措施进行阐述，主要从锚杆施工、原材料的控制、施工机具、混合料的配合与拌制，喷射前的准备工作、喷射作业、安全技术，施工要点等几方面进行论述，供同类隧洞工程施工时参考和借鉴。

 

　　西吉县“固西引水工程”位于宁夏南部的固原市原州区与西吉县之间，地处东经105°20′～106°04′，北纬35°35′～36°14′之间，旨在解决西吉县城的饮用水缺水问题及供水管线沿线部分农村居民的安全饮水问题，属跨流域调水。履盖范围包括西吉县、原州区的两县（区）6个乡（镇）29个行政村、118个自然村；现状年2005年受益总人口9.47万人，规划年2020年人口13.42万人。设计水平年年调水量132万m3，工程设计日平均调水规模3616m3/d，年实际引水流量45.66L/s。干管管道累计全长81.6km。干管共布置各类建筑物102座，其中扬水泵站1座，，隧洞1座，总长470m；防洪工程17处，过路建筑物22座，高位蓄水池1座(2000m3)，蓄水前池1座(2000m3)，分水井22座，检查井（排气井、排污井）37座。

 

　　库房沟隧洞是“固西引水工程”的重点工程，也是制约全线贯通的“瓶颈”工程。隧洞全长470.0m，比降为1/1000，隧洞断面形式选择了马蹄形，隧洞断面尺寸按最小施工要求确定，底宽1.7m，最大宽度1.91m，净高1.92m。隧洞洞室采用全段面衬砌，衬砌结构为C20预制钢筋砼三铰拱片，抗渗标号为W4，抗冻标号为F100。隧洞横断面超挖尺寸按0.2m控制，超挖部分用C10砼回填。拱片安装完后，进行回填灌浆。隧洞地层岩性为第四系上更新统（Q3m）黄土及第三系红柳组沟泥岩，毛洞自稳差，设计采用边掘进边砌护的方法施工。在隧洞进口向里开挖了约100m时，发现由于围岩节理裂隙发育，遇到软弱夹层，流砂、涌水等复杂多变的地质条件，洞室工作面及洞顶泥岩出现严重坍方及掉块现象，坍方严重堵塞工作面，施工单位及时采取了木垛支护的方法，但效果不佳。后经设计单位现场查勘，提出了采用锚喷支护措施对开挖的隧洞进行初期支护，并成功地对软弱夹层围岩段进行支护。

 

　　二、工程地质

 

　　场地地貌单元属黄土丘陵地貌，隧洞穿越处呈梁峁地貌，黄土覆盖较厚，冲沟发育。主要有第四系上更新统（Q3m）黄土，第三系红柳沟组（N1h）泥岩。第四系上更新统马兰组（Q3m）黄土，土黄色，硬塑～坚硬状态，中～高压缩性，可见大孔隙，垂直节理发育，具湿陷性，湿陷层厚度在10～6m之间。第三系红柳沟组（N1h）泥岩，紫红色，坚硬。

 

 

　　1、锚杆的施工

 

　　(1)根据《锚杆喷射砼支护技术规范》GB50086—2001有关要求，锚杆孔应根据设计要求和围岩情况，定出孔位，做出标记。确定孔深为0.8—1.0m。

 

　　（2）锚杆为砂浆锚杆，锚杆杆体选用φ22螺纹钢，锚头分别为250mm锻扁后劈扭转成左旋麻花状。并焊φ36mm的挡圈。砂子采用中细砂，粒径大小于2.0mm，并应过筛。水泥砂浆配合为1：1—1：1.2，水灰为0.4。

 

　　(3)注浆利用注浆器，压力控制在0.2Mpa，将砂浆压入锚孔，注浆完毕后插入锚杆。必要时用楔子填塞毛孔，以防杆体脱落或砂浆溢出。

 

　　(4)由于该段隧洞围岩为Ⅴ级及洞穴较多，应先喷砼，再安装锚杆，并应在锚杆孔钻完后及时安装锚杆杆体。

 

　　(5)边拆除支架，边安装砂浆锚杆，以加固隧洞的拱部和侧墙。

 

　　2、喷射砼施工

 

　　(1)准备工作：开始喷射作业之前，应塔设脚手架清除松动岩块。用高压风清除浮渣、岩粉以及其他呈疏松状的堆积物。用水或空压机送风，将受喷面冲洗干净。并搭设操作平台，配备相应的照明设备，以利于喷射作业。

 

　　(2)应埋设控制砼厚度的标志，用钢筋先打入岩面，喷射砼厚度为5cm。

 

　　3、原材料的控制

 

　　（1）水泥选用中宁赛马42.5R抗硫水泥，砂子选用苋麻河黑城河砂，细度模数为2.6，砂子含水率为5-7%，石子粒径为15mm的粉碎石。

 

　　（2）速凝剂应用红星一型粉末状速凝剂，掺量为水泥重量的2-4%，喷边墙时可减少2%或不掺，喷顶拱时可掺到5-6%。

 

　　4、混合料的配合比与拌制

 

　　（1）配合比应满足C20砼强度和喷射工艺要求，根据相关工程实例并做试验，确定水泥：砂：石=1：2.5：2(重量比)，砂率为50-60%，水灰比控制在0.4-0.5左右，由喷射手凭经验控制。

 

　　（2）应严格按设计的配合比控制，原则上应随用随拌，但为了保持喷射的连续性，可以现存一部分混合料。对不掺速凝剂的砼的存放时间，不宜超过2小时，若掺有速凝剂，则不宜超过20分钟。

 

　　（3）混和料的拌制采用350L的自落式搅拌机，搅拌时间不得小于120s，若掺有速凝剂时，应适当延长搅拌时间，搅拌时间应达到180s以上。

 

　　（4）喷射砼拌制后，应及时检查砼的质量，测定其坍落度，坍落度宜控制在8-12cm之间。

 

　　5、喷射作业

 

　　（1）喷身作业应分段分片依次进行，在每一段高内应分为2m的小段。喷射顺序应自下而上，分层喷射时，后一层喷射应在前一层砼终凝后进行。若由于其它因素，终凝1小时后再进行喷射时，应先用风、水清洗喷层表面，使其两层之间良好结合。

 

　　（2）喷射机选用郑州康达支护技术有限公司生产的CPS2000型喷射机，生产能力5m3/h，输料管内径50mm。正式作业前应检查和试运转，作业的顺序是：先送风，再通电，后上料；停机时：先停料，再停电，最后切断风源，关闭压缩机。开机过程中，应保持工作风压的稳定，工作风压控制在0.15Mpa。当垂直输送时，每提高1m，增加风压0.002~0.003Mpa，喷射作业完毕或因故中断喷射后，应及时将喷射机和输料管内的料清除干净。

 

　　（3）喷射的几个参数控制：1）掌握好喷头方向，使其垂直于受喷面，喷射距离为0.8—1.0m时，粉尘较多，控制在0.3—0.4m时效果好，并注意岩面的起伏情况，保证喷层厚度和提高层面的平整度和均匀性。2）喷顶拱时，压力控制在0.2Mpa，喷边墙时，压力控制在0.16Mpa，且减少了喷射砼的回弹率，边墙不大于15%，拱部不大于25%，开始试喷时，回弹率达到50%，经在喷头处控制含水量10%，且改变喷射距离在0.3~0.4m时，收到较好的喷射效果。

 

　　6、喷射砼养护与冬季施工：喷射砼终凝2h后，应喷水养护，养护时间不小于7天。气温低于+5℃时，不得喷水养护。冬季施工，喷射作业区的气温不应低于5℃。为此，对喷射作业区和拌料区进行保温搭设暖棚，挂设温度计，每日观测5次，使其温度不低于+5℃。保证喷射砼的作业和质量。

 

　　7、安全技术

 

　　（1）施工前应认真检查和处理喷锚支护作业区的危石，施工机具应布置在安全地带。

 

　　（2）铺护支护必须紧跟开挖工作面，砼终凝到下一循环放炮时间，应大于8小时。

 

　　（3）喷射作业中，应有专职安全员随时观察围岩变化情况。若有塌方迹象，应及时撒出。

 

　　（4）施工中，应定期检查电源线路和设备的性能，确保用电安全。

 

 

　　1、对塌方严重的泥质砂岩段，采用钢拱架全断面支护，采用I16工字钢，拱上部用I16的工字钢，间距0.3m，拱下部用I16工字钢，将工字钢两侧伸入地平，在工字钢底部设I16槽钢垫块，支撑间上部采用钢筋网片联结，纵向采用Ф25的螺纹钢联结，间距0.3m。

 

　　2、塌方段空隙部分采用木朵回填或浆砌石回填，然后进行砼压力灌浆，再喷射10cm的砼。每支护2m后，立即进行钢筋绑扎及砼浇筑，以保证安全施工。

 

　　锚杆喷射砼支护技术做为临时支护的措施，成功地对隧洞软弱围岩塌方段进行了处理。根据施工实践和经验有如下体会：

 

　　（1）严格控制爆破技术，小进尺掘进，保证成形质量并减少围岩的扰动。

 

　　（2）在软弱围岩段出现岩层松动或风化前，应及时支护并封闭围岩。

 

　　（3）锚杆支护应紧跟工作面施工，一般采用喷—锚—喷的施工程序。

 

　　（4）全面考虑，周密安排，围岩开挖，临时支护和永久衬砌的施工作业程序。

 

　　（5）提高锚喷支护施工质量。喷砼层一定要保证厚度，锚杆一定要注浆，且要加强养护。对围岩应力变化大的危险地段，用钢拱架加设钢筋网支护。