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1、 浅谈水涧山隧道浅谈水涧山隧道级围岩初期支护级围岩初期支护 施工技术施工技术（隧道（隧道工）论论文文姓 名： 李 杰 单 位：中铁隧道集团一处有限公司隧道工技师结业论文1浅谈水涧山隧道浅谈水涧山隧道级围岩初期支护级围岩初期支护 施工技术施工技术李杰李杰中中铁铁隧道集隧道集团团一一处处博深高速公路博深高速公路 04 标标摘要摘要: :水涧山隧道为三车道大断面公路隧道，其开挖宽度为 16.96m，其级围岩初期支护为格栅钢架锚喷柔性支护，格栅钢架锚喷柔性支护充分利用了围岩自承能力，能够适应级围岩形变，与围岩形成共同承载体系，更好的解决了隧道围岩结构稳定和安全问题，本文从工程实例总结了水涧山隧道级围岩
2、施工初期支护方案,为相关施工提供一定借鉴作用。关键词:初期支护 格栅 锚杆 喷射混凝土0 0、前言、前言隧道开挖以后,除围岩完全能够自稳而无须支护以外,在围岩稳定能力不足时则必须加以支护才能使其进入稳定状态,称为初期支护。初期支护是隧道施工中重要的安全稳定措施,一般由锚杆和喷射砼来支护围岩,必要时采用钢纤维喷射砼或配合使用钢筋网、钢架或采用辅助施工措施（如超前锚杆、超前钢插管、管棚、地面砂浆锚杆、超前小导管注浆等）和锚喷支护相结合的支护。按照初期支护与围岩作用力的关系可分为刚性支护和柔性支护。刚性支护也为被动支护，用于围岩变形大的场合，钢支撑架设之后能够立即承载来阻止围岩的大变形。柔性支护也为
3、主动支护，用于围岩形变较小的场合，格栅钢架架设后不能立即承载，必须与喷射混凝土配合才能发挥其力学性能，其支护体系能够随围岩一起产生形变，随着喷射混凝土的厚度与强度的增加能够逐渐的抑制围岩的形变。格栅钢架柔性支护由于工程造价低廉、安装方便、施工速度快、支护效果好在工程中得到广泛的应用。以下结合博深高速公路水涧山隧道级围岩初期支护的实例重点阐述柔性支护在变形较小围岩中的应用。1 1、水涧山隧道、水涧山隧道级围岩初期支护参数级围岩初期支护参数（1）22 药卷锚杆，L=3m，间距为 1.2m1.2m，每环 22 根、23 根交错布置；隧道工技师结业论文2（2）6.5 单层钢筋网片支护，网格间距为 20
4、cm20cm；（3）120mm120mm 的矩形格栅钢架，纵向间距为 1.2m，22 纵向连接钢筋，其环向间距为 1.0m；（4）C20 喷射混凝土支护，厚度为 20cm；级围岩衬砌断面图如下：22药卷式锚杆长300533256“461412“461412“2002O11252.0%5010037.5行 车 道 中 线隧 道 中 线1OO2r2=57514250r1=852 R1=897r1=852 R1=897III级围岩衬砌断面图模筑混凝土45cmPVC复合防水板开挖轮廓线 C20喷射混凝土20cm55515“R2=620r2=575 R2=62015045 200125452059201
5、80345206212012097预留变形量8cm8882 2、格栅钢架锚喷支护作业流程、格栅钢架锚喷支护作业流程（1）断面测量放样；（2）安装超前支护（注浆）或打掘进炮眼；（3）装药爆破；（4）找顶撬帮，修整断面周边（碴堆上） ；（5）初喷砼支护；（6）出碴；（7）修整断面边墙（碴堆以下） ；（8）施作锚杆，挂设网片；（9）架立格栅钢拱、施作锁脚锚杆和钢架纵向连结筋；（10）喷射砼支护。3 3、初喷、初喷隧道开挖之后围岩裸露在潮湿的隧道环境之中，加速了围岩的风化速度，隧道工技师结业论文3围岩裂隙、节理充分显露，因此在第一次找顶之后须立即使用喷射混凝土快速封闭毛开挖面，对节理、裂隙部位进行填补
6、以增强围岩整体强度来确保隧道安全。3.1 施工方法隧道爆破之后使用高压水对碴堆进行洒水降尘，然后使用挖掘机在碴堆上找顶撬帮，修整断面周边，待危石、破碎岩层清除干净之后，立即对岩面进行初喷，以防岩体发生松驰造成安全隐患。3.2 施工要点喷射混凝土先下后上 S 型喷射,初喷厚度不得小于 4cm，以确保喷射混凝土完全覆盖裸露岩面、喷射混凝土填充张开节理面、喷射混凝土粘结破碎岩层。喷射混凝土表面应大致平整，确保格栅钢架在安装的过程中与混凝土面密贴。4 4、锚杆支护、锚杆支护锚杆支护是通过锚杆插入岩体来加固围岩承载能力的一种主动支护,在一定的围岩条件下能够起到支撑围岩作用、加固围岩作用、提高岩层间摩阻力
7、，形成组合梁作用、悬吊作用，其具有支护能力强、工艺简单、施工速度快、施工机械化、施工干扰小等特点,较为广泛使用。水涧山隧道级围岩采用系统22 药卷锚杆。4.1 施工方法洞身开挖完经初喷砼后,先由测量人员按照技术交底用油漆按设计标定锚杆位置。锚杆采用手持风钻 40 钻头进行钻孔,钻孔完成采用高压风清孔后需进行锚杆孔位、孔深、孔径的检查,发现不合格的孔应补钻。锚杆尽量与岩体主结构面垂直,当主结构面不明显时,尽量与隧道周边轮廓垂直呈梅花形布置。锚杆的钻孔及其安装方法应经监理工程师批准,锚杆的钻孔应圆直,孔口岩面应平整,钻孔应与岩面垂直，锚杆孔内灌浆应密实饱满，锚垫板应紧贴围岩，并用 M10 砂浆填平
8、。4.2 施工要点锚杆的锚固力取决于锚杆和锚固材料间的附着力和锚固材料与围岩间的附隧道工技师结业论文4着力，因此锚杆在施工过程中应符合以下要求。锚杆及锚固材料应符合设计要求,锚杆应按设计要求的尺寸截取,并整直、除锈和除油,外端不用垫板的锚杆应设置不小于 20cm 的弯头。粘结砂浆应拌合均匀,并调整其和易性,随拌随用,一次拌合的砂浆应在初凝前用完，药卷砂浆锚固剂在使用前在清水中浸泡的时间不得小于 2 分钟。药卷体积应略多于需要体积,待药卷全部灌入锚杆孔内之后应立即迅速插入杆体,可用锤击或通过套管用风钻顶入,使杆体强行插入钻孔。钻孔深度不得小于锚杆杆体有效长度，深度差超值不应大于 10cm，孔位允
9、许偏差为15cm，杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的 95,实际粘结长度亦不应短于设计长度的 95，药卷是否饱满,可根据孔口是否有实砂浆挤出来判断。杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡住,防止杆体滑出，待砂浆初凝后安装垫板和螺母，然后用 M10 砂浆找平。锚杆垫板应该与喷射混凝土面密贴，砂浆未到达设计强度的 70时,不得敲击,一般规定其端部 3d 内不得悬挂重物。5 5、网片支护、网片支护网片支护主要作用是防止落石，防止喷射砼收缩裂纹，抵抗震动或山体移动，使砼应力均匀分布，加强整体工作性能。5.1 施工方法网片安装应在岩面初喷砼后进行，如有锚杆则在锚杆安装后进行，网片搭接部分采用绑扎，并与锚杆
10、焊接在一起。水涧山隧道采用单层 6.5 单层钢筋网片支护，网格间距为 20cm20cm，网片搭接长度不得小于 20cm，网片与22 药卷锚杆焊接一起固定充分。5.2 施工要点钢筋网材料应满足设计要求，钢筋网在使用前应调直、清除锈蚀和油渍。钢筋网应随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙不得大于 3cm，钢筋网的喷砼保护层厚度不小于 1cm。钢筋网与锚杆固定装置连接牢固，在喷射砼时钢筋不得晃动。6 6、格栅钢架支护、格栅钢架支护格栅是一种柔性支护。主要作用是在容许围岩适度变形的过程中又能及时隧道工技师结业论文5提供支护阻力，限制围岩过大的变形，以防止塌方。格栅刚度在施工过程中是变化的，在安装初期，没有
11、喷射混凝土前基本上是不能承载的，钢架是柔性的；当喷射一定厚度的混凝土后格栅钢架与喷射混凝土一起承受荷载，并提供一定的支护阻力；当喷射混凝土喷射至设计厚度时，刚性增加，提供的支护阻力也随之增大。因此格栅的支护阻力是随施工过程而一步一步地提供的，这是钢支撑所不能比拟的。因此格栅钢架只适用于形变较小的围岩，需要采用钢支撑的绝不能用格栅代替。格栅钢支撑能够很好的随喷射混凝土一起与围岩密贴，支护效果好，格栅钢架能够完全被混凝土包裹而成为一体，形成类似的钢筋混凝土结构，喷射混凝土能充满格栅及其与围岩的所有空隙，而钢支撑的背后常常不能完全充填密实，从而使支护不能很好的与围岩共同作用。水涧山隧道级围岩满足格栅
12、支撑要求，采用 120mm120mm 的矩形格栅钢架，纵向间距为 1.2m。6.1 施工方法待锚杆、网片支护完成之后，由测量组按照设计里程和拱架间距在围岩上标定出拱架架设轮廓线，人工在台架上分节拼装，待拱架安装好在喷射混凝土之前必须由测量组检查格栅内轮廓线，以防止格栅侵入二次衬砌导致衬砌厚度不足的重大质量隐患。拱架架设好支护应立即喷射混凝土，快速形成承载体系。6.2 施工要点格栅钢架应分节安装，节段与节段之间应按设计要求连接。格栅钢架必须与系统锚杆焊接在一起，与锚杆形成共同承载体系。格栅钢架锁脚锚杆必须按照设计要求施作，前后环向抱住钢支撑。格栅钢架纵向连接筋必须按照设计间距焊接牢固，保证格栅钢
13、架形成纵向受力体系。钢架拱脚必须安放在牢固的基础上，应清除底脚的虚碴及其他杂物，拱脚超挖部分应用喷射混凝土填充或下垫钢板。格栅钢架应垂直于隧道中线，竖向不倾斜，平面不错位，不扭曲。上下左右允许偏差为5cm，钢架倾斜度应小于 2。隧道工技师结业论文6格栅钢架好之后应立即喷射混凝土，尽早发挥支护作用。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称分层喷射，并将拱架完全覆盖，临空一侧喷射混凝土保护层厚度不应小于 2cm。7 7、喷射混凝土支护、喷射混凝土支护喷射混凝土是用压缩空气将掺有速凝剂的混凝土拌和料通过混凝土喷射机高速喷射到岩面上形成混凝土层。喷层凝固后具有“支撑作用” 、 “填补作用” 、“黏结作用”和“封
14、闭作用” ，从而使围岩得到加固，围岩自身的强度得到保护。喷射混凝土早期强度高,能及时支护,节省大量钢木材料,提高施工效率,为快速掘进创造有利条件。格栅钢架安装好之后，立即进行喷射混凝土作业，水涧山隧道采用厚度为 20cm 的 C20 喷射混凝土。7.1 施工方法喷射砼采用工艺,在初喷射砼前用压缩空气或压力水将待喷面吹净,吹除喷砼面上的松散杂质或石粉。喷砼料采用强制搅拌机拌合,砼输送车运输至喷射机料斗由砼喷射手向待喷面喷射。喷射时先下后上 S 型分层喷射,并在喷射砼达到终凝后方可喷射下一层。喷射时要注意严格控制风压同时保证喷射速度适当,使喷嘴与受喷面保持适当距离（0.61.0m）,喷射角度尽量接
15、近 90,正确掌握喷射顺序,喷射砼质量及厚度不小于现行规范规定和设计要求,喷射工作结束后要认真清洗喷嘴。7.2 施工要点一次喷射厚度应根据喷射效率、回弹损失、混凝土颗粒间的凝聚力和喷射层与岩层面间的粘着力等因素而定。一次喷射太厚,会使混凝土颗粒之间凝聚力减弱,特别是喷射拱顶时,更容易因混凝土的自重作用分层（喷射层与岩层分开）或脱落。喷射厚度也不能太薄,最小厚度应不小于最大骨料的粒径尺寸的两倍,否则将会使回弹量猛增,同时降低混凝土的质量。混凝土的一次喷射厚度边墙一般为8-15cm，拱部一般为 6-10cm。隧道工技师结业论文7水涧山隧道级围岩喷射混凝土设计厚度为 20cm，第一次喷射混凝土的厚度
16、为 12cm，第二次喷射混凝土厚度也为 8cm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝 1h 后再进行喷射，应用高压水、高压风清洗岩面。严格控制喷射混凝土回弹量，边墙不应大于 15%，拱部不应大于 25%。8 8、结束语、结束语 格栅钢架柔性支护由于支护效果好、工程造价低廉、安装方便、施工速度快而广泛应用于级围岩初期支护。喷射混凝土能够完全包裹格栅，整体行好，背后不易留下空洞，避免了钢拱架背后喷射混凝土不密实的通病。格栅拱架安装之后不能立即承载，必须与喷射混凝土配合才能发挥其力学作用；格栅拱架加工容易，不需要大型加工设备；格栅拱架质量小，易于架设安装；格栅拱架具有一定的柔性，能够适应围岩的变形。参考文献：参考文献：1 关宝树. 隧道工程施工要点集. 北京：人民交通出版社，20032 关宝树，国兆林. 隧道及地下工程. 成都：西南交通大学出版社，2000 3 陈建勋，
