初期支护施工技术在高速公路隧道的应用

黄世伟

【摘要】高速公路隧道施工最重要的原则就是保护好围岩，想方设法加强围岩自稳的能力。施工所采取的一切措施，都是围绕这个目的来进行的。保护围岩过程中首先要把隧道施工中对围岩的损伤程度降到最小，其次要加强初期支护施工，从而提高围岩的自稳能力。就这两方面而言，及时支护是隧道施工成败的关键。本文重点研究初期支护施工技术在黄土隧道中的应用。

【关键词】初期支护；黄土隧道；应用

引言

隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，称为初期支护。初期支护是为了保护围岩，是隧道施工中重要的安全稳定措施。初期支护分为锚杆和喷射砼两种方式，必要时采用钢纤维喷射砼或者配合使用钢筋网、钢架或采用辅助施工措施和锚喷支护相结合的支护。下面以黄土隧道的案例来具体分析。

一、施工前期准备工作

首先，隧道初期支护施工方案通过审批；其次，确保开挖轮廓、坐标、净空等符合设计要求，保证现场实际围岩与设计相符；最后，人工，材料，机械的合理配置。综上，前期准备工作已完成，具备了初期支护施工的条件。

二、工程概况和地质条件

2.1工程概况

2.1.1工程位置

黄陵至延安高速公路扩能工程为西安至延安高速公路扩能工程的重要组成路段，本项目线路起于甘泉县东沟乡乔庄，与拟建黄陵至甘泉段高速公路终点相接。终点位于安塞县沿河湾镇南侧，与既有包茂高速和拟建延延高速以枢纽立交相接。

2.1.2工程范围

隧道4078m/1座，其中左洞长1975m，右洞长2103m。隧道为骆驼峁隧道，是整个项目的控制性工程，骆驼峁隧道设计概况见下表：

2.1.3周边环境

本工程自安塞县高桥镇驸马沟，以隧道形式穿越骆驼峁山梁，止于宝塔区枣园镇韩家沟村，项目起止点往来需从延安城区绕行，相距约35km，隧道进出口施工困难。

2.2地质条件

2.2.1地层岩性；地质构造

根据工程地质分区原则，本标段划分为河谷阶地区、黄土梁峁沟壑区和黄土山脊去三大工程地址区；地质主要为老黄土、粉质粘土、第三系粘土及侏罗系强风化砂岩。

（1）拟建公路工程位于黃土高原区，自然条件较恶劣，生态环境较脆弱，在施工过程中应尽量减少对原有地形的破坏，并采取有效措施，避免对原有的地表植被的破坏。

（2）河谷区冲洪积、一级阶地亚区黄土状土：沿沟谷、河谷漫滩及一级阶地呈带状分布，主要集中于第四系全新统，软弱土发育，地基土工程性能较差；沟壑区斜坡松散堆积物亚区黄土状土，沿沟谷两侧呈单体分布，主要为崩坡及滑体土，地基土工程性能较差。

（3）线路主要沿河谷、沟谷底部布设，冲洪积普遍较薄，下伏基岩主要为砂岩，承载力较高，岩性稳定，水平构造，桥梁基础较好，适宜作嵌岩桩。

（4）沿线发育大量滑坡等不良地质，地质灾害较严重，应对影响公路建设的滑坡有一定治理措施。

（5）线路所在区断裂构造不发育，未发现区域性断裂通过。

（6）隧道土体呈松软结构，强风化岩体呈碎裂状结构，稳定性差，隧道开挖易产生坍塌，侧壁小坍塌，处置不当会出现大坍塌；洞室埋藏较浅段，易出现地表下沉，甚至塌至地表；对隧道浅埋段，做好超前地质预报，对洞室上部冲沟发育并距洞室距离小于15m，应对上部土体换填夯实，以防止隧道洞室开挖过程而出现的坍塌甚至冒顶。

2.2.2水文条件

地表水：本标段受黄土高原地区气候和水土流失严重影响，标段内河流具有暴涨暴跌的特点，河水含泥沙量大，夏、秋季降雨量较大，水文特点是河流均属于雨源型，表现在径流量的变化与降雨量的一致性。地表径流的形式主要集中在降雨量丰富的5～10月，径流量约占全年80%左右。10月至翌年4月降雨量稀少，蒸发量和水土流失量大于降水量，这时期的径流量可视为基流量，主要由地下水溢流补给。

地下水：根据含水层组岩性及地下水在介质中的赋存状态，本标段地下水类型为第四系潜水、基岩裂隙水，洞室用水量不大，富水性弱。

三、锚喷施工技术

1、锚杆施工

锚杆是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。锚杆的支护效应一般认为有以下几种：支承围岩；加固围岩；提高层间摩组力，形成“组合梁”；“悬吊”作用。

锚杆的具体施工过程：

第一步：根据设计要求和围岩情况，定出孔位，做出标记（打红点），在进行锚杆孔的施工。第二步：锚杆的钻孔轴线应符合设计要求，对于长大隧道，为保证拱顶锚杆的钻孔轴线，要采用多臂钻孔台车进行施工。第三步：逐孔检查锚杆孔深。第四步：对锚杆加工、锚杆安装施工注浆作业要进行全过程的旁站。第五步：做好隐蔽工程施工记录。

2、喷射混凝土术

喷射混凝土施工具有四要素：强度（有足够的强度，特别是初期强度）、厚度（要确保附着层的厚度，或者使喷射面光滑）、附着（与围岩牢固附着成为一体，互相间能够传递力合变形）、密实（附着层密实、均质、耐久）。混合料配合比应增大混凝土与岩石的粘结力；混合料应搅拌均匀，随拌随用；应采用湿喷工艺；喷射机应选用密封性良好，输料连续均匀的：操作应符合标准。

3、钢筋网施工技术

钢筋使用前应先除锈；钢筋网应随喷面的起伏铺设，与受损喷面的间隙一般不小于3cm，钢筋网最小覆盖厚度为2cm；钢筋网应与锚杆或其它固定装置连接牢固，在喷射混凝土时不晃动。

4、钢支撑施工

钢支撑尺寸应符合设计要求；钢架的设计强度，应保证能单独承受2cm～4cm高的松动岩柱重力，其形状与开挖断面相适应。钢支撑之间必须采用纵向链接筋连接，拱脚必须放在牢固的基础上，钢支撑与围岩应尽量靠近，但应留2cm～3cm间隙作保护层。钢支撑应垂直于隧道中线，上下、左右允许偏差5cm，钢架倾斜度应小于2度，拱脚标不足时，不得用土、石回填，应设置钢板调整，必要时可用混凝土加固基底，拱脚高度应低于上半断面底线15cm～20cm。

四、结论

隧道在施工的过程中，隧道初期支护可以保护围岩的作用，它可以及时封闭围岩，避免围岩因为长时间的裸露，受水、空气等影响发生风化、水化而发生坍塌。隧道初期支护是确保施工安全的关键，它能充分发挥围岩自身的承载能力，并与二次衬砌共同形成结构承担荷载。因此，注重初期支护施工技术在高速公路隧道中的应用至关重要，必须加强初期支护。最后，本文权当抛砖引玉之用。

参考文献：

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[2]杨静.隧道初期支护技术探讨[J].科技信息，2006，27（07）：31～33

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