熊志杰

（江西省水利水電建設(shè)集團(tuán)有限公司，南昌 330000）

0 引言

供水引水隧洞支護(hù)施工條件復(fù)雜，很多大型機(jī)械設(shè)備難以到達(dá)施工現(xiàn)場，這就使得支護(hù)技術(shù)具有很強(qiáng)的局限性，整體式支護(hù)、復(fù)合式支護(hù)、裝配式支護(hù)難以高效開展。而噴錨式支護(hù)施工工具設(shè)備的體積比較小，可自由出入隧洞，可加速施工速度，可完成供水引水隧洞支護(hù)工作，保證隧洞圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但在具體應(yīng)用中，需要結(jié)合隧洞的圍巖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定科學(xué)的施工方案，并對整個(gè)施工過程進(jìn)行有效控制，才能更好的保證支護(hù)效果，促使供水引水隧洞支護(hù)工作能夠安全、有序的完成。

1 工程概述

高安市上游水庫是一座以供水、灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水庫，水庫控制流域面積129km2，總庫容1.85 億m3，水庫正常蓄水位83.00m，設(shè)計(jì)洪水位84.85m，校核洪水位86.34m，死水位71.00m。高安市上游水庫除險(xiǎn)加固工程（一期）施工1 標(biāo)新建灌溉供水引水隧洞布置在主壩左岸山體中，新建灌溉供水引水隧洞穿越全～強(qiáng)風(fēng)化千枚狀變質(zhì)砂巖，圍巖為Ⅴ類，極不穩(wěn)定，難于自穩(wěn)，開挖過程中極易坍塌變形，成洞條件差。進(jìn)、出口段原始地形較緩，洞臉邊坡較穩(wěn)定。隧洞圍巖物理力學(xué)參數(shù)建議值，見表1。

表1 隧洞圍巖物理力學(xué)參數(shù)建議值表

2 施工方案

就高安市上游水庫工程而言，在供水引水隧洞支護(hù)施工中遇到的主要地質(zhì)問題是圍巖幾乎全部都是全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖，巖質(zhì)為軟～極軟，結(jié)構(gòu)破裂嚴(yán)重，裂隙很發(fā)育，巖體破碎嚴(yán)重，圍巖極其不穩(wěn)定性，難以自穩(wěn)，容易發(fā)生坍塌變形。存在邊挖邊塌問題，成洞條件比較差[1]。

因此，根據(jù)工程圍巖破碎嚴(yán)重，存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)，確定施工方案如下：需對隧洞進(jìn)行超前支護(hù)，安裝型鋼拱架，以提升支護(hù)的穩(wěn)定性，掛網(wǎng)噴混凝土，聯(lián)合系統(tǒng)錨桿的支護(hù)方法，可在拱頂范圍內(nèi)采取直徑為22mm，長度為3.0m 的超前錨桿進(jìn)行支護(hù)，縱向水平間距2.0m，支護(hù)間距控制0.5m左右。采用Ⅰ14 工字鋼單榀鋼拱架，間距控制在60cm 左右。掛高強(qiáng)度鍍鋅鉛絲網(wǎng)噴混凝土的厚度為20cm，鉛絲網(wǎng)片的直徑為6mm，系統(tǒng)錨桿采取直徑為22mm 的螺紋鋼筋，間距控制在1.5m 左右，長度控制為4.5m。隧洞初期支護(hù)剖面圖，見圖1。

圖1 隧洞初期支護(hù)剖面圖

3 錨桿、鋼拱架及噴射混凝土施工的要點(diǎn)

為保證施工的安全，本工程支護(hù)形式，采取了超前錨桿、鋼拱架、掛網(wǎng)噴混凝土和錨桿等聯(lián)合支護(hù)的方法，取得了良好效果。

3.1 鉆孔

通過測量放線，確定好每根錨桿安裝的具體位置，然后用移動(dòng)式排架和YT-28 氣腿鉆成孔[2]。

3.2 錨桿安裝

本工程在錨桿安裝中，分為超前錨桿安裝和系統(tǒng)錨桿安裝兩部分。

超前錨桿安裝：鋼筋型號(hào)22（Ⅲ級螺紋鋼筋）、長度L=3.0m，布置范圍為拱頂部160°，縱向水平間距2.0m，環(huán)向間距0.5m，鉆孔上角度為上仰角15°，錨固劑錨固。

系統(tǒng)錨桿：拱頂錨桿采用錨固劑錨固，洞身兩側(cè)洞壁錨桿，錨桿鉆孔由水平向修改為可向下傾斜5°～10°，灌注砂漿為M20；鋼筋型號(hào)22（Ⅲ級螺紋鋼筋）；錨桿長度L=2.5m，排距0.6m，梅花形布置；拱頂錨桿的布置范圍為頭90°（兩側(cè)錨桿與隧洞軸線的夾角為45°）；拱頂以下兩側(cè)洞壁錨桿的布置形式為下部錨桿距隧洞底板0.6m 處，隧洞進(jìn)出口水平開挖段（樁號(hào)：D0+027.40～D0+037.40、D0+152.60～D0+162.60）上部錨桿布置在距隧洞底板1.40m 處，隧洞中間段（樁號(hào)：D0+037.40～D0+152.60）上部錨桿布置在距隧洞底板1.35m 處；錨桿孔直徑Φ56mm，錨桿中應(yīng)套裝對中器，錨桿外端頭90°、彎折10cm、外露長度為10cm，并與鋼筋網(wǎng)焊接，底排錨桿與鋼拱架焊接。

為保證支護(hù)效果，需要切實(shí)做好以下兩點(diǎn)：

1）在進(jìn)行錨桿正式安裝前，必須嚴(yán)格檢查好鉆孔的深度、錨桿的長度，施工單位自檢完成之后，上報(bào)給監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收，保證錨桿的長度、規(guī)格等都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2）當(dāng)錨桿安裝完成，灌注砂漿達(dá)到齡期后，可分組抽檢，每300根一組，且每組抽檢不少于3根，錨桿安裝質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，要邀請監(jiān)理單位同時(shí)參與[3]。

buffer_occupancy[N_neighbor]=Buffer_size-free_slots[N_neighbor];

3.3 制作鋼筋網(wǎng)

所選擇的鋼筋在使用前需要進(jìn)行全面檢查，保證鋼筋的質(zhì)量和規(guī)格都達(dá)標(biāo)后才能使用，鋼筋通過綁扎或者焊接的方法連接成一個(gè)整體。鋼筋網(wǎng)需要緊貼巖面不留空隙，并和錨桿連接牢固，由于本工程圍巖為Ⅴ級圍巖，破碎嚴(yán)重，不能進(jìn)行局部布設(shè)，要沿著隧洞的形式進(jìn)行全面布設(shè)，尤其是拱頂必須布設(shè)牢固的鋼筋網(wǎng)。

3.4 鋼拱架支撐

Ⅴ級圍巖和破碎帶在臨時(shí)支護(hù)中采取鋼拱架支撐，通過混凝土做全封閉處理，確保鋼支撐各附件與鋼支撐牢固焊接。在混凝土澆筑中，可將附件與鋼支撐全部留在混凝土中，為防止巖石掉塊，將鋼支撐之間通過鋼筋網(wǎng)制作成擋網(wǎng)[4]。鋼筋網(wǎng)和鋼支撐之間需要采取焊接的方法連接成一個(gè)整體。

本工程鋼拱架采取了Ⅰ14 工字鋼，間距0.6m，隧洞進(jìn)出口斷層等圍巖破碎帶可適當(dāng)加密，隧洞開挖每榀鋼拱架間采用20（Ⅲ級螺紋鋼筋）鋼筋連接，鋼拱架底部視開挖情況可適當(dāng)增設(shè)橫向型鋼支撐（鋼筋和型鋼現(xiàn)場計(jì)量），施工期間應(yīng)注意監(jiān)測鋼拱架整體穩(wěn)定性。鋼筋網(wǎng)布設(shè)中，采取的鋼筋型號(hào)為Φ6，間距20cm。

3.5 混凝土噴射

混凝土噴射是錨桿、鋼拱架及噴射混凝土支護(hù)的核心環(huán)節(jié)，如何選擇有效混凝土噴射方式，是本工程施工的難點(diǎn)之一?？蛇x擇的混凝土噴射方案有4 種：

1）方案1：干噴。噴嘴位置將水和干拌和料充分混合，施工質(zhì)量取決于操作人員的技能。在噴射混凝土?xí)r，需要供應(yīng)大量的干混合料，因此，供料作業(yè)限制比較少。水平輸送距離在40～60m 之間，粉塵比較多，回彈量也比較大，發(fā)生故障后處理容易，設(shè)備清洗養(yǎng)護(hù)也比較容易。

2）方案2：潮噴。砂、石料等原材料需要經(jīng)過預(yù)先潮濕處理之后，再在噴嘴位置進(jìn)行二次加水，水化效果比較好，質(zhì)量比干噴高。但由于需要在地面對集料進(jìn)行預(yù)潮處理，因此，供料作業(yè)限制比少，水平輸送距離約為40m，粉塵較少，回彈量較少，發(fā)生故障后處理比較容易，設(shè)備清洗養(yǎng)護(hù)也比較容易。

3）方案3：濕噴。提前將包括水在內(nèi)的混凝土材料進(jìn)行拌和，充分混合后再進(jìn)行噴射，施工質(zhì)量容易控制。但供料比較困難，操作難度大，設(shè)備占用空間大。水平輸送距離一般在20～40m 之間，粉塵量少，回彈量少，堵管后處理難度大，設(shè)備清洗養(yǎng)護(hù)麻煩[5]。

綜合對比，四種混凝土噴射方法，濕噴更加適合本工程，按照施工原材料的要求，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，進(jìn)行試噴，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之后，再進(jìn)行全面噴射。

按照本工程試驗(yàn)室提供的混凝土配合比，在本次隧洞混凝土噴射施工中確定的配合比為：水泥：砂:豆石:水=1 : 2.00 : 1.66 : 0.46，控制速凝劑的摻入量為4.5%，混凝土坍落度控制在8～12cm 之間，砂率控制約為55%，在正式噴射之前，先用高壓水槍將速凍巖面沖洗干凈，同時(shí)清除隧洞巖石碎屑、松動(dòng)的石塊，保持隧洞圍巖濕潤，再由監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收達(dá)標(biāo)之后，才能進(jìn)行濕噴混凝土操作?；旌狭闲枰谒矶粗馀渲坪?，通過5t 自卸汽車運(yùn)輸?shù)蕉磧?nèi)，倒入到集料斗中。再由人工上料到濕噴機(jī)的料斗中，通過TK-500 型噴射機(jī)進(jìn)行輸送，人工手持噴頭，進(jìn)行均勻、分層噴射。本工程所選膠管的有效長度為20m，因此，分段施工的長度也要定位20m 一段，達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行下一段噴射[6]。按照從下到上的順序進(jìn)行均勻噴射，隧洞邊墻混凝土噴射每層厚度控制在5～7cm 之間，隧洞拱頂每層噴射厚度控制在4～5m 之間，等噴射后的混凝土完成終凝后，人工進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，為混凝土固化成型，營造一個(gè)良好的條件，以免形成裂縫。

3.6 支護(hù)施工效果

高安市上游水庫新建灌溉供水引水隧洞穿越全～強(qiáng)風(fēng)化千枚狀變質(zhì)砂巖，圍巖為Ⅴ類，極不穩(wěn)定，難于自穩(wěn)，開挖過程中極易坍塌變形，成洞條件差，難以滿足施工的要求，而且存在很多安全隱患。為保證施工質(zhì)量，隧洞經(jīng)采取錨桿、鋼拱架、掛網(wǎng)噴混凝土聯(lián)合支護(hù)方式后，監(jiān)測隧道圍巖基本穩(wěn)定，符合規(guī)定，未出現(xiàn)質(zhì)量問題，確保了隧洞后期的良性施工。保證了施工任務(wù)順利完成，而且沒有發(fā)生任何安全問題，表明錨桿、鋼拱架及噴射混凝土施工技術(shù)，在供水引水隧道支護(hù)施工中應(yīng)用的方法有效，可進(jìn)行大范圍推廣。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合工程實(shí)例，分析了基于錨桿、鋼拱架及噴射混凝土的供水引水隧洞支護(hù)施工，分析得到，供水引水隧洞支護(hù)對施工質(zhì)量有嚴(yán)格要求，任何一個(gè)細(xì)節(jié)控制不當(dāng)，都會(huì)影響最終的支護(hù)效果。但由于供水引水隧洞支護(hù)施工空間有限，很多大型設(shè)備無法進(jìn)入到隧洞內(nèi)部，此時(shí)，錨桿、鋼拱架及噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)具有的優(yōu)勢就充分體現(xiàn)出來，在具體施工中，錨噴支護(hù)施工采用先錨后噴的施工程序，但對軟弱圍巖、破碎帶等，應(yīng)采用先噴第一層混凝土進(jìn)行封閉保護(hù)，然后打錨桿、掛網(wǎng)、最后噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度的施工程序。并結(jié)合工程特點(diǎn)和圍巖情況，對各個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能保證支護(hù)效果，為后期施工提供一個(gè)良好的支護(hù)條件。