一建市政教材解读：1K413042喷锚加固支护施工技术

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　　1K413042喷锚加固支护施工技术

　　本条以浅埋暗挖法为主简要介绍喷锚支护技术和超前加固技术。

　　一、喷锚暗挖与初期支护

　　(一)喷锚暗挖与支护加固

　　(1)浅埋暗挖法施工地下结构需采用喷锚初期支护，主要包括钢筋网喷射混凝土、锚杆一钢筋网喷射混凝土、钢拱架一钢筋网喷射混凝土等支护结构形式;可根据围岩的稳定状况，采用一种或几种结构组合。

　　(2)在浅埋软岩地段、自稳性差的软弱破碎围岩、断层破碎带、砂土层等不良地质条件下施工时，若围岩自稳时间短、不能保证安全地完成初次支护，为确保施工安全，加快施工进度，应采用各种辅助技术进行加固处理，使开挖作业面围岩保持稳定。

　　(二)支护与加固技术措施

　　1.暗挖隧道内常用的技术措施

　　(1)超前锚杆或超前小导管支护;

　　(2)小导管周边注浆或围岩深孔注浆;

　　(3)设置临时仰拱。

　　2.暗挖隧道外常用的技术措施

　　(1)管棚超前支护;

　　(2)地表锚杆或地表注浆加固;

　　(3)冻结法固结地层;

　　(4)降低地下水位法。

　　二、暗挖隧道内加固支护技术

　　(一)主要材料

　　(1)喷射混凝土应采用早强混凝土，其强度必须符合设计要求。严禁选用具有碱活性集料。可根据工程需要掺用外加剂，速凝剂应根据水泥品种、水灰比等，通过不同掺量的混凝土试验选择最佳掺量，使用前应做凝结时间试验，要求初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。

　　(2)钢筋网材料宜采用Q235钢，钢筋直径宜为6～12mm.网格尺寸宜采用15 0～300mm，搭接长度应符合规范。钢筋网应与锚杆或其他固定装置连接牢固。

　　(3)钢拱架宜选用钢筋、型钢、钢轨等制成，采用钢筋加工而成格栅拱架的主筋直径不宜小于18mm。

　　(二)喷射混凝土前准备工作

　　(1)喷射混凝土前，应检查开挖断面尺寸，清除开挖面、拱脚或墙脚处的土块等杂物，设置控制喷层厚度的标志。对基面有滴水、淌水、集中出水点的情况，采用埋管等方法进行引导疏干。

　　(2)应根据工程地质及水文地质、喷射量等条件选择喷射方式，宜采用分层湿喷方式;分层喷射厚度宜为50～100mm。

　　(3)钢拱架应在开挖或喷射混凝土后及时架设;超前锚杆、小导管支护宜与钢拱架、钢筋网配合使用，长度宜为3.0～3.5m，并应大于循环进尺的2倍。

　　(4)超前锚杆、小导管支护是沿开挖轮廓线，以一定的外插角，向开挖面前方安装锚杆、导管，形成对前方围岩的预加固。

　　(三)喷射混凝土

　　(1)喷射混凝土应紧跟开挖工作面，应分段、分片、分层，由下而上顺序进行，当岩面有较大凹洼时，应先填平。分层喷射时，一次喷射厚度可根据喷射部位和设计厚度确定。

　　(2)钢拱架应与喷射混凝土形成一体，钢拱架与围岩间的间隙必须用喷射混凝土充填密实，钢拱架应全部被喷射混凝土覆盖，其保护层厚度不应小于40mm。

　　(3)临时仰拱应根据围岩情况及量测数据确定设置区段，可采用型钢或格栅结合喷混凝土修筑。

　　(四)隧道内小导管注浆技术

　　详见1K413044，管棚超前支护详见1K413045。

　　(五)隧道内锚杆注浆加固

　　锚杆施工应保证孔位的精度在允许偏差范围内，钻孔不宜平行于岩层层面，宜沿隧道周边径向钻孔。锚杆必须安装垫板，垫板应与喷混凝土面密贴。钻孔安设锚杆前应先进行喷射混凝土施工，孔位、孔径、孔深要符合设计要求，锚杆露出岩面长不大于喷射混凝土的厚度，锚杆施工应符合质量要求。

　　三、暗挖隧道外的超前加固技术

　　(一)降低地下水位法

　　(1)当浅埋暗挖施工地下结构处于富水地层中，且地层的渗透性较好，应首选降低地下水位法达到稳定围岩、提高喷锚支护安全的目的。含水的松散破碎地层宜采用降低地下水位法，不宜采用集中宣泄排水的方法。

　　(2)在城市地下工程中采用降低地下水位法时，最重要的决策因素是确保降水引起的沉降不会对已存在构筑物或拟建构筑物的结构安全构成危害。

　　(3)降低地下水位通常采用地面降水方法或隧道内辅助降水方法。

　　(4)当采用降水方案不能满足要求时，应在开挖前进行帷幕预注浆，加固地层等堵水处理。根据水文、地质钻孔和调查资料，预计有大量涌水或涌水量虽不大，但开挖后可能引起大规模塌方时，应在开挖前进行注浆堵水，加固围岩。

　　(二)地表锚杆(管)

　　(1)地表锚杆(管)是一种地表预加固地层的措施，适用于浅埋暗挖、进出工作井地段和岩体松软破碎地段。

　　(2)地面锚杆(管)按矩形或梅花形布置，先钻孔一吹净钻孔一用灌浆管灌浆一垂直插入锚杆杆体一孔口将杆体固定。地面锚杆(管)支护，是由普通水泥砂浆和全粘结型锚杆构成地表预加固地层或围岩深孔注浆加固地层。

　　(3)锚杆类型应根据地质条件、使用要求及锚固特性进行选择，可选用中空注浆锚杆、树脂锚杆、自钻式锚杆、砂浆锚杆和摩擦型锚杆。

　　(三)冻结法固结地层

　　(1)冻结法是利用人工制冷技术，用于富水软弱地层的暗挖施工固结地层。通常，当土体的含水量大于2.5%、地下水含盐量不大于3%、地下水流速不大于40m/d时，均可适用常规冻结法，当土层含水量大于l0%和地下水流速不大于7～9m/d时，冻土扩展速度和冻结体形成的效果最佳。

　　(2)在地下结构开挖断面周围需加固的含水软弱地层中钻孔敷管，安装冻结器，通过人工制冷作用将天然岩土变成冻土，形成完整性好、强度高、不透水的临时加固体，从而达到加固地层、隔绝地下水与拟建构筑物联系的目的。

　　(3)在冻结体的保护下进行竖井或隧道等地下工程的开挖施工，待衬砌支护完成后，冻结地层逐步解冻，最终恢复到原始状态。’

　　(4)冻结法主要优缺点：

　　1)主要优点：冻结加固的地层强度高;地下水封闭效果好;地层整体固结性好;对工程环境污染小。

　　2)主要缺点：成本较高;有一定的技术难度。

　　【案例1K413042】

　　1.背景

　　某公司施工项目部承建城市地铁3号标段，包含一段双线区间和一个车站，区间隧道及风道出入口采用暗挖法施工，车站的主体结构采用明挖法施工。区间隧道上方为现况道路，路宽22.5m，道路沿线的地下埋设有雨污水、天然气、电信、热力等管线，另外还有一座公共厕所。隧道埋深15m左右，并有100m左右长度内遇有中风化石灰岩。岩层以上分别为黏土2m，砂卵石5～7m，粉细砂2m，粉质黏土3m，回填土2～2.5m。施工日志记录如下事件：

　　(1)设计文件提供的相关地下管线及其他构筑物的资料表明：隧道距所有地下管线的垂直净距都在3.5m以上;经过分析，项目部认为地下管线对暗挖隧道施工的影响不大。但在挖到地面的公共厕所位置时隧道发生塌方。

　　(2)隧道基底施工遇有风化岩段，项目部拟采用松动爆破法移除岩石;施工前编制了

　　松动爆破施工专项方案，但在老师评审时被否定，最后采取了机械凿除法施工。

　　(3)由于隧道喷射混凝土施工采用干喷方式，没有采用投标施工方案中的湿法喷射混凝土方式，被质量监督部门要求暂停喷射混凝土施工。

　　(4)在隧道完成后发现实际长度比工程量清单中长度少1.5m。项目部仍按清单长度计量。当被监理发现后要求项目部扣除1.5m的长度。

　　2.问题

　　(1)事件1中最可能引起塌方的原因是什么?

　　(2)事件2中老师为什么否定爆破法专项方案?

　　(3)质量监督部门为什么要求暂停喷射混凝土施工?

　　(4)事件4，监理要求项目部扣除1.5m的隧道长度的做法是否正确，为什么?

　　3.参考答案

　　(1)问题1

　　从背景分析，引起塌方可能成因是公共厕所的化粪池渗漏。较旧的污水混凝土管线、方沟、化粪池等渗漏情况比较多，致使隧道顶部土体含水量增大引起塌方，所以要特别引起注意。一般情况地下、地上建筑物比较复杂，参考设计资料是一方面，更重要的是核对资料，现场实地调查。正确的方法是：在开工前，首先核对地质资料，现场调查沿线地下管线、各构筑物及地面建筑物基础等情况，并制定保护措施。

　　(2)问题2

　　因为背景介绍隧道位于城市现况路下，上方有多种管线，采用松动爆破法移除风化岩石应充分考虑爆破风险及其后果的影响;采取机械凿除施工风险较低，且容易控制。项目部原拟施工专项方案选择不当，被老师否定是必然的。

　　(3)问题3

　　因为采用干法射喷混凝土，方法简单易行;但是工作空间粉尘危害较大。湿法喷射混凝土，需要较严格的施工配合，费用较高;但是可有效减少粉尘污染，符合施工现场预防职业病消除粉尘危害的要求。

　　质量监督部门要求暂停喷射混凝土施工应主要出于以下考虑：

　　一是承包方应按投标文件中的施工方案施工，如果需改变施工方案应按有关规定，办理变更手续。

　　二是采用干法射喷混凝土现场施工粉尘较严重，通风换气装置、除尘设备不符合职业卫生要求或有关规定。

　　(4)问题4

　　监理要求是正确的。因为据有关规定：当清单与实际发生的数量不符时，应以实际数量为准，清单中的单价不变。因此计算工程量应按隧道实际长度，扣除1.5m长度。