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一、隧道施工預(yù)支護(hù)技術(shù)
當(dāng)遇到軟弱破碎圍巖時(shí)，常采用的預(yù)支護(hù)措施有超前錨桿、插板、或小鋼管；管棚；超前小導(dǎo)管注漿；開挖工作面及圍巖預(yù)注漿等。
選用其中一種或幾種措施進(jìn)行治理。
（一）超前錨桿、小鋼管施工技術(shù)要點(diǎn)
超前錨桿主要適用于地下水較少的軟弱破碎圍巖的隧道工程中，如土砂質(zhì)地層、弱膨脹性地層、流變性較小的地層、裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶、淺理無(wú)顯著偏壓的隧道等，也適宜于采用中小型機(jī)械施工。
要點(diǎn)：開挖掘進(jìn)前，在開挖面頂部一定范圍內(nèi)，沿坑道設(shè)計(jì)輪廓線，向巖體內(nèi)打入一排縱向錨桿（或型鋼，或小鋼管），以形成一道頂部加固的巖石棚，在此棚保護(hù)下進(jìn)行開挖等作業(yè)，至一定距離后（在尚未開挖的巖體中必須保留一定的超前長(zhǎng)度），重復(fù)上述步驟，如此循環(huán)前進(jìn)。
超前錨桿宜采用早強(qiáng)砂漿錨桿。
（二）管棚施工技術(shù)要點(diǎn)
管棚主要適用于圍巖壓力來(lái)得快、來(lái)得大，用于對(duì)圍巖變形及地表下沉有較嚴(yán)格限制要求的軟弱破碎圍巖隧道工程中。如土砂質(zhì)地層、強(qiáng)膨脹性地層、強(qiáng)流變性地層、裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶、淺埋有顯著偏壓等圍巖的隧道中。此外，在一般無(wú)膠結(jié)的土及砂質(zhì)圍巖中，可采用插板封閉較為有效；在地下水較多時(shí)，則可利用鋼管注漿堵水和加固圍巖。
短管棚（長(zhǎng)度小于lom的小鋼管）一次超前量小，基本上與開挖作業(yè)交替進(jìn)行，占用循環(huán)時(shí)間較大，但鉆孔安裝或頂入安裝較容易。
長(zhǎng)管棚（長(zhǎng)度為10～45m，直徑較粗的鋼管）一次超前量大，單次鉆孔或打入長(zhǎng)鋼管的作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，但減少了安裝鋼管的次數(shù)，減少了與開挖作業(yè)之間的干擾。
鉆孔時(shí)如出現(xiàn)卡鉆或塌孔，應(yīng)注漿后再鉆，有些土質(zhì)地層則可直接將鋼管頂入。
（三）超前小導(dǎo)管注漿施工技術(shù)要點(diǎn)
超前小導(dǎo)管注漿是在開挖掘進(jìn)前，先用噴混凝土將開挖面和5m范圍內(nèi)的坑道封閉，然后沿坑道周邊打入帶孔的縱向小導(dǎo)管并通過(guò)小導(dǎo)管向圍巖注漿，待漿液硬化后，在坑道周圍形成了一個(gè)加固圈，在此加固圈的防護(hù)下即可安全地進(jìn)行開挖。
超前小導(dǎo)管注漿不僅適用于一般軟弱破碎圍巖，也適用于地下水豐富的松軟圍巖。但超前小導(dǎo)管注漿對(duì)圍巖加固的范圍和強(qiáng)度是有限的，在圍巖條件特別差而變形又嚴(yán)格控制的隧道施工中，超前小導(dǎo)管注漿常常作為一項(xiàng)主要的輔助措施，與管棚結(jié)合起來(lái)加固圍巖。
自進(jìn)式注漿錨桿（又稱邁式錨桿）是將超前錨桿與超前小導(dǎo)管注漿相結(jié)合一種超前措施。它是在小導(dǎo)管的前端安裝了一次性鉆頭，從而將鉆孔和頂管同時(shí)完成，縮短了導(dǎo)管的安裝時(shí)間，尤其適用于鉆孔易坍塌的地層。
（四）預(yù)注漿加固圍巖施工技術(shù)要點(diǎn)
預(yù)注漿方法是在掌子面前方的圍巖中將漿液注入，從而提高了地層的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抗?jié)B性，形成了較大范圍的筒狀封閉加固區(qū)．然后在其范圍內(nèi)進(jìn)行開挖作業(yè)。
預(yù)注漿一般可超前開挖面30～50m，可以形成有相當(dāng)厚度的和較長(zhǎng)區(qū)段的筒狀加固區(qū)，從而使得堵水的效果更好，也使得注漿作業(yè)的次數(shù)減少，它更適用于有壓地下水及地下水豐富的地層中，也更適用于采用大中型機(jī)械化施工。
預(yù)注漿加固圍巖有洞內(nèi)超前注漿、地表超前注漿和平導(dǎo)超前注漿三種方式。對(duì)于淺埋隧道，可以從地表向隧道所在區(qū)域打輻射狀或平行狀鉆孔注漿；對(duì)于深埋長(zhǎng)大隧道，可設(shè)置平行導(dǎo)坑，由平行導(dǎo)坑向正洞所在區(qū)域鉆孔注漿。
二、初期支護(hù)
（一）噴射混凝土
噴射混凝土是用壓力噴槍噴射混凝土的施工法。常用于灌筑隧道內(nèi)襯、墻壁、頂棚等薄壁結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)的襯里以及鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)層。噴射混凝土的工藝流程有干噴、潮噴、濕噴和混合噴。
1．干噴法是將水泥、砂、石在干燥狀態(tài)下拌合均勻，用壓縮空氣送至噴嘴并與壓力水混合后進(jìn)行噴射的方法。因噴射速度大，粉塵污染及回彈情況較嚴(yán)重，但施工機(jī)械簡(jiǎn)單，易于操作。
2．潮噴法是將骨料預(yù)加少量水，使之呈潮濕狀，再加水泥拌合，送至噴嘴處并與壓力水混合后進(jìn)行噴射的方法。與干噴相比，上料、拌合及噴射時(shí)的粉塵少。目前施工現(xiàn)場(chǎng)較多使用的是潮噴工藝。
3.濕噴法是將水泥、砂、石和水在按比例拌合均勻，用濕噴機(jī)壓送至噴嘴進(jìn)行噴射的方法。濕噴法的粉塵和回彈量少，噴射混凝土的質(zhì)量容易控制，但對(duì)噴射機(jī)械要求較高，機(jī)械清洗和故障處理較麻煩，軟弱圍巖特別是黃土隧道以及滲水隧道不宜使用潮噴而改用濕噴較好。
4．混合噴射采用兩套攪拌機(jī)，在第一套攪拌機(jī)內(nèi)將一部分砂加第一次水拌濕，再投入全部水泥強(qiáng)制攪拌，然后加第二次水和減水劑拌合成sec砂漿，用砂漿泵壓送到混合管；在第二套攪拌機(jī)內(nèi)將部分砂石和速凝劑強(qiáng)制攪拌均勻，用干噴機(jī)壓送到混合管后經(jīng)噴嘴噴出。
混合噴射工藝的粉塵和回彈率較干噴法有大幅度降低，但工藝復(fù)雜，使用機(jī)械多，機(jī)械清洗和故障處理很麻煩，一般只用在噴射混凝土量大和大斷面隧道工程中。
在混凝土中加入一定量的鋼釬維，從而制成鋼纖維噴射混凝土。用鋼纖維噴射混凝土作初期支護(hù)時(shí)可代替鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，并可提高噴射材料與巖壁的粘結(jié)強(qiáng)度，提高結(jié)構(gòu)的耐久性，改善噴層的受力狀態(tài)。
（二）錨桿
錨桿是用鋼筋或其他高抗拉性能的材料制作的一種桿狀構(gòu)件。按照錨固形式可劃分為全長(zhǎng)粘結(jié)型、端頭錨固型、摩擦型和預(yù)應(yīng)力型四種。錨桿對(duì)地下工程的穩(wěn)定性起著重要的作用，尤其是在節(jié)理裂隙巖體中，錨桿對(duì)巖體的加固作用十分明顯，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、成本低和對(duì)工程適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
（三）鋼支撐
鋼支撐具有承載能力大的特點(diǎn)，常常用于軟弱破碎或土質(zhì)隧道中，并與錨桿、噴混凝土等共同使用。鋼支撐按其材料的組成可分為鋼拱架和格柵鋼架。
1．鋼拱架
鋼拱架是工字鋼或鋼軌制造而成的剛性拱架。這種鋼架的剛度和強(qiáng)度大，可作臨時(shí)支撐并單獨(dú)承受較大的圍巖壓力，也可設(shè)于混凝土內(nèi)作為永久襯砌的一部分。鋼拱架的最大特點(diǎn)是架設(shè)后能夠立即承載。因此，多設(shè)在需要立即控制圍巖變形的場(chǎng)合，在ⅴ、ⅵ級(jí)軟弱破碎圍巖中或處理塌方時(shí)使用較多。
2．格柵
格柵是由鋼筋經(jīng)冷彎成形后焊接而成，格柵斷面有3根和4根主筋組成的兩種形式。4主筋式的每根鋼筋相同，在等高情況下，其抗彎和抗扭慣性矩大于3主筋式。斷面高度應(yīng)與噴射混凝土厚度相適應(yīng)，一般為120～180mm；主筋和聯(lián)系鋼筋的連接方式較多。
格柵能夠很好地與噴射混凝土一起與圍巖密貼，噴射混凝土能夠充滿格柵及其與圍巖的空隙，且能和錨桿、超前支護(hù)結(jié)構(gòu)連成一體，支護(hù)效果好。
（四）錨噴支護(hù)
錨噴支護(hù)是目前通常采用的一種圍巖支護(hù)手段。包括錨桿支護(hù)．噴射混凝土支護(hù)、噴射混凝土錨桿聯(lián)合支護(hù)、噴射混凝土鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)、噴射混凝土與錨桿及鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)、噴鋼纖維混凝土支護(hù)、噴鋼纖維混凝土錨桿聯(lián)合支護(hù)，以及上述幾種類型加設(shè)型鋼（或鋼拱架）而成的聯(lián)合支護(hù)。作為初期支護(hù)，目前在隧道工程中使用最多的組合形式時(shí)錨桿（主要指系統(tǒng)錨桿）加噴射混凝土（素噴或網(wǎng)噴）。
三、模筑混凝土襯砌
單層襯砌中的現(xiàn)澆整體式混凝土襯砌常用于ⅱ、ⅲ級(jí)圍巖中。復(fù)合式襯砌中的二次襯砌，除了起飾面和增加安全度的作用外，也承受了在其施工后發(fā)生的外部水壓，軟弱圍巖的蠕變壓力，膨脹性地壓，或者淺埋隧道受到的附加荷載等。
模筑混凝土襯砌的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：
襯砌施工順序，目前多采用由下到上、先墻后拱的順序連續(xù)澆筑。在隧道縱向，則需分段進(jìn)行，分段長(zhǎng)度一般為8～12m。在全斷面開挖成形或大斷面開挖成形的隧道襯砌施工中，則應(yīng)盡量使用金屬模板臺(tái)車灌注混凝土整體襯砌。
1．襯砌施工的準(zhǔn)備工作
(1)組裝式模板
在襯砌工作開始前，要進(jìn)行中線和水平測(cè)量，檢查開挖斷面是否符合設(shè)計(jì)要求，欠挖部分應(yīng)予修鑿。然后放線定位，架設(shè)襯砌模板支架或拱架。
先墻后拱法施工，應(yīng)按線路中線確定邊墻模板的設(shè)計(jì)位置。然后搭設(shè)工作平臺(tái)灌注邊墻混凝土。先墻后拱法施工，拱架是架設(shè)在墻架的立柱上的。先拱后墻法施工時(shí)，拱架的架設(shè)是在復(fù)核檢查中線及拱部?jī)艨諢o(wú)誤后，在拱腳放線定位，直接支承在地層上，現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用38kg/m的舊鋼軌彎制成的鋼拱架。為了運(yùn)輸和拆裝方便，每根鋼拱架分成左右兩片。
拱架的標(biāo)高要預(yù)留沉落量，先墻后拱法不大于5cm，并應(yīng)在施工過(guò)程中按實(shí)際情況加以校正。另外，考慮到測(cè)量和施工誤差，以及灌注混凝土?xí)r拱腳內(nèi)擠，為了保證設(shè)汁凈空，拱架的拱腳每側(cè)應(yīng)加寬5～locm，拱矢加高5cm。
拼裝式拱架模板的靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適用于曲線地段。因其安裝架設(shè)較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，故生產(chǎn)能力較模板臺(tái)車低。在中小型隧道及分部開挖時(shí)，使用較多，傳統(tǒng)的施工方法中，因受開挖方法及支護(hù)條件的限制，其襯砌施工多采用拼裝式拱架模板。
(2)整體移動(dòng)式模板臺(tái)車
整體移動(dòng)式模板臺(tái)車采用大塊曲模板、機(jī)械或液壓脫模、背附式振搗設(shè)備集裝成整體，并在軌道上走行，有的還設(shè)有自行設(shè)備，從而縮短立模時(shí)間，墻拱連續(xù)澆筑，加快襯砌施工速度。
模板臺(tái)車的長(zhǎng)度即一次模筑段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度要求、混凝土生產(chǎn)能力和澆筑技術(shù)要求以及曲線隧道的曲線半徑等條件來(lái)確定。
整體移動(dòng)式模板臺(tái)車的生產(chǎn)能力大，可配合混凝土輸送泵聯(lián)合作業(yè)，是較先進(jìn)的模板設(shè)備。我國(guó)較多的施工單位在現(xiàn)場(chǎng)自制簡(jiǎn)單的模板臺(tái)車，效果也很好。
2．混凝土的制備與運(yùn)輸
(1)配料
在混凝土制備中應(yīng)嚴(yán)格按照選定的原材料重量配合比配料，特別要嚴(yán)格控制加水量，保證水灰比的正確性。
(2)攪拌
混凝土的拌合，一般應(yīng)采用機(jī)械攪拌。隧道工程中大多采用自落式鼓筒攪拌機(jī)。
(3)混凝土的運(yùn)輸
混凝土可在設(shè)于隧道洞口外的中心攪拌站制備；當(dāng)隧道較長(zhǎng)時(shí)，也可在洞內(nèi)設(shè)；臨時(shí)攪拌站進(jìn)行拌合工作。運(yùn)輸工具，常用的有斗車、手推車、自卸汽車、攪拌車、吊筒、吊斗、帶式輸送機(jī)，輸送泵等。
3．混凝土的灌注
(1)混凝土襯砌在灌注以前，必須做好對(duì)灌注段的清理檢查，灌注后還需切實(shí)做好搗固工作。無(wú)蜂窩、麻面，內(nèi)實(shí)外光，襯砌內(nèi)輪廓線能滿足凈空限界要求。
(2)灌注拱圈混凝土?xí)r，應(yīng)從兩側(cè)拱腳開始，同時(shí)向拱頂分層對(duì)稱地進(jìn)行，層面應(yīng)保持輻射狀。當(dāng)灌注到拱頂時(shí)，需要改為沿隧道縱向進(jìn)行灌注，邊灌注邊鋪封口模板，這種封頂叫“活封口”。當(dāng)襯砌灌注到最后一個(gè)節(jié)段時(shí)，只能在拱頂中央留出一個(gè)50cm×50cm的缺口，進(jìn)行“死封口”封頂。
在模板臺(tái)車拱頂部設(shè)有仰角為45度～60度的向上灌注口，拱頂部的混凝土可從向上灌注口進(jìn)行灌注。
(3)混凝土搗固、養(yǎng)護(hù)與拆模
隧道襯砌混凝土施工中應(yīng)用最多的是插入式振動(dòng)器。
(4)襯砌灌注中若干問(wèn)題的處理
要使襯砌灌注質(zhì)量良好，還須處理好如下幾個(gè)問(wèn)題：
·襯砌灌注中墻拱接口的處理。先拱后墻法施工時(shí)，要注意墻頂與拱腳間的接口封填。如邊墻用塑性混凝土灌注時(shí)，應(yīng)在接近拱腳處留7～locm缺口，待24h后，使先灌的邊墻充分收縮，經(jīng)過(guò)施工間歇處理，再以較干的混凝土緊密填實(shí)。如邊墻用干硬性混凝土灌注時(shí)，墻頂封口可連續(xù)完成。
·回填與壓漿。隧道拱圈和邊墻背后的空隙必須回填密實(shí)，并應(yīng)與混凝土灌注工作同時(shí)進(jìn)行。用先拱后墻法施工時(shí)，拱腳以上1m范圍內(nèi)，應(yīng)用與拱圈同級(jí)的混凝土一起灌注。邊墻基底以上1m范圍內(nèi)，宜用與邊墻同級(jí)的混凝土一起灌注。其余部位的回填，應(yīng)根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況、空隙大小確定。
在澆筑襯砌混凝土?xí)r，雖然要求將超挖部分回填，但由于操作方法方面的原因，其中有些部位并不可能回填得很密實(shí)。這種情況在拱頂背后一定范圍內(nèi)較為明顯。因此，這些部位應(yīng)進(jìn)行壓漿處理，以使襯砌與圍巖密貼，防止圍巖進(jìn)一步變形。在襯砌兩側(cè)同時(shí)自下而上壓注。
·仰拱的灌注。若設(shè)計(jì)無(wú)仰拱，則鋪底通常是在拱墻修筑好且開挖完畢后進(jìn)行，以避免與拱墻襯砌和開挖作業(yè)的相互于擾。若設(shè)計(jì)有仰拱，說(shuō)明側(cè)壓和低壓較大，則應(yīng)及時(shí)修筑仰拱使襯砌環(huán)向封閉，避免邊墻擠入造成開裂甚至失穩(wěn)。
為施工方便，仰拱和底板可以合并澆筑。
待仰拱和底板縱向貫通，且混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，方能允許車輛通行。
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