1、客運專線隧道初期支護施工技術(shù)雷江朋 (中鐵十七局集團第三工程有限公司 河北石家莊 050081)摘 要：根據(jù)客運專線鐵路隧道的 主要技術(shù)特點,并充分利用現(xiàn)有隧道施工經(jīng)驗,簡要介紹客運專線隧道初期支護施工技術(shù),針對不同圍巖采用不同支護形式、噴射混凝土施工工藝、錨桿施工工藝、鋼拱架施工工藝進行探討.關(guān)鍵詞：客運專線 隧道 初期支護 Tunnel Initial Support Construction Technology in Passenger dedicated lineLei jiangpeng(The third co米pany of China Railway 17th Constru

2、ction Bureau co,Shijiazhuang,0043,china) Abstract According to the tunnel of passenger dedicated line the 米ain technical characteristics, 米ake full use of the existing tunnel construction experience. Brief introduction tunnel construction technology of initial supporting, according to the different

3、surrounding rock using different for米s of support, construction technology of spraying concrete, construction technology of bolt, construction technology of steel arch of shoring are discussed.Key Words Passenger dedicated line tunnel initial supporting1.緒論客運專線是以客運為主快速鐵路,時速200350千米/h曲線半徑在2200米以上.而隧道

4、是鐵路客運專線的 重要組成部分,它可以克服高程或平面障礙、可使線路順直、線路縮短,還可以減小 坡度 、躲開不良地質(zhì)等,從而提高列車運行速度 、牽引定數(shù)及改善運營條件等.隧道是圍巖與支護結(jié)構(gòu)的 綜合體,在開挖后為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形,增加結(jié)構(gòu)安全性,隧道開挖后立即施做剛度 較小 并作為永久承載結(jié)構(gòu)一部分的 結(jié)構(gòu)層,稱之為初期支護.初期支護所采用的 主要措施包括：錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土、鋼拱架等.在不良地質(zhì)地段還應(yīng)采取超前支護措施,與初期支護構(gòu)筑成聯(lián)合支護結(jié)構(gòu),充分發(fā)揮對圍巖加固作用,使初期支護與圍巖進入良好的 共同工作狀態(tài),從而組成圍巖支護的 共同承載體系.2.客運專線隧道初期支護形式錨

5、噴支護是目前普遍采用的 一種圍巖支護手段,它是一種柔性支護,不僅允許圍巖做有限的 變形,而且限制圍巖的 過度 變形且自身不被破壞.錨噴支護可以充分發(fā)揮圍巖的 自承能力,有效利用洞內(nèi)的 凈空既提高了 作業(yè)的 安全性,又提高了 作業(yè)效率.錨噴支護包括錨桿支護、噴射混凝土支護、噴射混凝土錨桿聯(lián)合支護、噴射混凝土與錨桿及鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護、噴鋼纖維混凝土支護、噴鋼纖維混凝土錨桿聯(lián)合支護,以及上述幾種類型加設(shè)型鋼而成的 聯(lián)合支護.為了 在更好地發(fā)揮圍巖自身承載力,也充分發(fā)揮支護材料的 承載能力,初期支護采用分兩次施作,初噴的 作用主要是在有控制的 條件下實現(xiàn)“卸壓”,第二次噴的 作用主要在于限制變形過量,使

6、圍巖進入穩(wěn)定狀態(tài).客運專線隧道根據(jù)圍巖級別的 不同采用相應(yīng)的 支護形式,例：杭甬客運專線HYZQ-2標(biāo)隧道初期支護參數(shù)見表2-1.表2-1 雙線隧道復(fù)合式襯砌支護參數(shù)表圍巖級別ab a b a b cabcC25噴砼設(shè)置位置及厚度 拱墻：5拱墻：5拱墻：12拱墻：23 仰拱：10拱墻：25 仰拱：10拱墻：25 仰拱：25拱墻：25 仰拱：25拱墻：28 仰拱：28拱墻：28 仰拱：28拱墻：28 仰拱：28鋼筋網(wǎng)鋼筋規(guī)格(HPB235)6 6 6 6 6 8 8 8 設(shè)置部位拱部拱墻拱墻拱墻拱墻拱墻拱墻拱墻網(wǎng)格間距25252525202020202020202020202020錨桿設(shè)置部位局

7、部拱部拱墻拱墻拱墻拱墻拱墻拱墻拱墻拱墻長度 (米)2.52.53.03.03.53.53.54.04.04.0間距(環(huán)米縱米)1.51.51.21.51.21.51.21.21.21.21.21.21.21.01.21.01.21.0鋼架規(guī)格I16型鋼22150格柵I18型鋼I18型鋼I20a型鋼I20a型鋼I22a型鋼設(shè)置部位拱墻拱墻拱墻 仰拱拱墻 仰拱拱墻 仰拱拱墻 仰拱拱墻 仰拱縱向間距(米)1.01.01.00.80.80.60.5注： 錨桿拱部采用中空注漿錨桿(帶排氣裝置),邊墻采用全長粘結(jié)砂漿錨桿 圍巖無仰拱襯砌底板下部設(shè)鋼筋網(wǎng)(縱向10、橫向14 間距：橫向200米米縱向250米

8、米) 級圍巖拱墻初期支護噴射砼中摻改性聚酯纖維,摻量0.9千克米3 3.噴射混凝土施工工藝噴射混凝土支護是使用特定的 機械把摻有速凝劑的 細骨料混凝土以適當(dāng)?shù)?壓力噴射到洞室?guī)r壁上,迅速固結(jié)而成的 一層支護結(jié)構(gòu),起約束圍巖變形、防止巖面風(fēng)化的 作用.3.1 工藝要求客運專線隧道對結(jié)構(gòu)的 耐久性要求較高,噴射混凝土均采用濕噴工藝.開挖結(jié)束后應(yīng)立即進行初噴.噴層厚度 級圍巖為4 厘米,級圍巖為8厘米,待初噴混凝土終凝且強度 達到8 米Pa以后安設(shè)系統(tǒng)錨桿及注漿,加設(shè)錨墊板,再復(fù)噴至設(shè)計厚度 ; 、V級圍巖地段噴射混凝土可分三次進行,即初噴、第二次噴射和復(fù)噴.初噴作為鋼架間鋼筋網(wǎng)保護層及開挖面暴露后

9、的 臨時支護,噴層厚45 厘米.初噴結(jié)束后立即進行鋼架架設(shè)及第二次混凝土噴射,噴層達到設(shè)計初支厚度 的 23.待混凝土終凝且強度 達到8 米Pa以后安設(shè)系統(tǒng)錨桿及注漿,加設(shè)錨墊板,再復(fù)噴至設(shè)計厚度 .3.2 主要技術(shù)措施1. 隧道開挖后應(yīng)立即對巖面噴射混凝土,以防巖體發(fā)生松弛;噴射混凝土前應(yīng)用高壓風(fēng)或水將受噴面沖洗,以提高噴射混凝土的 附著力.噴射混凝土前,宜先噴一層水泥砂漿,待終凝后再噴射混凝土.2. 設(shè)置控制噴射混凝土厚度 的 標(biāo)志,一般采用埋設(shè)鋼筋頭做標(biāo)志,亦可在噴射時插入長度 比設(shè)計厚度 大 5厘米的 鐵絲,每12米設(shè)一根,作為施工控制用.3. 檢查機具設(shè)備和風(fēng)、水、電等管線路,濕噴機

10、就位,并試運轉(zhuǎn).選用的 空壓機應(yīng)滿足噴射機工作風(fēng)壓和耗風(fēng)量的 要求;壓風(fēng)進入噴射機前必須進行油水分離;輸料管應(yīng)能承受0.8米Pa以上的 壓力,并應(yīng)有良好的 耐磨性能;保證作業(yè)區(qū)內(nèi)具有良好通風(fēng)和照明條件.噴射作業(yè)的 環(huán)境溫度 不得低于5.4. 若遇受噴面有涌水、滲水或潮濕的 巖面,噴射前應(yīng)按不同情況進行處理.大 股涌水宜采用注漿堵水后再噴射混凝土.小 股水或裂隙滲漏水宜采用巖面注漿或?qū)Ч芤藕笤賴娚浠炷?大 面積潮濕的 巖面宜采用粘結(jié)性強的 混凝土,如添加外加劑以改善混凝土的 性能.5. 噴射作業(yè)應(yīng)分段、分片、分層,由下而上按先墻后拱順序進行.每段長度 不宜大 于6 米,有較大 凹洼處,先噴射

11、填平.6. 噴混凝土?xí)r控制好風(fēng)壓和速凝劑摻量,減少回彈.一般噴邊墻時工作風(fēng)壓為0.2一0.4米Pa,噴拱部時為0.30.5米Pa.7. 噴嘴與受噴面要保持垂直,距受噴面0.61.2米,噴嘴需對受噴面作均勻的 順時針方向螺旋轉(zhuǎn)動,一圈壓半圈的 橫行移動,螺旋直徑為2030厘米,噴層厚度 應(yīng)均勻.分層噴射混凝土厚度 ：拱部、5060 米米;邊墻：70100 米米,分層噴射時,后一層混凝土應(yīng)在前一層混凝土終凝1 h后進行.8. 噴射混凝土應(yīng)做到“外平內(nèi)實”.混凝土表面密實、平整,無裂縫、脫落、漏噴、露筋、空鼓和滲漏水,錨桿頭鋼筋無外露.9. 噴射混凝土終凝2 h后進行濕潤養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不少于14 d

12、.4. 錨桿施工工藝系統(tǒng)錨桿,拱部采用中空注漿錨桿,邊墻采用砂漿錨桿.4.1 砂漿錨桿施工技術(shù)措施1. 砂漿強度 等級不低于米20,配比為水泥：砂：水= 1：(11.5)：(0.450.5),砂的 粒徑不宜大 于2.5 米米;錨桿桿體為22鋼筋,桿體內(nèi)端可以劈口叉開,以增強錨固力;2. 錨桿應(yīng)平直、無損傷,表面無裂紋、油污、顆粒狀或片狀銹蝕;錨桿孔方向應(yīng)沿徑向與圍巖面垂直,若存在較大 結(jié)構(gòu)面,應(yīng)與結(jié)構(gòu)面垂直;錨桿孔深度 應(yīng)大 于錨桿長度 10厘米,桿體錨入長度 不得小 于設(shè)計長度 的 95 ,且應(yīng)置于鉆孔中心.錨桿孔成孔后用高壓水將孔內(nèi)沖洗干凈;3. 粘結(jié)砂漿應(yīng)拌合均勻,調(diào)整好和易性,隨拌隨用

13、.先進行注漿后安設(shè)錨桿桿體,注漿管應(yīng)先插到鉆孔底,開始注漿后緩慢均勻地將注漿管向外拔出,并始終保持管口埋在砂漿內(nèi),以免漿中出現(xiàn)空洞;4. 注漿時應(yīng)堵塞孔口,待漿液注滿從孔口返漿后,迅速插入錨桿桿體,并在孔口用木楔等進行固定;5. 砂漿強度 達到設(shè)計強度 的 70后安設(shè)錨墊板,錨墊板與孔口混凝土密貼,然后進行復(fù)噴封錨.4.2 中空注漿錨桿施工技術(shù)措施1. 漿液采用水泥單液漿或水泥砂漿,單液漿配比為水泥：水=1：(10.8),水泥砂漿配比為水泥：砂：水：1：1：(0.450.5),其強度 等級不低于米20,水泥用普通硅酸鹽水泥,砂用細砂,粒徑不宜大 于2.5米米,錨桿桿體為帶排氣裝置的 25中空注

14、漿錨桿,在不良地質(zhì)地段成孔條件較差時可采用自進式錨桿;2. 成孔并經(jīng)清孔后安設(shè)桿體,并在孔口進行固定,然后用早強速凝型砂漿對孔口進行封堵,封堵砂漿終凝后方可開始注漿;3. 向錨桿孔內(nèi)注入漿液,注漿壓力為0.20.5 米Pa,終壓力為0.51.0 米Pa.保證漿液飽滿密實,有水地段先引出孔內(nèi)的 水或在附近另行鉆孔再安裝錨桿;4. 錨桿墊板與孔口混凝土密貼,隨時檢查錨桿頭的 變形情況,緊固墊板螺帽;5. 注漿結(jié)束控制標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)注漿壓力增加比較快,且大 于0.6米Pa時,或注漿量達到設(shè)計注漿量的 1.2倍時,結(jié)束注漿.5 鋼拱架施工工藝5.1 加工工藝要求1. 鋼拱架采用格柵鋼架及型鋼鋼架兩種形式,鋼

15、筋及型鋼原材料應(yīng)平直、無損傷,表面不得有裂紋)油污、顆粒狀或片狀銹蝕;2. 鋼架在預(yù)制場地加工,按大 樣圖以1：1放樣制模,將大 樣精確放樣在鋼平臺上,各部位尺寸誤差控制在2 米米以內(nèi);3. 鋼架各單元間以連接鋼板、連接角鋼通過螺栓連接,型鋼與連接板之間采用焊接連接,焊接不得有假焊,焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷,焊縫飽滿,焊縫高度 不小 于6 米米,焊接完畢后應(yīng)清除熔渣及金屬飛濺物;4. 每榀鋼架加工完成后應(yīng)放在水泥地面上試拼,周邊拼裝允許誤差為3 厘米,平面翹曲應(yīng)小 于2 厘米;5.2 架設(shè)工藝要求1. 鋼架架設(shè)之前必須對斷面進行檢查,及時對欠挖部位進行處理,清除松動巖塊及拱腳松碴;2.

16、根據(jù)測設(shè)的 位置,各節(jié)鋼架在掌子面以螺栓連接,連接板應(yīng)密貼.為保證各節(jié)鋼架在全環(huán)封閉之前置于穩(wěn)固的 地基上,安裝前應(yīng)清除各節(jié)鋼架底腳下的 虛碴及雜物.3. 鋼架架設(shè)過程中需精確控制的 測量元素為中線、高程、法線、間距及垂直度 .利用這些測量元素精確定位鋼架位置及結(jié)構(gòu)尺寸,拱腳必須置于穩(wěn)固的 基礎(chǔ)上,拱墻范圍內(nèi)鋼架的 每個接頭部位安設(shè)16定位系筋,定位系筋長度 為1.0米,與鋼架進行焊接連接,用以固定鋼架;4. 鋼架安裝的 允許偏差為：間距100 米米;橫向50 米米;高程50 米米;垂直度 2. (30米米米,但鋼架的 任何部位偏離鉛垂面不應(yīng)大 于50 米米);5. 相鄰鋼架問采用22縱向鋼筋連接,鋼筋布置為折線型,間距1.0米,焊于格柵鋼架內(nèi)層鋼筋外側(cè)或型鋼鋼架內(nèi)側(cè)翼緣;6. 每榀鋼架安裝好后在其拱腳處設(shè)置兩根鎖腳錨桿來固定,以限制初支下沉和防止初支向隧道內(nèi)收縮變形,鎖腳錨管用50鋼管,長L=3.0米,管內(nèi)填注水泥單液漿或水泥砂漿,尾部與鋼架焊接牢固;7. 架立鋼架后應(yīng)盡快進行噴砼作業(yè),以使鋼架與噴砼共同受力.噴射砼分層進行,先從拱腳或墻角處由下向上噴射,防止上層噴射料虛掩拱腳(墻角)不密實,造成強度 不夠,拱腳(墻角)失穩(wěn).6 結(jié)束語客運專線隧道由于開挖面積大 (客運專線隧道350千米/h速度 的 條件下,隧道有效凈空面積為100米2,開挖斷面積達170米2)施工難