謝斌福 劉雪東 田 發(fā) 王 垚 陶益勝

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100073）

1 工程概況

新建敦化至白河鐵路的東青隧道為無砟軌道，全線其他均為有砟軌道，設(shè)計(jì)速度為250 km/h。標(biāo)段起訖里程DK44+660～DK77+350，長度32.69 km。東青隧道起訖里程DK45+263～DK48+365，長度3 102 m，隧道進(jìn)口至DK45+960.63段位于半徑R=4 500 m的左偏曲線上，DK45+960.63至出口位于直線段；進(jìn)口至DK47+550段為9‰的上坡，DK47+550段至出口為3.0‰的下坡，該隧道最大埋深135.7 m。

2 鐵路隧道初期支護(hù)施工工藝

初期支護(hù)的施工內(nèi)容包含超前管棚、砂漿錨桿施工、中空錨桿施工、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)施工、格柵/工字鋼架安裝等。

2.1 超前長管棚施工

所有超前長管棚均采用Φ108 mm×6 mm熱軋無縫鋼管，間距40 cm（環(huán)向）。為確保開挖鉆孔方向，在明洞襯砌外放置70 cm厚的C30鋼混凝土拱，垂直方向上拱長為2.0 m。考慮開挖時(shí)的下垂等因素，開挖鉆孔方向應(yīng)比鋼管的設(shè)計(jì)方向高1°～3°。

灌漿施工期間出現(xiàn)異常情況時(shí)，如果在灌漿處理中出現(xiàn)小裂縫，需要使用水泥浸過的麻絲填充裂縫，調(diào)整灌漿材料的漿比，減少膠凝時(shí)間，控制灌漿問題。注漿時(shí)，若壓力急劇上升，只能注入純水泥漿或清水。出現(xiàn)管道堵塞問題，應(yīng)打開孔板泄壓閥，關(guān)閉孔板進(jìn)水閥。灌漿工作完成后，釋放壓力，關(guān)閉閥門，停止機(jī)器。

鉆進(jìn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)特殊情況，巖石或土壤管壁受到的阻力較高時(shí)，可以使用Φ125 mm鉆頭的前端，Φ120 mm鉆頭在鉆頭的后部，推動鋼管時(shí)使用。

2.2 砂漿錨桿施工

以螺紋鋼筋為原材料，根據(jù)要求制作得到規(guī)格合適的砂漿錨桿；布設(shè)時(shí)，遵循梅花形布置的原則，間距不超過錨桿長度的1/2。

錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，孔徑略大于錨桿直徑15 mm；人工輔助作業(yè)，將提前加工的砂漿錨桿設(shè)置到位；利用專用注漿泵注入早強(qiáng)水泥漿，材料的水灰比為0.38～0.45，砂灰比控制為1∶1～1∶2。注漿開始前使用水潤滑管路，使?jié){液在管路內(nèi)順暢流動，高效注漿，中途間歇時(shí)間超30 min時(shí)，也采用該處理方法。

需要保證注漿孔口壓力不超過0.4 MPa，注漿管底部與孔底距離為5～10 cm，隨著漿液逐步注入，適時(shí)拔出注漿管（緩慢、勻速），迅速將桿體插入（插入部分的長度至少達(dá)到設(shè)計(jì)長度的95%，避免影響注漿施工效果）。

2.3 中空錨桿施工

采用錨桿臺車鉆孔，提前測定孔位，由專員操作，鉆孔保持直線且與巖面呈垂直關(guān)系，得到順直、垂直度均較好的孔洞。鉆孔直徑42 mm，深度根據(jù)錨桿設(shè)計(jì)長度確定，大于該值10 cm。

中空注漿錨桿施工時(shí)，根據(jù)測量放樣結(jié)果鉆孔，鉆進(jìn)成孔后通入高壓風(fēng)，清理殘留在孔內(nèi)的巖屑，減小雜物堆積量（雜物偏多會影響注漿效果）；將錨頭與錨桿端頭組合，配套墊片以及螺母；將得到的組合桿體送入孔內(nèi)；向錨桿末端穿入止?jié){塞，將該部分與桿體緊固處理，得到穩(wěn)定的連接體；在錨桿末端戴上墊板，擰緊螺母；注漿時(shí)，采用螺桿式注漿泵，在1.2 MPa的壓力作用下，將水泥漿注入孔內(nèi)。

2.4 噴射混凝土

噴射混凝土的施工方法為濕噴，以現(xiàn)場施工要求為準(zhǔn)，由洞外混凝土拌和站生產(chǎn)混凝土，由攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至洞內(nèi)，噴射施工。遵循隨拌隨用的原則，充分發(fā)揮出混凝土的性能優(yōu)勢。

噴射混凝土施工程序如圖1所示。

圖1 噴射混凝土施工程序

混凝土噴射機(jī)進(jìn)場，安裝至指定位置并調(diào)試。在料斗上配套100 mm篩孔的振動篩，用于篩除超粒徑骨料；噴射前，適當(dāng)修整巖面，將松散的巖塊等雜物清理干凈，突出部位鑿除平整，對局部超挖填補(bǔ)混凝土，使巖面平整；高壓水沖洗巖面，使該部分保持潔凈，局部巖層對水較為敏感，具有遇水易潮解的特點(diǎn)，采用高壓風(fēng)清理的方法；提前組織噴射試驗(yàn)，判斷噴射機(jī)的性能并驗(yàn)證參數(shù)的可行性，對不足之處進(jìn)行調(diào)整。

噴射送風(fēng)前，開啟計(jì)量泵；送風(fēng)后，根據(jù)儀表顯示結(jié)果合理調(diào)整風(fēng)壓，將其穩(wěn)定在0.15～0.20 MPa。風(fēng)壓過大會急劇增加回彈量，過小則難以為粗骨料的流動提供充足的沖擊力，導(dǎo)致其無法進(jìn)入砂漿層而脫落。為保證混凝土的噴射質(zhì)量，采取分階段依次施工模式，將整個(gè)噴射施工分為兩個(gè)部分，按照先初噴、后復(fù)噴的順序推進(jìn)。噴射主要采用濕噴方法，局部含水量較大時(shí)，采用潮噴工藝。

刷幫、找頂后初噴，厚度為4～5 cm，在不影響噴射質(zhì)量的前提下，盡快施工，有效封閉圍巖。初噴混凝土施工后，將立拱架、掛網(wǎng)、錨桿安裝有序落實(shí)到位，進(jìn)入復(fù)噴施工環(huán)節(jié)由噴射機(jī)械手施工。濕噴工藝可行，可以保證噴射施工質(zhì)量，減少回彈量以及粉塵量，有效改善現(xiàn)場施工條件，減少環(huán)境污染，契合節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代化工程理念。

2.5 鋼筋網(wǎng)施工

鋼筋網(wǎng)施工工藝流程如圖2所示。

圖2 鋼筋網(wǎng)施工工藝流程

加工鋼筋網(wǎng)得到方格網(wǎng)片，縱橫鋼筋交接部分為薄弱區(qū)域，在處理時(shí)采取點(diǎn)焊成塊的方法。鋼筋網(wǎng)安裝時(shí)間安排在初噴、錨桿設(shè)置后，網(wǎng)片緊貼初噴面，網(wǎng)片之間以及其與錨桿間以焊接的方式穩(wěn)定連接。鋼筋是重要的施工材料，使用前檢驗(yàn)性能，不達(dá)標(biāo)的材料不得入場；清理鋼筋上附著的銹跡以及其他雜物，發(fā)現(xiàn)形態(tài)方面的問題及時(shí)調(diào)整，如調(diào)直或采取其他方法。

鋼筋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與錨桿以點(diǎn)焊焊接的方式處理，網(wǎng)片間使用鐵絲扎緊，增強(qiáng)鋼筋網(wǎng)片的穩(wěn)定性，以免施工中發(fā)生偏位。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)隨初噴面適當(dāng)起伏，始終與壁面緊密貼合。復(fù)噴后應(yīng)用混凝土有效覆蓋鋼筋網(wǎng)，避免外露，成型保護(hù)層的厚度以3～5 cm為宜，防護(hù)效果較好。

2.6 格柵/工字鋼拱架施工

本次施工的拱架支撐形式為工字鋼拱架、格柵鋼架，均在洞外加工，將半成品構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場，初噴混凝土施工后拼裝成型。鋼筋支撐間設(shè)縱向連接筋，利用噴射混凝土的方法填平拱架支撐間的部分。將拱架拱腳置于穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，架立時(shí)控制其姿態(tài)，與隧洞中線呈垂直關(guān)系。拱架支撐與圍巖間隙過大時(shí)，確定間隙規(guī)模，墊入合適尺寸的墊塊，再噴射混凝土，進(jìn)行全面填充處理[1]。

拱架支撐平面與隧洞中線垂直，傾斜度不超過2°，為有效保證拱架支撐的穩(wěn)定性，分別在拱腳以及墻腳處增設(shè)鎖腳錨桿。根據(jù)設(shè)計(jì)要求將拱架支撐安裝在指定位置，拱架支撐與初噴層間隙過大時(shí)，設(shè)置騎馬墊塊?？紤]拱架支撐的結(jié)構(gòu)完整性要求，對該支撐裝置與錨桿進(jìn)行聯(lián)結(jié)處理。

為使拱架支撐精準(zhǔn)就位，提前搭設(shè)定位系筋；為充分發(fā)揮定位系筋的引導(dǎo)作用，將其一端聯(lián)結(jié)至拱架支撐處，另一端錨入圍巖，深度為0.5～1.0 m，使用砂漿錨固。拱架支撐架立到位后，及時(shí)噴射混凝土，全面覆蓋拱架支撐，支撐裝置與混凝土結(jié)合成完整的整體，共同受力。混凝土噴射施工環(huán)節(jié)，從拱腳或墻腳處逐步向上施工，可以有效避免虛掩拱腳（墻腳）的情況，防止拱腳（墻腳）失穩(wěn)。

3 鐵路隧道襯砌施工工藝

二次襯砌一般在圍巖變形基本穩(wěn)定后施作，變形趨于穩(wěn)定應(yīng)符合相關(guān)要求。

（1）隧道周邊變形速率明顯下降并趨于緩和。

（2）水平收斂（拱腳附近7 d平均值）小于0.2 mm/d，拱部下沉速度小于0.15 mm/d。

（3）施作二次襯砌前的累計(jì)位移值已達(dá)極限位移值的80%以上。

二次襯砌混凝土?xí)r，采用整體式液壓襯砌臺車，拌和站生產(chǎn)混凝土，出廠后裝車，用攪拌運(yùn)輸車及時(shí)運(yùn)輸至現(xiàn)場，泵送入模。襯砌施工期間應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求擇機(jī)埋設(shè)預(yù)埋鍍鋅管以及配套設(shè)施，作為回填注漿的施工裝置。洞口二次襯砌施工成型且無質(zhì)量問題后，進(jìn)行洞門施工。

3.1 襯砌臺車的使用方法

二襯施工選用整體式液壓襯砌臺車，聯(lián)合經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行精準(zhǔn)定位。為高效施工，分別為各作業(yè)面配置1臺整體式液壓襯砌臺車，使用前檢驗(yàn)襯砌臺車的性能，避免“帶病作業(yè)”。

3.2 混凝土的運(yùn)輸、澆筑

混凝土罐車沿著既定路線將混合料運(yùn)輸至現(xiàn)場，全程盡可能勻速行駛，以免急剎車、忽然提速導(dǎo)致混凝土離析。運(yùn)輸途中，若有漏漿或離析現(xiàn)象，需要啟用罐車重新拌和，確認(rèn)無誤后卸至輸送泵。

混凝土由HBT60輸送泵泵送入模，灌注前清理鋼模板臺車外表面的雜物，均勻刷涂脫模劑。正式灌注混凝土?xí)r，優(yōu)先從最下排工作窗灌注，隨施工時(shí)間的延長，增加混凝土灌注量，混凝土快要與工作窗口平齊時(shí)，關(guān)閉工作窗，轉(zhuǎn)向第二排工作窗，按照此順序依次類推，完成各工作窗的混凝土灌注施工。

借助模板臺車的自振系統(tǒng)完成混凝土振搗處理，邊角等局部采用插入式搗固棒，遵循“快插慢拔”的原則。混凝土灌注施工采取分層方法時(shí)，為保證層間結(jié)合穩(wěn)定性，要求振搗棒插入下層5 cm或適當(dāng)增加，振搗時(shí)間為10～30 s。均勻布設(shè)振搗點(diǎn)，有序振搗，避免過振、漏振。

4 結(jié)語

支護(hù)和襯砌均是鐵路隧道施工中不可忽視的內(nèi)容，本文闡述支護(hù)和襯砌兩部分的施工工藝要點(diǎn)，體現(xiàn)在錨桿施工、混凝土澆筑、振搗等方面，為類似工程提供參考。