隧道工程噴錨支護(hù)施工技術(shù)研究

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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，國家對(duì)于各項(xiàng)基礎(chǔ)建設(shè)工作十分重視，交通事業(yè)也在良好的社會(huì)形勢(shì)下得到了長足的發(fā)展。各個(gè)地區(qū)的交通工程數(shù)量不斷增加。由于各個(gè)地區(qū)的自然環(huán)境有較大區(qū)別，公路工程的建設(shè)的過程中，部分地區(qū)需要開挖隧道，才能優(yōu)化交通條件，需要運(yùn)用到相關(guān)隧道施工技術(shù)，噴錨支護(hù)施工技術(shù)則是其中重要的技術(shù)之一。該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)λ淼烙袕?qiáng)化固定的作用，有效的提高地層的穩(wěn)定性，保障施工安全。本文簡(jiǎn)單的結(jié)合某工程的情況介紹了噴錨支護(hù)施工技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用，包括確定噴射混凝土原料的比例、噴射混凝土原料配合比、清理開挖面圍巖、噴射混凝土、設(shè)置錨桿及配套材料、覆蓋混凝土等，為隧道的施工人員提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道工程；噴錨支護(hù)；施工技術(shù)；支擋結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的提升，使得隧道工程的施工更加科學(xué)。隧道施工中，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況決定了土體的抗剪力不足，土體需要在一定高度的條件下保持直立的狀態(tài)，需要運(yùn)用噴錨支護(hù)措施，為土體設(shè)置有效的支擋結(jié)構(gòu)，能夠分散土體的應(yīng)力，從而提高施工技術(shù)進(jìn)行有效支護(hù)。作為一種主動(dòng)制約機(jī)制的支擋結(jié)構(gòu)，其通過分散土體應(yīng)力而加強(qiáng)了土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，是一種有效的支護(hù)技術(shù)。

1工程基本情況

某隧道總體長度為3856m，其全線基本處于直線之上，坡度分別為14.6%、9.7%，其Ⅱ級(jí)圍巖的長度為255m，Ⅲ級(jí)圍巖的長度為2035m。設(shè)計(jì)的過程中會(huì)需要追減少開挖面的暴露時(shí)間。由于地形的特殊及各項(xiàng)條件的限制，模筑混凝土支護(hù)不能夠?qū)崟r(shí)的跟進(jìn)開挖的進(jìn)度，其施工工序較多，且十分復(fù)雜，需要的施工周期也較長，及時(shí)封閉圍巖存在較大的難度。開挖會(huì)使得上坡、變坡受到一定的擾動(dòng)，土地不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)融塌的施工事故，施工安全性不足，且會(huì)影響到施工進(jìn)度。

2噴錨支護(hù)技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用

2.1準(zhǔn)備工作

2.1.1確定噴射混凝土原料的比例

確定噴射混凝土各項(xiàng)原料的比例時(shí)，不僅需要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)，還需要充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境及地質(zhì)條件，應(yīng)保障混凝土的抗?jié)B性及早強(qiáng)性達(dá)到相應(yīng)的要求，避免出現(xiàn)混凝土的抗凍性不佳的情況，并降低回彈率及水化熱，低溫早強(qiáng)噴射混凝土的水灰比需要控制在0.4～0.5之間。一般情況下，每立方米所使用的水泥量保持在400～470之間。進(jìn)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，該隧道工程中的噴射混凝土施工使用的低溫早強(qiáng)噴射混凝土，其成分中的水泥、砂和碎石的比例確定為1∶2.35∶1.61。

2.1.2噴射混凝土原料配合比

混凝土的原材料包括水泥、細(xì)骨料及粗骨料及外加劑。在材料的等級(jí)、性質(zhì)、強(qiáng)度、質(zhì)量等方面均需要達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，具體情況如下：①水泥材料。水泥材料的等級(jí)需要超過32.5R，且是低堿普通硅酸鹽水泥或者硅酸鹽水泥。該項(xiàng)工程中更使用的是32.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥，其主要技術(shù)指標(biāo)有細(xì)度小于4.1%，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為26.5%，安定性合格，初凝時(shí)間為1.5小時(shí)，終凝時(shí)間為3.5小時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)情況下抗折強(qiáng)度為8.3，抗壓強(qiáng)度為45.2；②細(xì)骨料和粗骨料。細(xì)骨料需要使用非堿活性的河砂，并要求其硬度較大，沒有易凍裂或者容易受到氣候影響的礦物質(zhì)，較為清潔，級(jí)配良好，而粗骨料則需要選擇非堿活性的碎石或者卵石混合物，要求其級(jí)配良好沒有凍結(jié)物，如冰雪等，其主要的技術(shù)指標(biāo)中含泥量為0.6%，泥塊含量為0，堅(jiān)固性為2.1%，壓碎指標(biāo)為5.1%至7.6%之間，沒有堿活性；③外加劑。根據(jù)低溫早強(qiáng)噴射混凝土的性質(zhì)，該項(xiàng)速隧道工程開始使用的外加劑是多功能復(fù)合外加劑與速凝劑的聯(lián)合，多功能復(fù)合外加劑前能夠有效的降低混凝土在液相狀態(tài)的冰點(diǎn)，使得噴射混凝土的早期強(qiáng)度得到優(yōu)化，有效的對(duì)抗各種惡劣的氣候環(huán)境；速凝劑則能夠讓混凝土的硬化速度加快，減少回彈的損失，使得混凝土能夠適應(yīng)含水量較大或者較為潮濕的巖層。

2.2施工過程

分析該工程的特點(diǎn)后，施工方法選擇為上下斷面臺(tái)階法，初期支護(hù)使用的是錨桿掛網(wǎng)、噴射滬混凝土、鋼格柵等多種方式有機(jī)結(jié)合，主要施工過程如下所述。

2.2.1清理開挖面圍巖

隧道掌子面出現(xiàn)完全的出渣現(xiàn)象后既可以對(duì)其實(shí)施凈空量測(cè)，做好測(cè)量標(biāo)志，并將不穩(wěn)定的巖石等進(jìn)行清理排除，并做好欠挖處理。需要注意在欠挖處理過程中，如果存在軟弱地段，需要選擇人工開挖的方式，而硬度較高的地段則可以使用補(bǔ)炮來進(jìn)行開挖，使得其凈空尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2.2噴射混凝土

進(jìn)行混凝土噴射之前，先使用水沖洗巖壁表面，清除雜物及粉塵，攪拌機(jī)將粗細(xì)骨料、水泥材料攪拌均勻，再根據(jù)配比添加質(zhì)量合格的水，數(shù)量需要保持在總量的20%左右，按照正常的程序進(jìn)行攪拌，并加入速凝劑，使用劑量需要保持在水泥重量的5%左右。該工程中所使用的混凝土噴射機(jī)，壓力為0.2～0.4MPa，首次噴射混凝土?xí)r，一般選擇潮噴的方式，能夠有效的避免洞內(nèi)粉塵污染。在噴射過程中，需要將噴射面分為若干個(gè)片或者小段，每段額的長度為5cm左右；噴頭需要呈螺旋形，和噴面之間的距離應(yīng)為0.5cm～1.0cm，噴射方向和巖面產(chǎn)生的夾角需要保持在10°以內(nèi)，噴射厚度一般為3cm左右。

2.2.3設(shè)置錨桿及配套材料

設(shè)置錨桿之前，需要先加工相應(yīng)的材料進(jìn)，對(duì)成型的F22螺紋鋼進(jìn)行切割；所使用的錨固劑的為8604型水泥錨固劑，其固化時(shí)間需要保持在5～10min之間，強(qiáng)度為52～56MPa?，F(xiàn)在開挖面進(jìn)行鉆孔施工，使用高壓風(fēng)將孔內(nèi)的雜物清理干凈，錨固劑沾水濕潤，并將其置入孔內(nèi)，填充到孔深度的2/3，在使用手風(fēng)槍把錨桿植入孔內(nèi)，固定住，主要保障錨桿和錨固劑貼合的緊密度。鋼筋網(wǎng)片的規(guī)格為100cm×200cm，網(wǎng)片和錨桿牢固的焊接在一起，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)的過程中需要結(jié)合噴面的形狀來進(jìn)行，注意鋼筋網(wǎng)和噴面之間的縫隙應(yīng)保持在3cm以內(nèi)。格柵也屬于該配套的材料，其主要材料是F25鋼筋，數(shù)量一把為5根，牢固的焊接起來，尺寸一般為500cm，使用鋼板螺栓將格柵連接在一起。鋪設(shè)格柵時(shí)，其間距保持在100cm左右，連接筋的長度一般是為110cm，且需要個(gè)5根主筋焊接在一起，焊接方式為點(diǎn)焊。最后在格柵格柵拱腳架上安裝墊板，需要隧道中線保持垂直，其水平位置應(yīng)比導(dǎo)坑地面低25cm左右。

2.2.4覆蓋混凝土

錨桿支護(hù)、鋼筋網(wǎng)片、鋼格柵等設(shè)施完畢后，需要重復(fù)一次混凝土的噴射工作，將其覆蓋，保障其牢固度，提高支護(hù)的效果。其施工過程和初噴混凝土的流程及要求基本一致。

3結(jié)語

隧道工程一般處于地形較為復(fù)雜的山地地區(qū)，環(huán)境較為惡劣，且地質(zhì)條件的差異較大，不僅施工的工程量大，技術(shù)難度，還存在許多安全隱患因素，難度較大，隧道的開挖的過程中，需要擾動(dòng)土層，在一定程度當(dāng)打破土層的應(yīng)力的平衡，土體需要在一定的高度下，保持直立的狀態(tài)，才能使得各項(xiàng)施工活動(dòng)正常的進(jìn)行。因此需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)措施。噴錨支護(hù)是現(xiàn)代工程中運(yùn)用較為廣泛的支護(hù)技術(shù)之一，本文僅從一般的角度分析了噴錨支護(hù)的應(yīng)用，實(shí)踐的施工過程中，還需要施工人員先全面掌握工程的具體情況，包括地質(zhì)條件、自然環(huán)境、設(shè)備情況、技術(shù)水平等，制定完善的施工方案，提高施工水平，保障施工的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]高新強(qiáng)，韓楊，孔超.粉質(zhì)黏土隧道支護(hù)體系力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J].國防交通工程與技術(shù)，2013（06）：20-24.

作者：鐘和先 單位：中鐵二十四局集團(tuán)福建鐵路建設(shè)有限公司