隧洞工程开挖支护施工方法

阎倩倩

（新疆水利水电勘测设计研究院）

1 隧洞开挖施工方法

1.1 隧洞开挖断面的测量定位与钻孔

隧洞开挖开始之前，用红油漆在断面上标出炮眼位置。人工钻眼孔则根据标示出来的炮眼位置，利用自制凿岩台架再配合凿岩机械设备进行钻孔，现场要设有专人指挥，以保证炮眼底在同一平面上。钻孔作业非常重要，应做到以下两点：首先钻孔工人必须熟知炮眼的布置图，现场确定炮眼的位置，并且能够熟练地操作凿岩机械设备。钻孔要定人定岗，特别是周边孔钻工不宜频繁变动。

最后钻孔时，要保证炮眼的斜率深度符合钻爆设计规定要求。钻完孔后，现场施工人员应对照炮眼布置图进行检查，经检查不合格的炮眼要采取措施，重新钻眼合格后，方可进入下一道工序。

1.2 隧洞开挖断面的爆破

1.2.1 清孔

开挖断面的钻孔完成后，要进行清孔，清孔工人需用木制的炮钩将炮孔里的石屑刮出，再用直径小于炮眼的高压风管送入高压风将炮孔里的石屑吹出，将炮孔清理干净。

1.2.2 装药

炮孔清理干净经检查合格后，分组分片进行装药，装药按照自上而下的顺序进行，装药量按照爆破设计确定的装药量。电雷管装好后，把炮孔用炮泥进行堵孔，堵孔长度要大于40 cm，为了减少爆破中出现明火，最后需要进行封孔，封孔材料采用土炮泥，并充填饱满。

1.2.3 爆破

炮孔装好药后，进行起爆网路的联结，联结前，雷管的脚线与母线必须短路。起爆网路联结时，雷管的接头必须用绝缘胶布包好，并且严禁接地。雷管的接头母线必须要用专用母线，专用母线的架设必须距离高压线5 m 之外。起爆网路联结完成之后，需派专职人员采用专业设备检测起爆网络的电阻，将检测出来的数值与理论值进行比较，二者的差值在1%以内才能起爆，否则不能起爆。

爆破时要做好安全工作。起爆器严禁乱丢乱放，要派专人看管；爆破现场应有专人统一指挥，进行起爆；当遇到瞎炮时，应及时查明瞎炮的原因，采取正确的处理措施，以确保安全。

2 隧洞临时支护施工方法

隧洞断面开挖每循环完成后，为保证安全应及时进行临时支护，临时支护工序包括素喷混凝土、测量、打孔、锚杆、挂网及喷锚。支护前先进行锚杆的孔位测量放样，锚杆孔位测量必须做到准确定位，以保证锚杆受力均匀。打孔时，先设置标志杆，按标志杆做控制钻孔方位，以保证孔位角度准确。工人站在与开挖断面相适应的自制施工作业台车上，施工作业人员手持风枪按放样位置进行钻孔，钻孔完成后，检查孔深，孔深符合设计后进行清孔。然后打入锚杆，紧接着在钻杆尾部位置安上垫板并上紧螺帽。锚杆注浆时分两种情况，砂浆锚杆孔采用倒退式注浆，人工打入锚杆。

2.1 砂浆锚杆施工方法

2.1.1 钻孔清孔

砂浆锚杆分为系统锚杆与局部随机锚杆。系统锚杆在隧洞开挖和初喷素混凝土后打设，钻孔时特别要注意确保钻孔孔口岩面整平，钻孔方向与岩面保持垂直；局部随机锚杆钻孔的孔轴方向要确保与可能滑动面倾向的方向相反，梅花形布置且要保证其与滑动面的交角应＞70°。锚杆钻孔应采用风枪钻孔，钻头的直径大于锚杆直径15 mm左右。钻孔孔位偏差要控制在10 mm 以内，孔深偏差要控制在50 mm 以内。钻孔完成后，采用空压机送入高压风吹孔进行清理。

2.1.2 锚杆的锚固

锚杆的锚固采用“先注浆后安装锚杆”的顺序进行施工。锚杆埋设之前，应用高压水和高压风清孔，确保锚杆孔干净无残碴和积水。在此基础上，检查锚杆的孔深、孔位及孔径，并保证锚杆孔的方向和铅直度满足设计要求。此外还必须检查锚杆端头加工螺纹长度不短于10 cm，检查锚杆长度、钢材、直径等符合设计及规范的要求。锚杆埋设之前先注浆，注浆砂浆强度和配比需经试验选定，砂浆中应参膨胀及早强剂，以提高其早期强度，确保后续施工。注浆采用倒插式注浆法，待浆注满后快速插入锚杆，当锚杆插入长度达到埋设长度后用半干硬砂浆封实孔口，然后用楔子固定锚杆并安设垫板，最后上好螺帽进行固定。锚杆埋设完成后24 h以内不许悬挂重物及碰撞，24 h后，人工用工具拧紧螺母，确保垫板紧贴岩石。

2.2 中空注浆锚杆施工方法

2.2.1 中空注浆锚杆施工工序

隧道拱部一般都采用中空注浆锚杆，中空注浆锚杆施工工艺详见图1。

图1 中空注浆锚杆施工工艺图

2.2.2 中空注浆锚杆注浆

中空注浆锚杆注浆按常规施工工序进行。需要注意的是几种特殊情况：一是串浆；二是注浆中断；三是孔口有涌水；四是大量漏浆。

针对以上四种特殊情况需及时采取有效的措施。为防止串浆情况的发生可采取跳打施工措施，即先施工偶数孔序，再施工奇数孔序；若已经发生串浆现象，则采用分浆器，对注浆孔与串浆孔同时进行注浆，利用同一台注浆泵同时对多根锚杆进行注浆。若发生注浆中断情况，应立即找出注浆中断的具体原因，并尽快采取有效措施加以解决，及早恢复注浆，确保注浆质量；如不能立即找出原因恢复注浆，则必须立即冲洗钻孔，重新进行注浆。若孔口有涌水，则注浆前要连续测量并记录涌水量和涌水压力，然后有针对性选用下列综合措施处理：一是采用浓浆进行屏浆1～24h后再闭浆；二是采用较高的压力，自上而下分段注浆；三是用速凝浆液处理；四是采用纯压式注浆。若发生大量漏浆情况时，采用低压、限流、浓浆、限量和间歇性注浆的方法注入充填料，堵住漏浆通道后，再按照注浆中断处理的方法进行注浆。

3 挂网、喷锚施工方法

3.1 钢筋网施工方法

钢筋网加工前，钢筋要进行校直后除锈除油污，并按设计图纸的要求加工成片；钢筋纵横相交处必须绑扎或焊接牢固；钢筋接长时搭接长度符合规范要求，确保施工质量。加工好的钢筋网用汽车运输至洞内施工现场，并初喷一层混凝土形成钢筋保护层，然后把钢筋网挂到已经埋设好的锚杆上，并固定好，确保连接牢固。钢筋网施工工艺见图2。

图2 钢筋网施工工艺图

3.2 喷射混凝土施工方法

3.2.1 准备工作

喷射混凝土前，首先要对隧洞断面进行清理，人工配合机械清除隧洞已开挖断面上的浮石杂物，并用空压机送高压风对开挖断面进行清扫，若是光滑面则需要进行凿毛处理。其次将自制简易喷射混凝工作台车安装到位。最后检查水管线路及电路情况，并将空压机湿喷机安装到指定位置，进行试运行。

3.2.2 喷射混凝土施工

喷射混凝土应采用拌合站集中拌合，喷射混凝土施工工序为：按照分层、分片、分段的顺序进行施工。喷射混凝土时注意先将低凹处用混凝土大致喷平，再采用自下而上顺序进行混凝土喷射，喷射时应按层进行喷射，喷射的时候注意后一层喷射的混凝土应压在前一层喷射的混凝土的一半。

喷射混凝土时，为了降低粉尘及减少喷射混凝土回弹量，提高工作效率和施工质量，将喷射混凝土分为初喷和复喷。隧洞断面开挖完成后立即进行初喷，初喷的目的是为了防止表层风化剥落，尽早封闭开挖断面。复喷混凝土主要为了闭合支护使之整体受力，以抑制围岩变位。复喷应在砂浆锚杆锚固、钢筋网固定、钢架安装和锁脚锚杆施作后进行。

4 结语

综上所述，在隧洞工程的施工过程中，开挖及支护是隧洞施工较为关键的一个环节，研究开挖及支护的技术措施是非常有必要的。支护结构与隧洞开挖岩面是一个整体，而喷锚支护是一种柔性支护措施，能够有效地抑制隧洞开挖岩面的变形。合理的开挖支护施工方法，既能保障隧洞的施工效率，又能提升隧洞工程的质量和安全。