浅谈厦深铁路莲花山隧道初期支护施工

王宁

摘要：本文结合厦深铁路莲花山隧道施工实践，就长大隧道超前初期支护施工关键工序的技术控制进行了简要阐述。

关键词：长大隧道；初期支护；关键工序；技术控制

中铁十九局集团第三工程有限公司施工的厦深铁路莲花山隧道全长7648m，最大埋深245m，属低山丘陵地貌，地表起伏较大。隧道围岩总体较好，在断层破碎带及其影响带范围内节理裂隙发育，为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。隧区地表水常年有水，水质对混凝土具弱硫酸型酸性侵蚀，隧区地下水较发育，沟槽中地下水稳定水位1～5m。

隧道初期支护由挂钢筋网、喷射混凝土、锚杆、格栅钢架、中空注浆锚杆组成。施工程序：超前地质预报→开挖→初喷混凝土→施工放样→安装钢架及挂钢筋网→是否符合标准→施作系统锚杆→喷射混凝土达到设计厚→监控量测→反馈、调整确定支护参数

1 砂浆锚杆

砂浆锚杆施工工艺：施工准备→钻孔→吹洗→检验→插入锚杆和排气管→注浆→安装垫板螺帽→锚杆抗拔力检查→验收

锚杆制作：砂浆锚杆采用螺纹钢筋制作，长度根据围岩状况及设计确定。

钻孔：使用锚杆台车钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保证锚杆的方向、深度和间距，孔位偏差≤100mm。注浆锚杆的钻孔孔径应大于锚杆直径，若采用先注浆后安装锚杆的程序施工，钻头直径应大于锚杆直径15mm以上；若采用先安装锚杆后注浆的程序施工，钻头直径应大于锚杆直径25mm以上。钻孔应圆而直，孔口岩石整平，并使岩面与钻孔方向垂直。

洗孔：钻完孔后，用高压风吹净孔内岩屑，并检查钻孔深度。

锚杆安装：将锚杆体送入孔内，直达孔底，锚杆尾端外露孔口10cm，以便和钢筋网进行焊接。

安装止浆塞：将止浆塞安装在锚杆尾端孔口部位。

压注水泥砂浆：砂浆锚杆压注水泥砂浆，采用注浆管将锚杆尾端与砂浆锚杆专用注浆泵连接，拱部、边墙采用双管排气法注浆，将内径Φ4～5mm，壁厚1～1.5mm的软塑料排气管同锚杆一起送入钻孔至孔底，并在孔外留1m左右的富余长度，然后将注浆管固定在孔口位置，并将孔口堵塞，在确认排气管畅通后，开始注浆，直到排气管不排气或溢出稀浆时停止，并将排气管拔出，待砂浆达到强度后安装垫板拧紧螺帽。

2 中空注浆锚杆

中空锚杆施工工艺：标出锚杆位置→钻进锚杆→安止浆塞→注浆→封锚杆口→清洗

中空锚杆施工钻孔使用锚杆台车钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直，钻孔直径φ42mm，钻孔深度大于锚杆设计长度10cm。

中空注浆锚杆施工程序如下：钻完孔后，用高压风吹净孔内岩屑；将锚头与锚杆端头组合，戴上垫片与螺母；将组合杆体送入孔内，直达孔底；将止浆塞穿入锚杆末端与孔口取平并与杆体固紧；锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母；采用锚杆专用注浆泵往中空锚杆内压注水泥浆，水泥浆的配合比为：1：0.4～0.5，注浆压力为0.2～0.5MPa。

3 喷射混凝土

根据设计要求和地质围岩状况，喷射混凝土分为：素喷、锚喷、格栅联合锚网喷，采用湿喷作业技术。

工艺流程为：混凝土拌和→筛网Ф10mm（→湿喷式混凝土喷射机（风压控制在0.45～0.7MPa）→速凝剂

混凝土喷射机安装调试好后，在料斗上安装振动筛（筛孔10mm），以避免超粒径骨料进入喷射机；喷射前首先要对岩面进行修整，清除松动岩块，对个别欠挖突出部分进行凿除、对个别超挖部分用喷射混凝土C25喷混补平；检查喷射机工作是否正常；要进行喷射试验，一切正常后进行混凝土喷射工作。

混凝土喷射送风之前先打开计量泵，以免高压混凝土拌合物堵塞速凝剂环喷射孔；送风后调整风压，控制在0.45～0.7MPa之间，若风压过小，粗骨料则冲不进砂浆层而脱落，风压过大将导致回弹量增大。可按混凝土回弹量大小、表面湿润易粘着力度来掌握。

喷射混凝土分二次完成，即初喷和复喷。喷射混凝土以湿喷为主，含水量较大地段采用潮喷工艺。

初喷在刷帮、找顶后进行，喷射混凝土厚度4～5cm，及早快速封闭围岩，放炮后由人工在渣堆上喷护。

复喷是在初喷混凝土层及加固后的围岩保护下，完成立拱架、挂网、锚杆工序的作业后进行的。采用湿喷工艺，由喷射机械手施工。喷射混凝土分段、分片、分层进行，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处安放导管将水排出。施喷时喷头与受喷面基本垂直，距离保持1.5～2.0m。设格栅钢架时，钢架与岩面之间的间隙用喷射混凝土充填密实，喷射顺序先下后上对称进行，先喷钢架与围岩之间空隙，后喷钢架之间，钢架应被喷射混凝土所覆盖，保护层不得小于4cm。喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。

一次喷射厚度控制在6cm以下，每段长度不超过6m，喷射回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。新喷射的混凝土按规定洒水养生。

回弹量的多少取决于混凝土的稠度、速凝剂的使用、喷射技术、骨料级配等多种因素。施工时要将边墙部分回弹率控制在15%以内，拱部回弹率控制在20%以下。

4 钢筋网施工

钢筋网按照设计要求加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块。钢筋网一般在初喷混凝土、锚杆完工之后安设，施工时运至工作面进行敷设，网片要紧贴初喷面，混凝土保护层厚度必须满足设计要求。网片与网片间、网片与锚杆间要焊接牢固。

钢筋必须经试验检测性能合格；使用前要作钢筋除锈和去污处理；钢筋网节点与锚杆间采用电焊焊接牢固，网片间用铁丝扎紧或焊接；钢筋网铺设随混凝土初喷面起伏，并与壁面接触密实；复喷混凝土后，将钢筋网完全覆盖，要有3～5cm厚保护层。

5 钢支撑施工

钢支撑主要有型钢拱架、格栅钢架两种形式。钢支撑施工工艺：初喷→中线标高测量→清除底脚浮渣→安装钢支撑→隐蔽工程检查验收→复喷混凝土

钢支撑在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位系筋、锚杆联接。钢支撑间设纵向连接筋，钢支撑间以喷混凝土填平。钢支撑拱脚安放在牢固的基础上，架立时垂直隧洞中线，当钢支撑和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷混凝土喷填。

钢支撑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混凝土硬化，按设计放出1：1的加工大样。施工中在钢支撑基脚部位预留0.15～0.2m原地基；架立钢支撑时挖槽就位，软弱围岩地段在钢支撑基脚处设锁脚锚杆和垫槽钢以增加基底承载力。

钢支撑平面垂直于隧洞中线，倾斜度不大于2°。钢支撑的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。两拱脚处和两边墙脚处加设锁脚锚杆，锁脚锚杆由2～4根锚杆组成。钢支撑按设计位置安设，安设过程中，当钢支撑和初喷层之间有较大间隙时设骑马垫块，钢支撑与围岩间隙不大于50mm。

将钢支撑与锚杆联接在一起。沿钢支撑设直径为ф22mm的纵向连接钢筋。

钢支撑架立后尽快喷混凝土，并将钢支撑全部覆盖，使钢支撑与喷混凝土共同受力。喷射混凝土先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。

6 结语

通过对以上关键工序进行了严格的技术控制，厦深铁路莲花山隧道初期支护施工合格率达100%，完全满足了设计要求。