结构的不同，选择合适的锚杆。如果围岩稳定性比较差，有发生坍塌的可能，就可以选择中空注浆锚杆。一般围岩则可以选择砂浆锚杆。在具体支护过程中，需要严格把控好锚杆的数量、抗拔力、孔位、钻孔方向、钻孔深度、孔径、倾斜度等质量控制。就案例工程而言，围岩结构稳定性比较差，为保证施工质量和安全性，在钻孔施工中要选择气腿式风枪进行钻孔，钻孔方向会受到工作台车的影响，难以达到围岩结构始终保持垂直，会对隧道初期支护质量造成较大影响。为解决钻孔空间，影响钻孔垂直度的问题，本工程在钻孔中，先用长度比较短的钻杆进行钻孔，钻入一定深度之后，再用较长的钻杆继续钻孔，保证了钻孔方向和围岩结构面的垂直度，大大提升了锚杆对围岩的锁定作用。

為更好的保障锚杆支护质量，还要严格控制好各项参数，比如;锚杆钻孔时，孔距的偏差要控制在15cm以内，深度误差要控制在5cm以内。并且锚杆的材料比较合格，不能存在损伤、裂纹、油污、锈迹等。锚杆孔必须和初期支护面的法线垂直，垫板和基面要紧密贴合，并将锚管牢固的焊接到钢架之上，外露在防水层之外的部分要及时切除，并且外露部分严禁悬挂任何异物。

3.2钢筋网支护施工质量控制

在进行钢筋网支护施工中，为保证施工质量，所选择的材料质量、规格、性能等都比较符合隧道初期支护设计规范的要求。如果采取了双层钢筋网，则第二层钢筋网需要在第一层钢筋被混凝土全部覆盖后再进行铺设[1]。在进行第一层钢筋网铺设前，需要对隧道围岩表明进行清理，去除杂物，以保证钢筋网和围岩面贴合的紧密性和牢固性，以提升支护效果。在案例工程施工中，钢筋网由直径为8mm的钢筋焊接而成，加工成规格为1.6m×1.0m的钢筋网片。在钢筋网安装时，需要随着初喷面的起伏进行铺设，焊接到前期施工的系统锚杆之上后，再把钢筋片焊接成钢筋网，网片的搭接长度应为1～2个网格，在本次支护的端部，预留出一个网格，为下一个钢筋网片的搭接提供良好的条件。钢筋网片在初喷混凝土厚度达到4cm以上在进行铺设，并保证保护层的厚度在2cm以上，钢筋网片要和支撑结构焊接到一起，形成一个整体，本工程钢筋网片焊接用506焊条焊接，效果比较好。

3.3钢支撑支护施工质量控制

在钢支撑支护施工中，为保证施工质量，需要结合围岩的级别，选择合适的钢支撑类型。如果围岩结构的稳定性比较差，可选择I14～I22工字钢;如果围岩稳定性比较好，则可以选择格栅拱架。此外还要控制好钢支撑的安装间距、保护层厚度、倾斜度、安装偏差等施工质量。如果在隧道施工中，采取了短台阶开挖方法，支护过程需要台阶开挖的实际情况进行合理支护，以降低对围岩造成的扰动，提升围岩结构的稳定性。

在案例工程钢支撑支护中采取了一榀钢支撑支护技术，各钢支撑之间通过法兰盘连接，钢支撑之间则通过连接筋形成一个稳定性的整体[2]。钢架相互之间的距离控制在10cm左右，保护层后不能低于4cm，沿着隧道周边轮廓的误差最大不能超过3cm，螺栓孔眼中心间误差不应超过0.5cm，钢架在平放翘曲度不能超过2cm。安装完成之后，钢架平面要尽量和隧道中线垂直，倾斜度误差最大不超过2°，系筋的一端要和钢架焊接成一个整体，另一端则要锚入围岩中，且锚固深度不小于100cm，并用砂浆填充锚固。

3.4喷射混凝土支护施工质量控制

喷射混凝土支护是公路隧道初期支护的关键技术，其施工质量直接关系到整个初期支护的质量。因此，必须严格控制好喷射混凝土支护施工质量，具体而言，可从以下几个方面同时入手：

第一，在喷射混凝土施工中混凝土需要和围岩结构紧密粘结，形成一个稳定的整体，不能存在空鼓、孔洞等问题。混凝土喷射前，需要对围岩表面进行清理，去除粉尘、片石等杂物，以提升混凝土和围岩的粘结效果。

第二，在采用喷射混凝土支护技术时，严禁挂模喷射，受喷面必须是原围岩结构。

第三，若喷射混凝土的厚度比较大可采取分层喷射法，后一层喷射，必须在前一层混凝土终凝后再喷射。喷射混凝土浆液要随喷随拌和，喷射混凝土形成的回弹混凝土，严禁继续用于喷射，而是要做废弃处理。喷射混凝土完成之后要及时养护，如果隧道内部的温度低于5℃，严禁洒水养护。在冬季施工中，要保证混凝土喷射作业区的气温不低于5℃，并做好养护[3]。

第四，严格控制喷射混凝土的强度、厚度以及孔洞情况。在很多隧道工程喷射混凝土初期支护中，经常出现空腔问题。案例工程施工中也遇到了此类问题，采用埋置注浆钢管进行注水泥浆液的方法，对空腔进行回填，以保证空腔的密实度。

第五，喷射混凝土施工中，要采取分段、分片、分层依次施工的方法，从隧道拱脚开始，逐步向拱墙、拱顶喷射。在分段施工时，分段施工的长度不宜超过6，先填平隧道围岩上存在低洼的区域，再进行从下到上的反復喷射。

第六，混凝土喷射完成终凝2h之后，及时养护。如果隧道围岩结构为石质，则要采取喷雾养护的方法;如果是黄土则要用专用的养护液进行养护。但无论选择何种养护方式，养护时间都不能低于14d，隧道内温度低于5℃时，严禁洒水养护。隧道开挖下次爆破距离喷射混凝土完成的时间间隔不能小于4h。

4、公路隧道初期支护施工常见问题的处理方法

4.1输料管堵塞我内天

引起输料管堵塞的原因有是混合料中混入了大粒径石子或者其他杂物，也有可能是发生了操作失误。在具体施工中，一旦发生输料管堵塞问题，要立即停止使用，拉直软管，找到堵塞的位置后，将风压开到0.3～0.4MPa，用手锤敲击堵塞位置，促使堵塞物及时排出。

4.2回弹问题

在隧道初期支护施工中，影响混凝土回弹率的因素比较多，包括：混凝土配合比、水灰比、风压、水压、喷射距离、喷射角度等。需要采取有效的措施，控制回弹率，保证拱部回弹率在20%～30%之间，边墙回弹率在10%～20%之间[4]。

4.3粉尘问题

在隧道初期支护施工中，粉尘问题也是非常严重的问题，为降低粉尘量，在具体施工中，要严格控制砂石料的含水率，将含水率控制在5%～7%，则粉尘浓度就能降低到15mg/m³以下。此外还要加强通风，及时排出粉尘。并在喷嘴水环到出口之间接上一段长度在0.5～1.0m之间的管子，促使干料和水能够充分混合，有一个润湿到混合的过程，以达到抑制粉尘的效果，提升喷射混凝土初期施工质量。

结束语：

综上所述，结合工程实例，分析了公路隧道初期支护施工质量控制措施，分析结果表明，初期支护是公路隧道工程施工中的关键工序，其施工质量对公路隧道施工的安全性、总体质量、成本等方面都有很大影响。采用锚喷支护技术，可大幅度提升隧道初期支护效果。但需要对各道工序的质量进行针对性的控制，才能发挥出锚喷技术的优势和作用，保证公路隧道工程施工质量。

参考文献：

[1]李善斌.复杂破碎围岩条件下大断面公路隧道初期支护的合理时机分析[J].工程技术研究，2020，5（8）：4.

[2]胡家能.公路隧道初期支护施工[J].黑龙江交通科技，2020，314（4）： 140-141.

[3]缪康.高速公路隧道初期支护变形原因及治理措施分析[J].江苏科技信息，2019，36（28）：3.

[4]王思捷.公路工程隧道穿越断层破碎带施工技术[J].黑龙江交通科技，2020，43（6）：2.