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1、浅谈喷锚技术在不良地质隧道中的应用内容提要： 喷锚支护是指以喷射混凝土、锚杆为主要支护手段，并通过对围岩的监控量测指导设计与施工，使围岩成为支护体系的一部分，从而合理地利用围岩的地承能力，以保证围岩稳定的隧道修建方法本文结合南京地铁一号线南延线花神庙南京南站区间隧道对如何在不良地质条件隧道的施工中应用喷锚支护技术作了进一步阐述。关键词： 喷锚支护；不良地质；隧道一勘测隧道的施工受到围岩和环境的影响，应进行各方面调查，其中地质调查是最重要的，由于地质条件的复杂性和地质勘测技术的限制等因素，致使调查结果和实际有时出入较大，因此，在施工中必须进行充分调查，并应借鉴以往隧道工程中的经验教训施工中地质调
2、查的主要任务是探明工作面的稳定性和工作面前方的工程地质和文地质状况，同时校核设计时预判的地质情况是否符合实际，以便为修改设计参数和施工方法提供第一手资料11 施工前应重点查明的情况(1) 地形、地貌 . (2) 地表径流与地下水的联系. (3) 承压水及地下水水量、水位. (4) 水的腐蚀性及其对工程的影响. (5) 含水层及其透水系数. (6) 影响地下水状态的其它工程. (7) 异常涌水、涌泥的可能性12. 施工中应重点查明的情况(1) 断层破碎带、褶皱破碎带( 包括土沙层、软弱围岩含水层和砂砾层) (2) 含水、未固结或低固结的围岩一般来说，第三纪和第四纪的砂岩、砾岩多是没充分固结成岩的
3、， 故统称为未固结的砂层、砂砾层 同时隧道内的水压因地形、地质构造不同变化很大，因此，这些地层常含有丰富的地下水，对隧道开挖会造成很大的困难，(3) 特殊围岩 ( 如具有膨胀性的、偏压的围岩) (4) 因滑坡、岩堆蠕动、采矿等造成不均匀下沉、坍塌和坡面灾害等原因产生显著变形的围岩(5) 互层及软硬相问的围岩，二喷锚支护的施工施工前根据设计文件结合隧道的长短、断面形式与面积、工期、围岩情况、现场条件等编制施工组织设计，其内容包括场地布置、施工方法、施工顺序和监控量测等施工方法和支护参数必须适合地质构造的变化，并通过监控量测对隧道的施工方法、开挖步骤、顺序、初期支护参数进行合理调整，提出合理的支护
4、参数及安全快捷的施工方法21 隧道开挖采用钻爆开挖时，为改善爆破效果，应采用光面爆破和预裂爆破技术一般情况下，中硬以下岩石宜采用光面爆破；软岩宜采用预裂爆破22 喷射混凝土喷射混凝土有干喷和湿喷2种，一般情况下由于干喷回弹量大，宜使用湿喷混凝土( 见图1)湿喷混凝土应注意以下事项：(1) 喷射风压应严格控制，一般工作风压强为0 30 5 MPa ， 水压应比风压高0 10 2 MPa (2) 湿喷混凝土时因风压较大，喷头距受喷面近时会把刚粘在受喷面上的拌合料吹走，回弹量也会相应增加， 因此喷头距受喷面距离应在施工中反复调试，以增加一次喷射厚度和减少回弹量，一般宜为1520 m( 挂网喷射可适当
5、减少距离) (3) 混凝土的坍落度是判断混凝土拌合物和易性的重要指标，般来说应控制在813 cm为宜(4) 应掺加液体速凝剂，其掺量根据混凝土初凝时间试验确定，一般情况喷射混凝土的初凝时间控制在 13 min ，终凝时间控制在2 10 min ，且其掺量不宜大于水泥用量的5(5) 洞内喷射作业的气温宜在l5 以上，并不得低于5，冬季施工时应对液体速凝剂的储运和其拌合物采取防冻措施在有水地段进行喷射作业时应对渗漏水范周进行处理，可设树枝状排水导管后再进行喷射；当渗漏水严重时，可采用泄水孔，边排水边喷射；喷射时先从远离渗漏出水处开始，逐渐向渗漏处逼近，将散水集中，安设导管，使水引出，再向导管逼近；
6、 改变混凝土配合比， 增加水泥用量， 先喷干混合料， 待其与渗漏水融合后逐渐加水喷射在砂层地段进行喷射作业时，应首先紧贴砂层表面铺设钢筋网( 采用 6.5 150150mm) ，并用钢筋沿环向压紧后再喷射喷射时首先喷1层加了速凝剂掺量的水泥砂浆，并适当减少喷射机的喷射风压，待水泥砂浆形成薄壳后方可正式喷射23 锚杆锚杆的类型、 长度等根据设计要求、使用目的和围岩性质确定锚杆钻孔前根据设计要求定出孔位、做出标记，孔距允许误差为+150 mm ，钻孔的方向、深度和直径等应符合设计要求， 插入长度不得小于设计长度的95安装普通砂浆锚杆其砂浆配合比水泥：砂：水为1：(1 15) ：(0 45 0 5)
7、 ，灌浆管应插至距孔底 5 10 ClTI 处，并随水泥砂浆的注入缓匀速拔出；灌注压力不得大于04 MPa ；灌注后及时插入锚杆杆体，浆液不满时及时补灌利用中空灌浆锚杆时注意排气问题，待排气孔出浆后方可停止灌注安装早强药包锚杆根据设计要求对药包做泡水实验，并不得有受潮现象； 药包以专用工具推入钻孔内，防止中途破裂在有水段安装锚杆应采取如下措施：采用普通砂浆锚杆时，将孔内水引出或在附近另行钻孔后再安装锚杆；采用早强速凝药包锚杆或树脂锚杆和自钻式锚杆等三监控量测监控量测是喷锚支护施工的重要组成部分根据目前勘测技术水平及手段，欲准确地掌握隧道所通过地区的工程地质、水文地质等情况难道很大，尤其是开挖方
8、法、进度、工人的技术水平、 支护质量及施作时间等因素对围岩都有明显的影响，为使支护参数与围岩条件相适应，必须在施工中根据量测结果对设计参数不断地进行修正31 监控量测计划与内容监控量测计划应根据隧道的规模、地形地质条件、支护参数等制定，其内容包括：量测项目及方法、量测仪器的选择、测点布置、量测频率、数据处理及作业人员的组织等监控量测可分为必测项目和选测项目2类，选测项目应根据隧道建设规模、围岩性质、埋置深度和开挖方式等条件有选择地进行311 必测项目(1) 洞内外观察 洞内观察又可分为开挖工作面观察和初期支护完成段观察2部分开挖工作面观察应在开挖时随时进行，在观察中当发现地质条件恶化，应立即通
9、知施工负责人采取应急措施； 对初期支护完成段的观察应经常观察，观察内容包括喷射混凝土、锚杆和钢架的状态洞外观察应包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定和地表水渗透的观察(2) 水平净空量测在每次开挖后尽早量测，最迟应不大于24 h ，而且在下一循环开挖前应完成初读数(3) 拱顶下沉量测与水平净空量测在同一测量断面内当地质条件复杂、下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，尚应量测拱腰下沉及基底隆起量(4) 浅埋隧道地表下沉量测，断面布置应与洞内水平净空和拱顶下沉量测在同一横断面上，当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设下沉测点，其读数频率与拱顶下沉相同，且要持续到变形基本稳定后23周312
10、 选测项目选测项目包括：地表下沉量测、围岩内部变形量测、围岩压力量测、锚杆轴力量测、初期支护喷射混凝土应变量测、钢架内力及所受的荷载量测、二次衬砌混凝土应变量测和围岩弹性波速度量测等32 监控资料的整理与分析（见图2）(1) 根据量测数据绘制位移一时态曲线，如图2所示图 2位移一时态曲线(1) ：位移速度不断上升，即d u dt 0 ，表示已经进入危险状态，须加强支护，必要时立即停工进行加固处理；曲线 (2) ：位移速度保持不变，即d2udt =0 ，须发出警告，加强观测及加强支护；曲线 (3) ：位移速度不断下降，即d “， d产0，表示围岩稳定(2) 根据位移速率判断变形速率大于1 mm
11、d为急剧变形增长阶段；变形速率为10 2 mmd为变形缓慢增长阶段；变形速率小于02 mm d为变形基本稳定阶段四花神庙南京南站区间隧道的喷锚支护施工41 工程概况(1) 花神庙站进洞区间线路起与宁南大道上，出站后线路以465米半径向南拐进玉兰路西侧的厂房，继续向南延伸，以1000m 的半径向东南接入南京南站，在京沪高速铁路南京南站站前与地铁 3号线路交叉，为便与南京地铁三号线接入南京南站，一号线南延线线间距变化较大，隧道出花神庙站线间距为13.2m, 并以大线间距接入南京南站。线路以 28的下坡出花神庙站， 以30的上坡进入南京南站，隧道最大纵坡度30，最小纵坡度 2，隧道埋深约 817m.
12、隧道全长 3003.228m. 设计以喷锚支护作为初期支护(2) 初步调查因隧道位于山梁地带地下水不丰富，仅有少量基岩裂隙水，多沿层间渗出(3) 地面表层土为砂粘土，所在地层中孔隙水按赋存条件分为上层滞水，潜水和承压水。上层滞水主要集中在含水层粉土层，水位埋深10.12 10.20m。承压水在卵石圆砾及粉细砂 2层等强透水层中，渗透系数大，水位埋深为16.17 18.61m。本区间段地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土中的钢筋具弱腐蚀性，在长期条件下对钢筋混凝土中的钢筋没有腐蚀性。根据设计地质图, 区间工程地质自上而下的地层如下: 土层顺序（自上而下）层
13、：人工杂填土：杂填土-1；素填土 -2 ；淤泥 -3 层：全新沉积土：漫滩或岗间冲沟区硬壳层-1 ；漫滩或冲沟内淤质土-2 。漫滩冲淤积软土、粉土、稍- 中密粉细纱或冲沟底软土-3 。层： 早全新世沉积的一般粘性土、次生下属土 （局部粉土、 砂土） 一般位于城内埋藏阶地，标高较低，或岗位间坡地、低洼段，根据埋深、状态可分：可- 硬塑 -1 ；可塑偏软 -2 ；可- 硬塑 -3 ；夹砂、混卵砾石土-4。层：丘岗和高阶地之上下蜀土，地势较高硬可塑土 -1 含砾、砾粘性土-2 雨花台组卵砾石-3 土质不均，厚度约为1 m；其下为泥岩夹砾岩，泥岩、砾岩二者呈互层状泥岩为棕红色，成岩作用差，风化严重，小
14、裂隙发育，遇水易软化，具膨胀性；砾岩成分为片岩、花岗岩，粒径以 25 mm 为主，成岩作用差，风化严重，粘结力差，呈砂砾、粉末状42 喷锚支护设计(1) 锚杆拱部、边墙均设WTD25 中空锚杆， L为3 m，间距 1 m，布置呈梅花形(2) 钢筋网钢筋网间距150mm 150mm ，与锚杆联接牢固(3) 钢架用 25钢筋加工，格栅式(4) 喷射混凝土采用C20喷射混凝土，厚度15 cm43 喷锚支护施工(1) 采用湿喷施工，喷锚支护工艺流程见图（见图3）3喷射前检查开挖断面尺寸是否符合设计要求；清除松动岩块和墙脚岩渣，并用高压风冲受喷面；设置标志以掌握喷射厚度；检查机具、设备和风、水、电等线路
15、，并试运转喷射作业分段由下而上进行，每段长度486 m，岩面有较大凹面时先喷凹处找平；喷头大致垂直于喷面，并略倾斜于已喷的混凝土面，不停地作缓慢横向环形移动，使喷层厚度均匀； 严格控制水灰比， 喷上岩面的混凝土应呈湿润光泽，粘塑性好，无干斑和滑移流淌现象(2) 锚杆按设计要求布置，钻孔直径为40 cm，孔距误差不大于15 cm，孔深误差不大于5 cm(3) 钢筋网与受喷面的间隙为34cm，保护层不小于4cm44 监控量测本隧道进行了洞内外观察、水平净空收敛、拱顶下沉、地表下沉、锚杆抗拔力等多项量测，沿纵向每 10 m设一量测断面下面就某量测断面的拱顶下沉量测进行状态评估(1) 量测频率根据其下
16、沉量确定本隧道计划015 d 每1 d 1 次， l6 30 d 每2 d 1 次， 30 d后每周 1次(2) 量测结果如表1所示附表： 2008. O5 052008、O5. 14 量测结果(3) 数据处理与状态评估根据拱顶下沉位移一时间变化可以看出随着时间的增加，其位移变化值越小，即d2udt 0，围岩稳定；根据位移速率于第7d(2002 05一14) 后小于 02mmd，故喷锚支护参数能够满足要求，围岩稳定性较好，第7 d 后即可进行 2次衬砌5 结论(1)2 次衬砌应在围岩和喷锚初期支护体系基本稳定的情况下施作，并根据监控量测的反馈信息及时修正衬砌参数，当需要提前施作2次衬砌时应有加强措施(2) 施工中应经常核对围岩类别，如发现与设计不符，应及时修
