隧道支护是为了保证隧道开挖过程中工作面的稳定及施工安全,采用的一系列辅助措施。其主要作用包括保持隧道断面的使用净空、防止围岩质量恶化、承受可能出现的各种荷载等。
隧道支护体系通常由围岩和支护两部分组成。新奥法将围岩视为隧道的一种承载结构,施工时会构筑薄壁、柔性并与围岩紧贴的支护结构,如采用喷射混凝土、锚杆等手段,使围岩与支护结构共同形成支撑环,以最大限度地利用围岩本身的承载力并保持其稳定。
常见的隧道支护方式有:
1. 超前支护:是指在隧道掌子面开挖前进行的支护,方式主要有管棚、小导管、水平旋喷桩等。例如管棚注浆法能有效抑制软弱破碎围岩的变形,改善隧道支护结构受力;超前小导管注浆支护可提高围岩的稳定性,减少洞室的变形和塑性区;水平旋喷技术在软弱砂层隧道预支护中效果良好,对富水地层隔水效果也较好。
2. 初期支护:
- 锚杆(管):具有支撑围岩、加固围岩、提高层间摩阻力形成组合梁、悬吊、减跨等作用。钻孔前应根据设计要求定出孔位,钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直,安设作业需在初喷混凝土后及时进行。
- 钢架:可选用 H 型钢、工字钢、钢筋格栅等制作,起到骨架支撑作用。
- 喷混凝土:能支撑围岩、卸载、填平补强围岩、覆盖围岩表面以防止其松动,并分配外力。喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行,且当需紧跟开挖面时,下次爆破距喷混凝土作业完成时间的间隔不得小于 4 小时。
- 钢筋网:可以减少裂缝、提高支护的抗震能力、增强喷混凝土的整体性、增强喷层的柔性以及提高喷层承载力。可在岩面喷射一层混凝土后再进行钢筋网的铺设,并在锚杆安设后进行。
在进行隧道支护时,需依据实际的工程地质条件、隧道断面形状和尺寸、施工方法等因素,选择合适的支护方式和参数。同时,要注意确保支护的施工质量,采取各种措施避免围岩出现有害松动,例如在洞室布置和造型上适应原岩应力状态,施工过程中减少对围岩强度的恶化,采用控制爆破技术并及时进行支护等。
此外,锚杆支护的质量标准通常包括:锚杆的材质、类型、质量、规格、数量和性能须符合设计要求;插入孔内的长度不得短于设计长度的 95%;砂浆锚杆和注浆锚杆的灌浆强度不小于设计和规范要求,锚杆孔内浆液应密实饱满;锚杆垫板应满足设计要求并紧贴围岩,不平时应用 M10 砂浆抹平;锚杆应垂直于开挖轮廓线布设等。
不同的隧道工程可能会采用不同的具体支护方案,施工前需进行详细的地质勘察和支护设计,施工过程中也需进行监控量测,以便根据实际情况及时调整支护参数,确保隧道施工的安全和质量。