浅谈九景衢铁路王刚村隧道初期支护施工
摘 要：本文结合新建九景衢铁路王刚村隧道施工实践，就复杂地质条件下的铁路隧道初期支护的关键工序和技术控制进行了简要阐述。
关键词：铁路隧道；初期支护；关键工序；技术控制
王刚村隧道位于湖口县张青乡王刚村附近，穿越残丘区，全长284m，进口地面高程51m，出口地面高程为56m。隧道最大埋深70m。全隧道5.9‰上坡。隧道初期支护采用喷锚网为主的支护方式，Ⅳ、Ⅴ级围岩拱墙设格栅或型钢钢架，浅埋、偏压、断层破碎带拱部设超前小导管预注水泥浆加固岩层。隧道进、出口段段全段面设型钢钢架。在隧道拱部设置中空锚杆和边墙设置砂浆锚杆。
1 砂浆锚杆
砂浆锚杆施工工艺流程为：施工准备→布孔→钻孔→清孔→注入砂浆→插入杆体→加垫板、拧紧螺栓、固定杆→结束.
普通砂浆锚杆采用螺纹钢筋现场制做，长度根据围岩状况及设计确定，系统锚杆呈梅花形布置。砂浆锚杆采用凿岩机钻孔，机械配合人工安装锚杆，水泥砂浆终凝后安设孔口垫板。钻孔直径大于锚杆直径15mm，然后采用砂浆锚杆专用注浆泵往钻孔内压注早强水泥浆，砂浆配合比（质量比）砂灰比宜为1：1～1：2，水灰比宜为0.38～0.45），早强水泥采用硫铝酸盐早强水泥，并掺早强剂。注浆开始或中途超过30min时应用水润滑注浆管路；注浆孔口压力不得大于0.4Mpa；注浆时注浆管要插至距孔底5～10cm处，随水泥浆的注入缓缓匀速拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
2 中空注浆锚杆
中空注浆锚杆施工工艺流程： 施工准备→布孔→钻孔→清孔→插入杆体→安止浆塞→浆液配置→注浆→加垫板、拧紧螺栓、固定杆→结束。
钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直，钻孔直径φ42mm，钻孔深度大于锚杆设计长度10cm。中空注浆锚杆施工程序如下：
钻完孔后，用高压风吹净孔内岩屑；将锚头与锚杆端头组合，戴上垫片与螺母；将组合杆体送入孔内，直达孔底；将止浆塞穿入锚杆末端与孔口取平并与杆体固紧；锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母；采用锚杆专用的螺杆式注浆泵往中空锚杆内压注水泥浆，水泥浆的配合比为： 1：1，注浆压力为1MPa。
3 喷射混凝土
喷混凝土采用湿喷技术，在洞外由混凝土拌和站拌好，通过混凝土拌和运输车向洞内送料，空压机供风。喷射混凝土施工程序：
3.1 原材料要求
砂选用颗粒坚硬、干净的中、粗砂，符合国家二级筛分标准，细度模数大于2.5，含水率控制在5-7%；碎石选用坚硬耐久、最大粒径不大于15mm的碎石；水泥用普通硅酸盐水泥；使用的外加剂主要有减水剂、防水剂、速凝剂、膨胀剂及硅粉等。
减水剂的主要作用是减少混凝土的用水量，提高早期强度，由于湿喷混凝土坍落度指标的要求，使水灰比较大，这样水泥水化后多余的水要蒸发，使喷层出现“干裂”现象，从而降低了喷层强度和抗渗性，因此在拌和混凝土时一般要掺入高效减水剂提高其和易性和流动性；防水剂在混凝土拌和物中能与水泥的水化产物作用生成不溶性凝胶，阻塞混凝土的毛细管道；速凝剂在使用前，要做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，使用中初凝时间应小于5min，终凝时间小于10min。
3.2 湿喷混凝土的施工方法
根据设计要求和地质围岩状况，喷射混凝土分为：素喷、锚喷、格栅联合锚网喷，均采用湿喷作业技术。采用湿喷工艺可以减小回弹量及数量，减少环境污染，并保证喷射砼物理材质要求。
① 混凝土喷射机安装调试好后，在料斗上安装振动筛，以避免超粒径骨料进入喷射机；喷射前首先要对岩面进行修整，清除松动岩块，对个别欠挖突出部分进行凿除、对个别超挖部分用喷射混凝土喷混补平；检查喷射机工作是否正常；要进行喷射试验，一切正常后可进行混凝土喷射工作。
② 混凝土喷射送风之前先打开计量泵（此时喷嘴朝下，以免速凝剂流入输送管内）；送风后调整风压，控制在0.45～0.7Mpa之间，若风压过小，粗骨料则冲不进砂浆层而脱落，风压过大将导致回弹量增大。可按混凝土回弹量大小、表面湿润易粘着力度来掌握。
③喷射混凝土分二次完成，即初喷和复喷。喷射料由洞外的混凝土拌和站拌和，混凝土输送车运输。
④ 初喷在出砟、刷帮、找顶后进行，喷射混凝土厚度4cm，及早快速封闭围岩。
复喷是在初喷混凝土层及加固后的围岩保护下，完成立拱架、挂网、锚杆工序的作业后进行。
⑤ 喷射混凝土分段、分片、分层进行，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处安放导管将水排出。施喷时喷头与受喷面基本垂直，距离保持1.5～2.0m。设格栅钢架时，钢架与岩面之间的间隙用喷射混凝土充填密实，喷射顺序先下后上对称进行，先喷钢架与围岩之间空隙，后喷钢架之间，钢架应被喷射混凝土所覆盖，保护层不得小于4cm。喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。一次喷射厚度控制在拱部不得超过6cm，边墙不得超10cm，喷射回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。新喷射的混凝土按规定洒水养生。
⑥ 回弹量的多少取决于混凝土的稠度、速凝剂的使用、喷射技术骨料级配及喷射距离、角度等多种因素。施工时要将边墙部分回弹率控制在15%以内，拱部回弹率控制在20%以下。施工前制定相应的作业指导书并在施工中根据实际情况不断完善。
4 钢筋网施工
钢筋网按照设计要求加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块。钢筋网一般在初喷混凝土终凝之后安设，施工时运至工作面进行敷设，网片要紧贴初喷面，混凝土保护层厚度必须满足设计要求。网片与网片间、网片与锚杆间要焊接牢固。 钢筋必须经试验检测性能合格；使用前要作钢筋除锈和去污处理；钢筋网节点与锚杆间采用电焊焊接牢固，网片间用铁丝扎紧或焊接，在喷射作业时不得走动；钢筋网铺设随混凝土初喷面起伏，并与壁面接触密实；复喷混凝土后，将钢筋网完全覆盖，钢筋网不得外露，而且要有4cm厚保护层。复喷后喷混凝土面应平整、圆顺。
5 格栅钢架施工
洞身Ⅳ级围岩一般支护采用格栅钢架锚喷支护，Ⅳ级加强以及Ⅴ级围岩采用采用工字钢拱架支护。拱架支撑施工工艺流程：初喷→中线标高测量→清除底脚浮渣→安装拱架→隐蔽工程检查验收→复喷混凝土。
拱架支撑在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位系筋、锚杆联接。钢支撑间设纵向连接筋，拱架支撑间以喷混凝土喷平。拱架支撑拱脚安放在牢固的基础上，架立时垂直隧洞中线，钢架背后必须用喷射混凝土喷实。
5.1 现场加工制作
拱架支撑按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。先将加工场地用C15混凝土硬化，按设计放出1：1的加工大样。放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。将格栅钢筋冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。
5.2 拱架支撑架设工艺要求
为保证拱架支撑设在稳固的地基上，施工中在拱架支撑基脚部位预留0.15～0.2m原地基；架立拱架支撑时挖槽就位，软弱围岩地段在拱架支撑基脚处设锁脚锚杆和垫槽钢以增加基底承载力。
拱架支撑平面垂直于隧道中线，倾斜度不大于2°。拱架支撑的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。
为保证拱架支撑的稳定性、有效性，两拱脚处和两边墙脚处加设锁脚锚杆或锁脚钢管，锁脚锚杆由2～4根锚杆组成，锁脚钢管采用φ50钢管。拱架支撑按设计位置安设，在安设过程中，当拱架支撑和初喷层之间有较大间隙时设骑马垫块，钢支撑与围岩（或垫块）之间的间隙不大于50mm。
为增强拱架支撑的整体稳定性，将拱架支撑与锚杆联接在一起。沿钢支撑设直径为ф22mm的纵向连接钢筋，环向间距为1m，内外侧交叉布置。
拱架支撑架立后尽快喷混凝土，并将拱架支撑全部覆盖，使拱架支撑与喷混凝土共同受力。喷射混凝土先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。
6.结语
通过对以上关键工序进行了严格的技术控制，九景衢铁路王刚村隧道初期支护施工合格率100%，完全满足了设计要求。