ｓｈｕｉｌｉｓｈｕｉｄｉａｎ’ｉａｎｓｈｅ 堡 ２０ｌ５年第１６期（总第４６５期 一 隧洞开挖临时支护施工方案 宣学丽 （甘肃省水利水电工程局，甘肃兰州７３００４６） 摘要：隧洞不良地质段的施工是影响隧洞进度和质量的关键工序，如何按期保质穿过不良地质段是隧洞施工中的一大难 题，为了保证不良地质段的施工安全、改善围岩受力结构，Ｉ临时支护是隧洞施工中常采用的一种措施。 关键词：不良地质段；钢拱架支护；锚杆支护；隧洞钢筋网安设；管棚法 中图分类号：ＴＶ５ ５４文献标识码：Ｂ文章编号：１ ００３—６９９７（２０１５）１６—０１ Ｏ８一Ｏ３ ｌ 工程概况 引洮供水一期工程一干渠延伸工程总长２５．３８ ｋｍ，其中 新建输水隧洞ｌ３座总长１８．５５ ｋｍ，暗渠１５段总长２．５６ ｋｍ， 渡槽２座总长０．１２ ｋｍ，倒虹吸３座总长３．０５ ｋｍ。本标段工 程概况本标段包括隧洞２条，隧洞总长３ ６１２ ｍ；倒虹吸 及断层破碎带，由于Ⅳ、Ｖ类围岩自稳能力差，需要提高初期 支护的强度，采用钢拱架可承受开挖时引起的松动压力，抑 制围岩大的变形，增强支护抗力。钢拱架在洞外按设计加工 成型，洞内安装在锚杆挂网施工之后进行。钢拱架与定位钢 筋焊接，钢拱架在洞外钢构件厂加工前，应先将加工场地用 Ｃ１５砼硬化，按设计放出加工大样，型钢按加工大样分节用 冷弯机冷压成形，节与节之间通过１５ ｍＩＩｌ钢板用螺栓连接。 ２ １７９ ｍ；暗渠３９ ｍ。隧洞洞身断面采用隧洞设计横断面形式 为圆拱直墙型（城门洞型），净断面尺寸为１．３ ｍ×１．９ ｍ（Ｂ× Ｈ），顶拱半径Ｒ＝０．６５ ｍ。 加工成的钢拱架要求尺寸准确，且在运入洞内安装前，进行 试拼装。 ３．２现场制作加工 ２ 工程地质特点 本标段隧洞围岩有第四系冲洪积粉质壤土层、第三系砂 岩层、第四系离石黄土层、第四系中粉质壤土层。隧洞地质情 况复杂，部分地段存在地下水，洞室易发生变形、坍塌和涌水 等不良地质灾害，特殊和不良地质条件。施工难度取决于断 钢拱架应按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。先 将加工场地用Ｃ１５处硬化，按设计放出加工大样。放样时根 据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。将钢拱架 制作成形，要求尺寸准确。钢拱架加工后进行试拼，允许误差 为：ａ．沿隧洞周边轮廓误差不应大于３ ｃｍ．ｂ．钢拱架由顶拱， 边墙两个单元钢构件拼装而成。各单元用螺栓连接。螺栓孔 眼中心间误差不超过±０．５ ｅｍ；ｃ．钢拱架平放时，平面翘曲应 小于±２ ｃｍ。 层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层本身的 活动性以及隧洞轴线和断层构造线方向的组合关系。此外， 取决于施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施 工技术措施是否得当等，均有很大关系。主要采取施工方法 有：钢拱架支护、锚杆支护、隧洞钢筋网安设、管棚法施工，具 体施工工艺详述如下： ３．３钢拱架架设工艺要求 一３ 隧洞钢拱架施工方法 ３．１施工程序 是为保证钢拱架置于稳固的地基上，施工中在钢拱架 基脚部位预留０．１５～０．２ｍ原地基；架立钢拱架时挖糟就位， 软弱地段在钢拱架基脚处设槽钢以增加基底承载力。二是钢 钢拱架主要用在洞内地质条件较差、易发生塌方的围岩 作者简介：宣学丽（１９８４－），女，甘肃靖远人，助理工程师，主要从事水利水电工程施工管理工作。 １０８农业科长与 信．龟、 ２０１５年第１６期ｒ总第４６５ 水利水电建设 拱架平面应垂直于隧洞中线，其倾斜度不大于２０度。钢拱架 的任何部位偏离铅垂面不应大干５ ｃｍ。三是钢拱架按设计位置 安设，在安设过程中当钢拱架和初喷层之间有较大间隙时应设 垫块，使钢拱架与围岩溅垫块艟触间距不应大于５０ ｍｍ。四是 为增强钢拱架的整体稳定性，将钢拱架与锚杆焊接在一起。 沿钢拱架设直径为０２５ ｍｍ的纵向连接钢筋，并按环向间距 １ ｉｎ设置。五是为使钢拱架准确定位，钢拱架架设前均需预先 打设定位系筋。系筋一端与钢拱架焊接在一起，另一端锚入 围岩中０．５～１ ｍ并用砂浆锚固，当钢拱架架设处有锚杆时尽 量利用锚杆定位。六是钢拱架连接接头要连接牢固。拱脚部 位易发生塑性剪切破坏，故该部位接头除剪拉外，还应四面 帮焊，确保接头的刚度和强度。 ４ 隧洞支护锚杆施工方法 ４．１施工方法 ４．１．１ 注浆锚杆注浆锚杆采用气腿式风钻和煤电钻成 孔，孔径大于５０ ｍｍ。每一孔位的开孔偏差不大于１０ ｃｍ，孔 深偏差值不大于５ ｃｌｎ，孔内的岩粉和积水必须清除干净。锚 杆安设采用“先安锚杆后注浆”的程序进行，先将锚杆放人孔 内临时固定，然后用注浆器将１：０．３８的纯水泥浆注入孔内， 注满后临时将孔口堵塞，水泥浆终凝后，将孔口用砂浆填满。 ４．１．２水泥基药卷锚杆水泥基药卷锚杆采用“先装药卷 后安锚杆”的程序进行，待锚杆孑Ｌ钻好后，先将水泥基药卷放 入水中充分浸泡（但不能过泡，大约５ ｍｉｎ左右），然后将药卷 装入孔内，药卷装满后迅速将锚杆用大锤或风锤钉人孔内， 锚杆完全装入后用溢出孔外的水泥基药浆封口即可。锚杆施 工，利用自制简易平台架人工手持风钻打设锚杆孔，工作面 拌和砂浆，锚杆注浆机灌浆，人工安装锚杆。 ４．２施工技术措施 锚杆的形状、灌浆孔的位置、直径和深度按设计要求执 行；每个钻孔的直径不小于锚杆直径的１．５倍；对灌浆孔进行 彻底的冲洗，然后用浆液彻底填实，保证灌浆的密实度；在浆 液初凝前将锚杆用力压至孔的底部，在条件允许的情况下， 进行轻微的振动和锤打。待注浆终凝之后，对锚杆按监理的 指示进行拉拔试验。施工时由测量人员按设计要求在工作面 布眼后进行钻孔，钻至规定深度后，用高压风吹孔，清除孔内 碎屑、积水。用注浆泵向孔灌入孔深２／３的水泥砂浆，注浆管 插至距孔底５—１０ ｃｍ处，随浆液注入缓慢均匀地拔出，并及 时用止浆塞或水泥纸堵住孔口，以免浆液溢出。然后打入锚 ｓｈｕｉｌｉｓｈｕｉｄｉａｎｊｉａｎｓｈｅ 杆，孔口不满部分补灌，再用砂浆将孔口抹平。 ５ 隧洞钢筋网安设施工方法 ５．１施工方法 钢筋网片按设计的钢筋规格及网格尺寸在洞外钢筋加 工厂加工成形，在加工前，必须对钢筋进行校直、除锈及油污 等，确保施工质量，在网片堆放和运输中必须平放或立放，以 确保网片不变形。钢筋网在系统锚杆施工后挂设，在挂设时， 网片根据初喷砼面的实际起伏铺设，确保钢筋网与被支护岩 面密贴。钢筋网连接处及钢筋网与锚杆连接用铅丝绑扎或点 焊在一起，使钢筋网在喷射砼时不易晃动。 ５．２施工技术措施 钢筋网制作时其末端各方向定型的间距不少于１００ ｍｍ。钢 筋网使用前清除锈蚀。钢筋网用表面锚杆牢固地固定，并用 混凝土块衬垫在钢筋和岩石之间，以保证钢筋和岩面之间保 持３０—５０ ｍｍ的间隙。网片宽度根据锚杆布置情况确定，将钢 筋网焊接在锚杆上。 ６ 隧洞管棚施工方法 ６．１超前小导管注浆 ６．１．１ 工作原理沿隧洞开挖轮廓线向前以７．５。的角度， 打入管壁带小孔的导管，并以一定的压力向管内注起胶结作 用的浆液的施工方法（通常注浆压力为０．５～１．０ Ｍｐａ）待浆液 凝固后，隧洞周围的岩体得到预加固，并形成具有一定厚度 的加固圈，加固层起到超前预支护作用。同时，浆液填充空 隙，阻隔了地下水向隧道渗流的通道，起到堵水、隔水的作 用，在其保护下，安全地进行开挖作业。 ６．１．２注浆材料的选择水泥浆液具有凝胶固结强度高、 工艺简单、造价低等优点，但凝胶速度慢，注浆历时长，浆液 易流失，且受地层可灌注性。水泥一水玻璃双液混合浆 液只要配比适当，充分混合，其凝胶时间很短（为１ ｍｉｎ左 右），并可保持相当的强度。 ６．１．３注浆施工方法 ６．１．３．１浆孔布置及主要注浆参数的选定。注浆孑Ｌ沿隧洞顶拱 开挖轮摩 线（或略开外）周边等距离布置，单排孔，孔距４０ ｃｍ， 孔径３２ ｍｍ，外倾角７．５。。当涌水量大或围岩特别松软时， 为确保注浆效果及围岩稳定，必要时需增设外圈补强注浆 孔，孔深１．５ ｍ，孔径３２ ｍｍ。间距约６０ ｃｍ，与主注浆孔距约 ３０ ｃｍ，外倾角７．５。；为降低注浆压力，在拱顶和两侧拱脚附 近可布置外周排水减压孔，孔深及孔径与注浆孔相同，倾角 好 龆 参 科杖与 ８ ｇ％ ≈ｉ＾ｉｎ 信息１０９ ｛ 水利水电建设 ２０１５年第ｌ６期（总第４６５期 ５。～１０。；在掌子面中心附近布设水平地质探察孑Ｌ １个，孔 深５～８ ｉｎ，孔径７５ ｍｍ。注浆顺序采取自拱顶向两边间隔作 业的方式，每隔１段，一次注完。注浆压力采用１．０ ＭＰ。注浆 扩散半径为２ｍ。 ６．１．３．５注浆工艺。注浆前要做好制浆以及连接管路的检查 准备工作。注浆压力和注入量的控制：在注浆过程中，其压力 和流量的变化可分三个阶段。初始阶段即浆液流动扩散阶 段，压力迅速由零上升到０．７ ＭＰａ左右，浆液注入量亦由大逐 渐减小；充填阶段：此阶段的注浆压力由大变小，注浆速度也 有所降低；凝胶脱水阶段：随着裂隙、孔隙和空洞全部充塞完 毕，吸浆量逐渐降至结束标准。 ６．２管棚支护 ６．１．３．２立钢拱架、喷射砼封闭掌子面。拱架型号为Ｉ１０ａ工 字钢，顶拱部位腹板中设有按上述规格预先钻好的孔眼。为 使掌子面围岩稳定和承受注浆压力，防止浆液倒流，用厚 １５ ｃｍ喷射砼进行全封闭。兼起止浆墙作用，同时完成挂钢筋 网、喷砼等一次支护。 ６．１．３．３钻注浆孔。使用ＹＴ－２８风动凿岩机，按上述注浆扎 管棚支护即为锚喷支护＋拱架支护＋管棚，喷锚总厚度 １５ ａｍ，锚杆间距调整０．８ ｍ×０．８ ｍ。管棚采用短导管工字钢 支护方式，导管沿洞轴线方向设置，采用ＤＮ４０钢管，上打钻 布置、孔深及倾斜角要求。钻杆穿过钢拱架预设的孔眼钻进。 补强注浆孔、排水孔等．与注浆孔的钻进相同。 灌浆孔，长３．０ ｍ，导管上仰倾角７．５ｏ。管棚以紧靠开挖面的 钢架为支点，打入ＤＮ４０钢管，形成管棚支护环，再进行开挖。 钻孔、清孔：用凿岩机（或煤电钻）造孔，高压风管将钻孔清理 干净。安装：人工配合钻机将钢管打人孔眼中。支护参数：管 棚设置于拱顶１８０。度范围内，采用ＤＮ４０钢管，向外插角 ５。～１０。架设于钢架腹板，长Ｌ＝３ ｍ／根，环向间距为 ４０ ａｍ，纵向间距每３ ｍ一环，每环ｌ３根。 ６．１．３．４安装钢管管棚（注浆管）。注浆管采用３２ ｍｍ焊接钢 管。先将钢管截成所需的长度，前端做成锥形，然后在管周壁 上按等距离布置钻孔，安装钢管管棚。钻孔直径８～１２ ｍｍ， 纵向眼距４０ ｃｍ。在注浆孔口放入用麻丝胶泥制作的止浆柱 塞，然后把注浆管顶入孔内至规定深度，并使柱塞与孔壁挤 压紧密。孔口部分留出注浆管３０～４０ ａｍ，以便封堵孔口。边 钻孑Ｌ边安装，可防止塌孑Ｌ，同时引出一部分地下水。如此排列 的多个注浆管形同管棚，注浆后管棚与围岩固结在一起，提 高了顶拱围岩强度。补强注浆管结构及安装与主注浆管相 同。排水管等按常规设置。 ７ 结语 本施工方案充分考虑了本标段出现的各种复杂地质情 况，能满足隧洞施工过程中针对不同地质构造带的施工。 （鳊辑袁宗英） （上接第１ ０７页） 安装过程中精心管理科学施工保持良好的盾体姿态和管片 姿态、安装完成后回填灌浆及时到位、避免使用大推力、大扭矩 发生时，通过详细的统计、科学的处理方法、严格管理下的精心 施工，是能根除裂缝这一病害，将工程效益发挥到最大化。 的推进方式等措施能够将裂缝的发生概率降低到最小。当裂缝 参考文献 … 张才千．隧洞管片裂缝修补处理工艺Ⅱ】．甘肃农业，２０１３，ａＯ． ［２］ 刘丽萍．ＴＢＭ施工管片裂缝及接缝缺陷处理措施卟山西水利，２０１２，（３）． 【３］ 蒋增花．谈迭坂隧洞工程管片裂缝处理技术卟山西建筑，２０１４，（３６）． 【４】冯超，罗志鑫，刘林涛．大坂隧洞ＴＢＭ施工管片裂缝原因及处理措施 水利建设与管理，２００８，（４）． 【５］孟丽娟，郑亚平，夏世法，等．超长引水隧洞混凝土衬砌管片裂缝处理施工工艺Ｂ－］．中国建筑防水，２０１５，（４） 【６】孙胜利．水工ＴＢＭ隧洞衬砌管片的裂缝分析及处理Ｕ］．浙江水利水电专科学校学报，２０１３，（３）． （编辑袁宗英） １ １０农 科咎 与 冬 ；
