隧道施工中,围岩稳定性控制是关键环节,超前支护和初期支护是保障施工安全的重要技术手段。本文将详细介绍相关技术要点。
一、超前支护
当隧道遇到软弱破碎围岩时,需采用超前支护措施增强围岩自稳能力,常用措施包括超前锚杆、管棚及超前小导管注浆、预注浆加固等。

图:超前支护措施分类
1) 超前锚杆施工技术要点
超前锚杆适用于地下水较少的软弱破碎围岩,如土砂质地层、弱膨胀性地层等。施工时,开挖前沿设计轮廓线打入纵向锚杆形成顶部加固岩石棚,循环推进。宜采用早强砂浆锚杆,直径不小于φ22mm热轧带肋钢筋,参数需根据施工条件确定。

2) 管棚和超前小导管注浆施工技术要点
管棚适用于围岩压力大、变形控制严格的情况,如强膨胀性地层、断层破碎带等。钢管直径70~180mm,分短管棚(<10m)和长管棚(10~40m)。超前小导管注浆适用于软弱破碎及地下水丰富围岩,采用φ32~50mm钢管,长度3~5m,需先封闭开挖面再注浆形成加固圈。自进式注浆锚杆结合两者优势,适用于钻孔易坍塌地层。

3) 预注浆加固围岩施工技术要点
预注浆通过向掌子面前方围岩注入浆液,提高地层强度和抗渗性,超前开挖30~50m,适用于地下水丰富地层。有洞内、地表、平导三种超前注浆方式,浅埋隧道可用地表辐射状钻孔,深埋长大隧道可设平行导坑注浆。

图:预注浆加固围岩示意图
二、初期支护
初期支护包括喷射混凝土、锚杆、钢支撑及锚喷联合支护,是隧道开挖后及时施作的支护结构。

1) 喷射混凝土
喷射混凝土有干喷、潮喷、湿喷三种工艺,湿喷法因粉尘少、质量易控应用广泛。材料需符合规范,粗集料粒径≤12mm,速凝剂初凝≤3min、终凝≤12min。作业应分段分层由下而上进行,初喷厚度20~50mm,复喷分层施作,养护时间≥7d。

图:喷射混凝土施工工艺示意图
2) 锚杆
锚杆按类型可分为砂浆锚杆、药卷锚杆等,按锚固形式分全长粘结型、端头锚固型等。钻孔直径大于杆体15mm,深度允许偏差±50mm。不同类型锚杆安装各有要求,如砂浆锚杆需灌浆至孔底,药包锚杆药包需泡水检验,锁脚锚杆应在钢架安装后立即施作。

图:锚杆施工技术要点树状图
3) 钢支撑
钢支撑分钢拱架和格栅钢架,承载能力大,适用于软弱破碎围岩。钢拱架刚度大,可立即承载;格栅钢架与喷射混凝土密贴性好,支护效果佳。“大拱脚”地段可加大拱脚提高承载力。

图:钢支撑类型示意图
4) 锚喷支护
锚喷支护是多种支护的联合形式,常见组合有锚杆+喷射混凝土、锚杆+钢筋网+喷射混凝土等。施工时各支护应牢固连接,钢筋网及钢拱架需被喷射混凝土包裹密实。

图:锚喷联合支护结构示意图
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