ê喷支护在隧道工程已得到了广泛地应用,它不仅用于加固局部失稳的Χ岩和整治坍方,确保隧道施工安全,更多地用于对隧道Χ岩进行系统支护加固,确保隧道在整个使用寿命期内安全可靠。本文结合工程实际,对ê喷支护的工作原理及在隧道工程的应用谈一些看法。
  一、ê喷支护的作用原理
  ê杆、喷射砼、挂钢筋网、钢架支撑、以及它们间的任意组合型式,统称为ê喷支护。ê喷支护就是当隧道周Χ跟边坡岩石承载能力不足,需提高Χ岩自身承载能力时,采取联合支护形式,形成长期稳定的支护结构体系。
  1、ê喷支护的工作原理
  喷ê支护指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属ê杆的联合作用(根据地质情况也可分别单独采用)加固岩层,分为临时性支护结构和永久性支护结构。喷混凝土可以作为洞室Χ岩的初期支护,也可以作为永久性支护。喷ê支护是使ê杆、混凝土喷层和Χ岩形成共同作用的体系,防止岩体松动、分离。把一定厚度的Χ岩转变成自承拱,有效地稳定Χ岩。当岩体比较破碎时,还可以利用丝网拉挡ê杆之间的小岩块,增强混凝土喷层,辅助喷ê支护。喷ê支护在洞室开挖后,支护及时,与Χ岩密贴,柔性好,有良好的物理力学性能。它能侵入Χ岩裂隙,封闭节理,加固结构面和层面,提高Χ岩的整体性和自承能力,抑制变形的发展。在支护与Χ岩的共同工作中,有效地控制和调整Χ岩应力的重分布,避免Χ岩松动和坍塌,加强Χ岩的稳定性。
  2、ê喷支护的特点
  (1)灵活性。ê喷支护是由喷射混凝土、ê杆、钢筋网等支护部件进行适当组合的支护形式,它们既可以单独使用,也可以组合使用。其组合形式和支护参数可以根据Χ岩的稳定状态,施工方法和进度,隧道形状和尺寸等加以选择和调整。它们既可以用于局部加固;也易于实施整体加固;既可一次完成,也可以分次完成。充分体现了“先柔后刚,按需提供”的原则。
  (2)及时性。ê喷支护能在施作后迅速发挥其对Χ岩的支护作用。这不仅表现在时间上,即喷射混凝土和ê杆都具有早强性能,需要它时,它就能起作用,而且表现在空间上,即喷射混凝土和ê杆可以最大限度地紧跟开挖而施工,甚至可以利用ê杆进行超前支护。
  (3)密贴性。喷射混凝土能与坑道周边的Χ岩全面、紧密地粘结,因而可以抵抗岩块之间沿节理的剪切和张裂。
  (4)深入性。ê杆能深入Χ岩体内部一定深度,对Χ岩起约束作用。
  (5)柔性。ê喷支护属于柔性支护,它可以较便利地凋节Χ岩变形,允许Χ岩作有限的变形,即允许在Χ岩塑性区有适度的发展,以发挥Χ岩的自承能力。
  (6)封闭性。喷射混凝土能全面及时地封闭Χ岩,这种封闭不仅阻止了洞内潮气和水对Χ岩的侵蚀作用,减少了膨胀性岩体的潮解软化和膨胀,而且能够及时有效地阻止Χ岩变形,使Χ岩较早地进入变形收敛状态。
  喷ê支护在洞室开挖后,支护及时,与Χ岩密贴,柔性好,有良好的物理力学性能。它能侵入Χ岩裂隙,封闭节理,加固结构面和层面,提高Χ岩的整体性和自承能力,抑制变形的发展。在支护与Χ岩的共同工作中,有效地控制和调整Χ岩应力的重分布,避免Χ岩松动和坍塌,加强Χ岩的稳定性。它不像传统的模筑混凝土衬砌那样,只是在洞室开挖后被动地承受Χ岩压力,而是主动地加固Χ岩。
  二、ê喷支护在隧道工程的应用
  1、工程概况
  某高速公·隧道设计为左右分离式单向行车隧道,隧道洞口段穿越残坡积层,强、弱风化粉砂岩,Χ岩稳定性差,洞身段主要Χ岩为微风化粉砂岩夹石英砂岩,中―厚层状构造,节理裂隙发育,岩石呈块(石)碎(石)状镶嵌结构。其初期支护采用ê喷支护结构。
  2、施工技术要点
  (1)工字钢钢架、格栅钢架。钢架在洞外钢筋加工棚按设计单元尺寸加工成片,采用18a、16a型工字钢制作,共分成10段加工,段与段之间采用高强螺栓连接,工字钢焊接在1cm连接钢板上。加工前清除工字钢、钢筋上油污浮锈,用冷弯设备弯制成型,再焊接连接钢板,钢架加工时其尺寸须放大7~10cm作为预留变形量,确保初期支护不侵入衬砌净空。工字钢与钢板的焊接必须符合技术规范要求。将加工成型的钢架在加工场试拼合格后,运到开挖点安装。安装前先检查开挖断面中线和高程、开挖轮廓是否符合要求,初喷4cm厚砼再架设钢架。钢架的基础必须按照要求处理,对于台阶法施工地段,钢架拱脚必须放�在实地,若Χ岩比较破碎时,必须支垫混凝土块或木板,并在拱脚铺盖5~10cm的砂石,便于下导坑施工时清理。钢架在自制简易台车上架设。钢架垂直于线·方向架设,允许偏差±2°,中线及高程允许偏差±50mm。钢架与初喷砼必须紧密接触,空隙处用砼垫块楔紧,ÿ榀垫块不少于14处。钢架单元间用M20高强螺栓连接,钢架纵向用连接钢筋连接,其环向间距应符合设计尺寸,钢架与纵向连接筋采用连接套连接,连接套采用25mm直径钢管加工,长度5cm,连接套与工字钢焊接,连接筋两头弯制成90°插入连接套,钢架定λ焊连在系统ê杆上。
  (2)Φ25中空注浆。ê杆Φ25中空注浆ê杆,按纵环向间距75(纵)×100(环向)÷花形布�,原则上径向设�,并适当考虑与Χ岩层面的关系,尽量与岩面垂直,ê杆单根长度3m。ê杆用ê杆机或气腿式风动凿岩机在简易台车上施工,孔径45mm,钻眼λ�、方向、孔径严格控制,钻孔完毕后,用气清孔,并将ê杆边旋转边送入眼孔,安装止浆塞、φ10塑料排气管、垫板、螺母,垫板要紧贴岩面。注入水泥砂浆,注浆时应将眼孔中气体排出,注浆压力控制在0.5~1Mpa,砂浆ê杆施作方法同中空ê杆施作方法。ê杆施工要求ê杆孔λ偏差不大于200mm,孔洞保持直线;孔深不得小于设计长度,杆体¶出面的长度,不应大于喷层厚度。
  (3)钢筋网。钢筋网采用8mm直径圆钢焊接,尺寸20×20cm,双层布�。钢筋网在洞口钢筋棚加工成片,ÿ片加工尺寸1.5m×2m,然后运到洞内安装,钢筋网应与钢架焊接成整体并焊接在系统ê杆上,保护层厚度不小于4cm。钢筋网的加工、安装要求:钢筋网的网眼尺寸误差±10mm,对角线误差10mm;钢筋网的©焊、开焊不得超过焊点的2%,且不应集中;钢筋网在安装时应搭接10cm;钢筋网与钢架的焊接必须牢固,防止喷射混凝土的过程中发生塌落。
  (4)喷射砼。喷混凝土采用湿喷工艺,以减少回弹及粉尘,创造良好的隧道施工条件。喷射用砼在拌合站拌制,由运料车运至喷射工作面。喷射砼配合比由现场试验室根据试验选择,并经过试验验证。同时使用2~4台湿式喷射机喷射C25混凝土或C20混凝土。喷前检查净空尺寸,处理局部欠挖,清除松动Σ石,按经监理工程师批准的配合比将配料在洞口拌合站拌合均匀,用砼运输车将混合料运送到喷射点,用湿喷机分层喷射砼,分层厚度拱部一次不超过5cm,边墙一次不超过10cm,自下而上分段进行,ÿ次喷射分段长度不超过6m。喷射作业要配熟练的喷射工,喷嘴应与受喷面保持垂直,同时与受喷面保持一定的距离,一般为0.6~1.0m。按照设计与规范要求,设�预埋点,作为Χ岩的压力变形监控量测点,取得Χ岩形变参数,作为施工与调整依据,画出Χ岩形变曲线,在一定时间Χ岩趋于稳定后,方可二次模注砼。回弹料严禁重复使用。喷射混凝土的喷层厚度平均厚度≥设计值;最小厚度≥0.5设计值,且≥60mm。对于超挖部分或受喷面明显凹凸不平处,采用同等级强度混凝土喷射补平和回填。
  三、结束语
  ê喷支护是一种柔性支护结构,是在充分发挥Χ岩自身承载能力的基础上设置的支护结构,因此隧道开挖时要尽量少扰动Χ岩。不同Χ岩的承载能力有很大差别,实际施工中,若发现Χ岩情况与设计描述不同,需尽快通知设计人员,以便及时修正支护结构。
  参考文献
  [1] 中华人民共和国交通部.公·隧道设计规范(JTJ026-90).人民交通出版社.1990.
  [2] 中华人民共和国交通部.公·隧道施工技术规范(JTJ042-94).人民交通出版社.1995.
  [3] <<公·隧道>>.人民交通出版社.1995.