第五節(jié)　隧道施工基本作業(yè)

一、鉆眼與爆破的一般知識(shí)

隧道施工常用的掘進(jìn)方式有鉆眼爆破掘進(jìn)、掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)、人工掘進(jìn)三種掘進(jìn)方式。一般山嶺隧道最常用的是鉆眼爆破掘進(jìn)。

鉆眼爆破是用炸藥爆破坑道范圍內(nèi)的巖體。它對(duì)圍巖的擾動(dòng)破壞較大，有時(shí)由于爆破震動(dòng)致使圍巖產(chǎn)生坍塌，故一般只適用于石質(zhì)隧道。但隨著控制爆破技術(shù)的發(fā)展，爆破法的應(yīng)用范圍也逐漸加大，如用于軟石及硬土的松動(dòng)爆破。

（一）鉆眼機(jī)具（鑿巖機(jī)）

隧道工程中常使用的鑿巖機(jī)有風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)和液壓鑿巖機(jī)，另有電動(dòng)鑿巖機(jī)和內(nèi)燃鑿巖機(jī)，但較少采用。其工作原理都是利用鑲嵌在鉆頭體前端的鑿刃反復(fù)沖擊并轉(zhuǎn)動(dòng)破碎巖石而成孔。有的可通過調(diào)節(jié)沖擊功大小和轉(zhuǎn)動(dòng)速度以適應(yīng)不同硬度的石質(zhì)，達(dá)到最佳成孔效果。

1.風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)

風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)俗稱風(fēng)鉆，如圖2-30（a）所示，它以壓縮空氣為驅(qū)動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修簡便，操作方便，使用安全。壓縮空氣的供應(yīng)設(shè)備比較復(fù)雜，機(jī)械效率低，能耗大，噪聲大。鑿巖速度比液壓鑿巖機(jī)低。

2.液壓鑿巖機(jī)

液壓鑿巖機(jī)是以電力帶動(dòng)高壓油泵，通過改變油路，使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖擊作用。與風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)比較，動(dòng)力消耗少，能量利用率高；鑿巖速度快；液壓鑿巖機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)配套合理，能自動(dòng)調(diào)節(jié)沖擊頻率、扭矩、轉(zhuǎn)速和推力等參數(shù)，適應(yīng)不同性質(zhì)的巖石，以提高鑿巖功效，且潤滑條件好，各主要零件使用壽命較長；環(huán)境保護(hù)較好。

液壓鑿巖機(jī)構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)較高，重量大，附屬裝置較多，多安裝在臺(tái)車上使用。

3.鑿巖臺(tái)車

將多臺(tái)鑿巖機(jī)安裝在一個(gè)專門的移動(dòng)設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)多機(jī)同時(shí)作業(yè)，集中控制，稱為鑿巖臺(tái)車，如圖2-30（b）所示。鑿巖臺(tái)車按其走行方式可分為軌道走行、輪胎走行式及履帶走行式；按其結(jié)構(gòu)形式可分為實(shí)腹式、門架式兩種。按其控制的自動(dòng)化程度可以分為人工控制、電腦控制、電腦導(dǎo)向三種。

（二）爆破器材與爆破技術(shù)

1.工業(yè)炸藥

隧道開挖常用銨梯炸藥及含水炸藥兩種。銨梯炸藥外觀為淡黃色粉末，屬混合炸藥中的硝銨類炸藥，主要組成成分為硝酸銨、梯恩梯，還可加入抗水劑及消煙劑以改善其性能。銨梯炸藥易溶于水，在空氣中易吸潮結(jié)塊而可能拒爆。

含水炸藥是可塑性的高級(jí)炸藥，呈淡棕黃色，透明，威力大，有良好的抗水性，主要成分為硝化甘油，它對(duì)沖擊和摩擦的作用非常敏感，易引起爆炸。嚴(yán)禁使用有“滲油”現(xiàn)象的含水炸藥，而應(yīng)將其銷毀，因其受到輕微的摩擦或打擊時(shí)，就會(huì)爆炸，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)發(fā)生自爆。

2.起爆方法

起爆方法根據(jù)所用器材不同可分為：火雷管起爆法、電雷管起爆法、塑料導(dǎo)爆管起爆法以及混合起爆法。常用的起爆器材有：火雷管、導(dǎo)火索、電雷管、導(dǎo)爆索、塑料導(dǎo)爆管等。不同的爆破方法所用的起爆器材也不同。

現(xiàn)在我國鐵路隧道施工中正逐漸以導(dǎo)爆管法代替火雷管及電雷管起爆法，因?yàn)樗?jīng)濟(jì)、安全、使用方便。還有一種導(dǎo)爆索起爆法，由于它價(jià)格昂貴又只能同時(shí)起爆，所以只在必須的條件下才使用。

（三）炮眼的布置方法及起爆順序

1.炮眼的種類和作用

臨空面是指暴露在大氣中的開挖面。在有臨空面存在的情況下，藥包在介質(zhì)中爆炸時(shí)能量就會(huì)在靠近臨空面的一側(cè)實(shí)現(xiàn)爆破拋擲，在藥包和臨空面之間被炸成一個(gè)漏斗形凹槽，這個(gè)凹槽叫作爆破漏斗。巖層的臨空面越多，則在各臨空面上都有可能形成爆破漏斗，故爆破效果也越好。所以爆破要充分利用自然地形的臨空面，或人為地多創(chuàng)造一些臨空面，就可以提高爆破效果。

隧道開挖一般從兩端獨(dú)頭坑道掘進(jìn)，只有一個(gè)臨空面，因此，首先用掏槽眼拉出一槽腔，創(chuàng)造一個(gè)新的臨空面。然后就是嚴(yán)格掌握放炮順序，使前一組炮爆炸后，能為下一組炮開辟新的臨空面。否則，就不能達(dá)到預(yù)期的效果。

掏槽炮眼——用以掏出開挖面的中央部分，增加臨空面，改善后續(xù)炮眼的爆破條件。

輔助炮眼——用以擴(kuò)大掏槽體積。

周邊炮眼——用以炸落坑道周邊巖石，保證按設(shè)計(jì)要求炸出開挖斷面輪廓。

2.炮眼的布置原則和方法

（1）將計(jì)算出的炮眼數(shù)目均勻或大致均勻地分布到開挖面上。

（2）先布置掏槽眼，其次周邊眼，最后輔助眼，如圖2-31所示。掏槽眼布置在導(dǎo)坑中央偏下方，比其他炮眼深10～25cm，底眼與掏槽眼同深，其他炮眼底部應(yīng)在同一平面上。

（3）周邊眼應(yīng)嚴(yán)格沿設(shè)計(jì)開挖輪廓線布置，布置應(yīng)盡量均勻。通常在堅(jiān)硬巖層中，幫眼間距約為70～80cm；頂眼約為100cm，底眼約為80～100cm，在斷面的拐角處應(yīng)布設(shè)一個(gè)炮眼。

（4）周邊眼中的幫眼和頂眼的底部在堅(jiān)硬巖層中應(yīng)超出導(dǎo)坑邊界10cm左右，在中硬巖層中應(yīng)到達(dá)導(dǎo)坑的邊界，在軟巖中應(yīng)在導(dǎo)坑邊界以內(nèi)10cm，底眼不論何種情況均應(yīng)超出邊界10cm。

（5）輔助眼與掏槽眼之間的距離應(yīng)由最小抵抗線（藥包中心至臨空面的最短距離）來確定，其深度同周邊眼。

（6）當(dāng)巖層層理明顯時(shí)，炮眼方向應(yīng)垂直于層理面，若節(jié)理發(fā)育，則炮眼位置應(yīng)避開節(jié)理，以防卡鉆和影響爆破效果。

3.炮眼起爆順序

一般起爆順序應(yīng)自導(dǎo)坑斷面的中間向外進(jìn)行，周邊眼應(yīng)自中間向兩側(cè)起爆。

（四）裝藥結(jié)構(gòu)

隧道爆破鉆鑿炮眼的孔徑，一般要求比藥卷直徑大3～6mm。在裝藥前必須檢查炮眼是否達(dá)到設(shè)計(jì)深度，并將孔內(nèi)泥污雜物吹洗干凈，然后進(jìn)行裝藥，所有裝藥的炮眼均應(yīng)堵塞炮泥，周邊眼的堵塞長度不小于20cm。通常把普通藥卷和帶雷管的藥卷在炮眼中的布置方法叫作裝藥結(jié)構(gòu)。在隧道爆破中，常用的炮眼裝藥結(jié)構(gòu)有以下兩種。

1.連續(xù)裝藥（柱狀裝藥）

這種裝藥方式就是把藥卷一個(gè)緊接一個(gè)地裝入炮眼，直至把該炮眼需用藥量裝完。如藥柱過長，炮眼中的炸藥起爆后，爆速會(huì)逐漸衰減，甚至?xí)袛啾Z，此時(shí)可在藥柱中部加用一小段導(dǎo)爆索。隧道一般均采用此種裝藥方式。

2.間隔裝藥（分段裝藥）

光面爆破的周邊眼如無專用的小直徑藥卷時(shí)，可采用此種裝藥方式。間隔裝藥是在炮眼底部先裝一個(gè)起爆藥卷，然后間隔一定距離裝半個(gè)藥卷，再隔一定距離再裝半個(gè)藥卷……直到把藥量裝填完畢。

（五）光面爆破和預(yù)裂爆破

1.光面爆破和預(yù)裂爆破的概念

光面爆破是通過一系列措施對(duì)開挖輪廓周邊實(shí)施正確的鉆眼和裝藥，以控制硬質(zhì)巖體開挖輪廓線，使之光滑、平整，并使周邊眼最后起爆的爆破方法。

光面爆破區(qū)別于普通爆破的主要特點(diǎn)是爆破后輪廓成形規(guī)整，符合設(shè)計(jì)斷面的輪廓要求，圍巖保持穩(wěn)定，不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生炮振裂隙，同時(shí)能為施工創(chuàng)造舒適安全的條件，加快施工進(jìn)度，節(jié)省隧道工程造價(jià)。

預(yù)裂爆破是在整個(gè)爆破循環(huán)中要最先起爆周邊眼，在巖體中沿著周邊炮眼之間要先炸出一道裂縫，減少對(duì)保留區(qū)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)和破壞，以控制軟質(zhì)巖體開挖輪廓線，使之光滑、平整。

2.光面爆破和預(yù)裂爆破的異同點(diǎn)

相同點(diǎn)：都屬于控制爆破，其目的是使開挖輪廓線光滑、平整。減少超欠挖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

不同點(diǎn)：（1）光面爆破適用于硬巖，預(yù)裂爆破適用于軟巖。（2）起爆順序不同，光面爆破先起爆掏槽眼，其次輔助眼，最后周邊眼，而預(yù)裂爆破先起爆周邊眼，其次掏槽眼，最后輔助眼。

3.光面、預(yù)裂爆破的設(shè)計(jì)

光面、預(yù)裂爆破的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該查閱工程圖紙及資料，如隧道地質(zhì)縱斷面圖、隧道施工設(shè)計(jì)文件，確定施工機(jī)具及爆破材料。而后根據(jù)現(xiàn)場條件、施工要求綜合考慮，采用一種或幾種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過一兩次的試爆，確定爆破參數(shù)。光面、預(yù)裂爆破的設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上是周邊眼爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)。

影響光面爆破效果的主要參數(shù)有：炮眼間距E、周邊眼密集系數(shù)m（m=E/W）、最小抵抗線W、不耦合系數(shù)D（D=d/d0，d為炮眼直徑，d0為藥卷直徑，D應(yīng)在1.4～2.0范圍內(nèi)為好）和裝藥集中度q。這些參數(shù)是共同起作用的，而各參數(shù)中則以裝藥量為最重要。也就是光面爆破的周邊眼裝藥集中度q是最重要的參數(shù)。

4.光面爆破的實(shí)施

影響光面爆破施工的因素主要有：地質(zhì)條件的影響、鉆眼精度的影響、爆破技術(shù)本身的影響。實(shí)施光面爆破必須注意以下幾個(gè)方面：

（1）準(zhǔn)確的畫線布眼。

（2）平行鉆眼。

（3）正確的裝藥結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)確的起爆順序。

二、裝渣運(yùn)輸

坑道開挖后，要把開挖的石渣運(yùn)出洞外，還要把支護(hù)材料運(yùn)進(jìn)洞內(nèi)，這種作業(yè)叫裝渣運(yùn)輸。為了使整個(gè)隧道施工有條不紊，要根據(jù)條件和可能盡量選擇一些高效率的裝渣運(yùn)輸機(jī)具，并進(jìn)行合理組織，妥善安排，才能加快施工進(jìn)度。尤其裝渣作業(yè)是隧道掘進(jìn)循環(huán)中占用時(shí)間最多，又是與其他作業(yè)干擾較大的一項(xiàng)作業(yè)。因此提高裝渣效率，縮短裝渣時(shí)間，加強(qiáng)運(yùn)輸管理及調(diào)度工作，對(duì)提高隧道施工進(jìn)度有著非常巨大的意義。

裝渣運(yùn)輸作業(yè)按其采用的裝渣運(yùn)輸機(jī)具和設(shè)備的不同可分為三類。

第一類是有軌裝渣-有軌運(yùn)輸。即在坑道內(nèi)靠近工作面一段用軌行式裝渣機(jī)將石渣裝在車輛內(nèi)，編列成組，再用牽引機(jī)車沿著軌道運(yùn)出洞外卸渣場。它是傳統(tǒng)的裝渣運(yùn)輸形式，污染小，不受隧道長短、斷面大小的限制。但各工種干擾大，機(jī)械效率低，掘進(jìn)速度較慢。此外挖枕木槽延誤時(shí)間較長，不挖則軌面抬高，裝渣機(jī)鏟車上浮，引起隧底爬高。挖枕木槽，對(duì)硬巖難挖，對(duì)軟巖易超挖，如有整體道床是不允許超挖的。

第二類是無軌裝渣-無軌運(yùn)輸。即在隧道施工中不鋪設(shè)軌道，裝渣采用鏟斗輪胎式或履帶式裝巖機(jī)械，將石渣裝在自卸卡車內(nèi)運(yùn)出洞外卸渣場。無軌裝渣-無軌運(yùn)輸不存在軌道鋪設(shè)及工作面軌道延伸問題，運(yùn)輸管理及調(diào)度工作也較為簡單，裝運(yùn)效率高，干擾小。如用內(nèi)燃裝渣機(jī)及翻斗汽車裝運(yùn)時(shí)，排出廢氣量大，污染洞內(nèi)空氣，需要很好解決通風(fēng)問題。

第三類是無軌裝渣-有軌運(yùn)輸。一般是在離工作面20～30m范圍內(nèi)不鋪設(shè)軌道。裝渣機(jī)械常用履帶式裝渣機(jī)或立爪裝巖機(jī)。運(yùn)輸車輛多采用梭式礦車或側(cè)卸斗車。用電瓶車牽引，沿著洞身軌道運(yùn)出洞外卸渣場。

無軌裝渣-有軌運(yùn)輸實(shí)為上述第一、二類的綜合。它綜合了第一、二類的優(yōu)點(diǎn)，克服了各自的缺點(diǎn)。因而此種方法在隧道施工中有發(fā)展的趨勢(shì)。要注意的是應(yīng)做到輕、重車各行其道，防止交叉，軌道盡量接近工作面，以加快裝渣速度。

除了上述三種裝渣運(yùn)輸方法外，還有采用皮帶運(yùn)輸?shù)摹⑹P裝在皮帶運(yùn)輸機(jī)上，經(jīng)由皮帶運(yùn)輸?shù)蕉赐馐鼈}，再以重型翻斗車運(yùn)至指定的卸渣場所。有的甚至采用裝運(yùn)卸聯(lián)合機(jī)，實(shí)現(xiàn)裝、運(yùn)、卸聯(lián)動(dòng)化，自動(dòng)化。

三、支護(hù)

隧道支護(hù)分為永久支護(hù)與施工支護(hù)。

永久支護(hù)又稱襯砌，是關(guān)系隧道能否長期良好使用的主體建筑物之一，必須按照設(shè)計(jì)要求，確保圬工質(zhì)量和隧道凈空符合規(guī)定。

施工支護(hù)又稱臨時(shí)支護(hù)，是在隧道施工過程中，為了確保施工安全而設(shè)置的支護(hù)。根據(jù)開挖后隧道圍巖的穩(wěn)定情況，Ⅰ～Ⅱ級(jí)圍巖一般在開挖后設(shè)置局部支護(hù)；Ⅲ級(jí)圍巖為先挖后護(hù)，支護(hù)距開挖面約5～10m；Ⅳ～Ⅴ級(jí)圍巖為隨挖隨支護(hù)，即支護(hù)緊跟開挖面；Ⅴ～Ⅵ級(jí)圍巖多為先支護(hù)后開挖，即在將開挖的地段事先在地層中設(shè)置支護(hù)。

在傳統(tǒng)的礦山法施工中，施工支護(hù)常常在施作永久支護(hù)時(shí)拆除。近年來，多采用噴錨及鋼支撐支護(hù)等作為施工支護(hù)，同時(shí)也作為襯砌結(jié)構(gòu)的組成部分，這樣既保護(hù)了圍巖，提高了隧道的穩(wěn)定性，方便了施工，又降低了施工支護(hù)的造價(jià)。

（一）構(gòu)件支撐

構(gòu)件支撐的形式一般分為鋼支撐（鋼結(jié)構(gòu)或鋼格柵支撐）或木支撐，也有采用鋼木混合支撐的。構(gòu)件支撐的結(jié)構(gòu)形式及其接頭應(yīng)簡單牢固，易于安裝與拆除，能多次倒用，并盡可能定型化。

在可采用錨噴及鋼支撐等作為施工支護(hù)時(shí)，要求隧道開挖中的支護(hù)盡量不用或少用木支撐。木支撐僅著重用于臨時(shí)性的應(yīng)急支護(hù)。

在圍巖軟弱破碎較嚴(yán)重、自穩(wěn)性差的隧道地段（Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖和Ⅳ級(jí)圍巖中的軟巖），坑道開挖后要求早期支護(hù)，且支護(hù)必須具有較大的剛度，以阻止圍巖過度變形和承受部分松弛荷載。鋼拱架適用于自穩(wěn)性差的隧道地段，其整體剛度較大，可以提供較大的早期支護(hù)剛度；鋼架支撐也適用于自穩(wěn)性差的隧道地段，它可很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土合理組合，構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，增強(qiáng)支護(hù)功能的有效性，且受力條件較好，對(duì)隧道斷面變形的適應(yīng)性好。

用作隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼拱架形式較多，如H形、Ⅰ形鋼，鋼管或鋼軌加工制作的鋼架等。

（二）噴錨支護(hù)

噴射混凝土支護(hù)是指將水泥、砂子、碎石按一定比例干料拌和后（摻入速凝劑）送入混凝土噴射機(jī)，再由高壓風(fēng)經(jīng)輸料管壓送至噴槍嘴處與水混合，高速噴向巖面，凝結(jié)硬化而形成的襯砌結(jié)構(gòu)。噴層和圍巖組成一個(gè)共同作用的整體，承受圍巖壓力，襯砌厚度可大幅度減小。同時(shí)，噴射混凝土的細(xì)小顆粒將巖層縫隙填充黏結(jié)，使圍巖的整體性提高，阻止了圍巖向坑道的變形，圍巖壓力也大為減小，封閉圍巖壁面防止風(fēng)化，避免坍方落石。所以，噴射混凝土作用的實(shí)質(zhì)是通過對(duì)圍巖的改造，達(dá)到圍巖穩(wěn)定的目的。這是一種積極主動(dòng)的支護(hù)模式。

錨桿支護(hù)是指將鋼筋制作的桿件以機(jī)械錨固或者黏結(jié)錨固方式錨固于圍巖中，用以加固并支護(hù)圍巖的結(jié)構(gòu)。錨桿支護(hù)系利用圍巖自身強(qiáng)度來支持圍巖，屬內(nèi)部支護(hù)。錨桿的主要作用有三個(gè)方面：一是通過錨桿把欲脫落的巖塊懸吊在深部完整堅(jiān)硬的圍巖上而起到懸吊作用；二是用錨桿把層狀巖體連接在一起，增大層間摩擦阻力，從而形成組合梁；三是用錨桿將坑道周圍有節(jié)理、裂隙的破裂巖體或軟弱巖體壓緊在一起，以增加巖體的強(qiáng)度，各錨桿所形成的壓縮區(qū)彼此搭接，形成一個(gè)堅(jiān)固的巖石承載環(huán)（又叫加固帶），起到加固作用。

噴錨支護(hù)一般是指將噴射混凝土和錨桿或加掛鋼筋網(wǎng)一起（臨時(shí)支護(hù)）組成的聯(lián)合支護(hù)。在隧道工程中一般都將噴射混凝土與鋼拱支撐、錨桿、金屬網(wǎng)等聯(lián)合使用，可作為初期支護(hù)。噴錨支護(hù)較傳統(tǒng)的構(gòu)件支撐，無論在施工工藝還是在作用機(jī)理上都有一些特點(diǎn)：

一是靈活性。噴錨支護(hù)是由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)等支護(hù)部件進(jìn)行適當(dāng)組合的支護(hù)形式，它們既可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。其組合形式和支護(hù)參數(shù)可以根據(jù)圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，施工方法和進(jìn)度，隧道形狀和尺寸等加以選擇和調(diào)整。它們既可以用于局部加固，也易于實(shí)施整體加固；既可一次完成，也可以分次完成。充分體現(xiàn)了“先柔后剛，按需提供”的原則。

二是及時(shí)性。噴錨支護(hù)能在施作后迅速發(fā)揮其對(duì)圍巖的支護(hù)作用。這不僅表現(xiàn)在時(shí)間上，即噴射混凝土和錨桿都具有早強(qiáng)性能，需要它時(shí)，它就能起作用，而且表現(xiàn)在空間上，即噴射混凝土和錨桿可以最大限度地緊跟開挖而施工，甚至可以利用錨桿進(jìn)行超前支護(hù)。

三是密貼性。噴射混凝土能與坑道周邊的圍巖全面、緊密地黏結(jié)，因而可以抵抗巖塊之間沿節(jié)理的剪切和張裂。從整體結(jié)構(gòu)來看，噴射混凝土填補(bǔ)了洞壁的凹穴，使洞壁變得圓順，從而減少了應(yīng)力集中。噴射混凝土尚能使錨桿和鋼筋網(wǎng)的點(diǎn)約束作用得以分配和改善，使其發(fā)揮協(xié)同作用，從而增強(qiáng)了支護(hù)對(duì)圍巖的有效約束，體現(xiàn)出“圍巖—支護(hù)”一體化的力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。

四是深入性。錨桿能深入圍巖體內(nèi)部一定深度，對(duì)圍巖起約束作用。這種作用尤其是以適當(dāng)密度的徑向錨桿群（稱為系統(tǒng)錨桿）的效果最為明顯。系統(tǒng)錨桿在圍巖中形成一定厚度的錨固區(qū)，錨固區(qū)內(nèi)的巖體強(qiáng)度和整體性得以提高和加強(qiáng)，應(yīng)力分布狀態(tài)也得以改善。在圍巖中加以錨桿，相當(dāng)于在混凝土中加入鋼筋形成鋼筋混凝土，可以稱為加筋巖石或加筋土。另外，沿隧道軸線方向有一定外插角的超前錨桿或鋼管，同樣具有深入巖層內(nèi)部對(duì)圍巖起預(yù)支護(hù)的作用。它們也經(jīng)常與系統(tǒng)錨桿、噴射混凝土一起發(fā)揮協(xié)同作用。

五是柔性。噴錨支護(hù)屬于柔性支護(hù)，它可以較便利地調(diào)節(jié)圍巖變形，允許圍巖作有限的變形，即允許在圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，以發(fā)揮圍巖的自承能力。對(duì)于絕大多數(shù)的一般松散巖體，在隧道開挖后，適度的變形有利于發(fā)揮圍巖的自承能力，而過度的變形則會(huì)導(dǎo)致坍塌。因此就要求支護(hù)既能允許有限變形，又能限制過度變形且自身不被破壞。噴錨支護(hù)就很好地滿足了這一要求。一方面是因?yàn)閲娚浠炷凉に嚿系奶攸c(diǎn)，使得它能與巖體密貼黏結(jié)，且能噴得很薄，故呈現(xiàn)柔性（盡管噴混凝土是一種脆性材料），而且這柔性還可以通過分層分次噴射和加鋼纖維或鋼筋網(wǎng)來進(jìn)一步發(fā)揮。另一方面，錨桿也有一定的延性，它可以允許巖體有較大的變形，甚至同被加固巖體一起作整體位移，而仍能繼續(xù)工作不失效。

六是封閉性。噴射混凝土能全面及時(shí)地封閉圍巖，這種封閉不僅阻止了洞內(nèi)潮氣和水對(duì)圍巖的侵蝕作用，減少了膨脹性巖體的潮解軟化和膨脹，而且能夠及時(shí)有效地阻止圍巖變形，使圍巖較早地進(jìn)入變形收斂狀態(tài)。

1.噴混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）各種材料進(jìn)庫時(shí)，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查與驗(yàn)收。施工中，對(duì)噴射混凝土和水泥砂漿的原材料配合比及拌和均勻性，每班至少檢查三次。

（2）噴射混凝土強(qiáng)度的檢查。噴射混凝土強(qiáng)度的檢查，主要是檢查抗壓強(qiáng)度。要求單線隧道每20延長米、雙線隧道每10延長米，至少應(yīng)在拱部及邊墻各取一組做試樣，材料或配合比變更時(shí)另取一組做試樣，每組至少取三個(gè)試樣。

合格條件是：同批（指同一配合比）試塊的抗壓強(qiáng)度平均值不低于20MPa；任意一組試塊抗壓強(qiáng)度平均值不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85％；同批試塊為17組以上時(shí)，低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度平均值，但大于設(shè)計(jì)值85％的組數(shù)不多于總組數(shù)的15％。試件的制作一般采用噴射大板切割法；在對(duì)強(qiáng)度有懷疑時(shí)，則用鑿方切割法。噴射大板切割法是在施工的同時(shí)，把混凝土噴射在45cm×35cm×12cm（可制成6塊）或45cm×20cm×12cm（可制成3塊）的模型內(nèi)，在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，切割加工成10cm×10cm×10cm的立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28d進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)精確度要求為0.1MPa。鑿方切割法是在具有一定強(qiáng)度的支護(hù)結(jié)構(gòu)上，用鑿巖機(jī)打密排鉆孔，取出長約35cm、寬約15cm的混凝土塊，切割加工成10cm×10cm×10cm的立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28d，進(jìn)行試驗(yàn)，精確度仍要求為0.1MPa。強(qiáng)度檢查不合格時(shí)，應(yīng)查明原因，采取補(bǔ)強(qiáng)措施，如加厚噴層或增設(shè)錨桿。

（3）噴射混凝土厚度的檢查。噴射時(shí)可插入長度比設(shè)計(jì)厚度大5cm的鐵絲，縱、橫向每1～2m設(shè)一根，作為施工控制的標(biāo)志。襯砌完成后，單線隧道每20延長米、雙線隧道每10延長米，至少檢查一個(gè)斷面，從拱頂中線起每隔2m鑿方檢查一個(gè)點(diǎn)。每個(gè)斷面拱和墻分別統(tǒng)計(jì)，全部檢查處的混凝土厚度應(yīng)有60％以上不小于設(shè)計(jì)厚度，其余不小于設(shè)計(jì)厚度的1/2。鋼筋網(wǎng)噴混凝土的厚度應(yīng)不小于6cm。

（4）噴射混凝土的其他檢查。噴射混凝土與圍巖黏結(jié)情況的檢查，一般采用錘敲擊法，如錘擊有空響時(shí)應(yīng)清除已噴混凝土，洗凈巖壁重噴，必要時(shí)進(jìn)行黏結(jié)力檢查。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴混凝土表面有干斑、裂縫、露筋、滲漏水情況時(shí)，應(yīng)予以修補(bǔ)或鑿除重噴或進(jìn)行整治。

2.錨桿質(zhì)量的檢查

錨桿安裝后應(yīng)作抗拔力試驗(yàn)，每300根至少選擇3根作為1組進(jìn)行試驗(yàn)，圍巖條件或原材料變更時(shí)另作一組。同組錨桿28d的抗拔力平均值應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，每根錨桿的抗拔力最低值不得低于設(shè)計(jì)的90％。錨桿抗拔力試驗(yàn)一般用錨桿拉力計(jì)或千斤頂在現(xiàn)場實(shí)際工點(diǎn)上進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意：（1）保持拉力計(jì)與錨桿外露部分平行；（2）加力時(shí)應(yīng)勻速緩慢；（3）拉力計(jì)應(yīng)固定牢靠，并有安全保護(hù)設(shè)施。

3.鋼筋網(wǎng)

噴射混凝土施工時(shí)往往用鋼（絲）筋網(wǎng)以增強(qiáng)其整體性和承載能力，鋼筋網(wǎng)由環(huán)向和縱向鋼筋組成，環(huán)向筋為受力筋，要經(jīng)過計(jì)算，一般選用ф4～ф12mm的Q235鋼筋，網(wǎng)格邊長15～30cm（較多采用20cm×20cm，20cm×25cm，25cm×25cm，30cm×30cm等），其鋪設(shè)可在巖面噴射第一層混凝土以及施作鋼筋灌漿錨桿3d后進(jìn)行，以免碰撞錨桿影響錨固效果，鋼筋網(wǎng)應(yīng)清除銹蝕，隨受噴面起伏鋪設(shè)，與受噴面間隙一般為3cm，保護(hù)層不小于2cm。鋼筋網(wǎng)與錨桿應(yīng)連接牢固。

（三）模筑混凝土襯砌

隧道及地下工程中常用的支護(hù)襯砌形式主要有：整體式襯砌、復(fù)合式襯砌及錨噴襯砌。整體式襯砌即為永久性的隧道模筑混凝土襯砌（常用于傳統(tǒng)的礦山法施工）；復(fù)合式襯砌由初期支護(hù)和二次襯砌組成，初期支護(hù)的作用是使圍巖在施工期間內(nèi)保持初步穩(wěn)定，二次襯砌則是提供安全儲(chǔ)備或承受后期圍巖壓力。初期支護(hù)按主要承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工；二次襯砌在Ⅲ級(jí)及以上圍巖時(shí)按安全儲(chǔ)備設(shè)計(jì)；在Ⅳ級(jí)及以下圍巖時(shí)，則按承受后期圍巖壓力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工，并均應(yīng)滿足構(gòu)造要求；錨噴襯砌的設(shè)計(jì)基本上同復(fù)合式襯砌中的初期支護(hù)設(shè)計(jì)，只是應(yīng)增加一定的安全儲(chǔ)備量（主要適用于Ⅲ級(jí)及以上圍巖條件）。

依據(jù)隧道開挖方法的不同，模筑混凝土襯砌施工分為先拱后墻或先墻后拱兩種方式。在新奧法施工中，二次襯砌多采用順作法，即由下到上，先墻后拱順序連續(xù)灌注。在隧道縱向需要分段施作，分段長度一般為9～12m。

二次襯砌和抑拱的施作時(shí)間直接關(guān)系到襯砌結(jié)構(gòu)的安全。過早施作會(huì)使二次襯砌承受較大的圍巖壓力，拖后施作會(huì)不利于初期支護(hù)的穩(wěn)定。因此，在施工中應(yīng)通過監(jiān)控、量測，掌握圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，及時(shí)調(diào)整支護(hù)與襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)，并確定二次襯砌和仰拱的施作時(shí)間，使襯砌結(jié)構(gòu)安全可靠。

模筑混凝土襯砌施工的主要工作有：準(zhǔn)備工作，混凝土的制備與運(yùn)送，灌注作業(yè)，養(yǎng)護(hù)和拆模。必要時(shí)還應(yīng)在成洞地段向襯砌背后壓漿。

模筑混凝土襯砌施工時(shí)各部位施工的要求如下。

1.拱圈

在先拱后墻法中，拱腳地基松軟可能引起較大沉陷時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況采用下列措施：如加大拱腳截面；夯填碎石層；加鋪縱向方木和橫向木板；在混凝土截面內(nèi)縱向設(shè)粗鋼筋或小鋼軌；在橫向巖壁上打短鋼軌或設(shè)置錨桿；在嚴(yán)重松軟地段采用挖井法先做部分立柱式邊墻以支頂拱腳。

2.拱節(jié)連接縫處理

拱圈混凝土分段灌注所形成的工作接頭縫，稱為拱節(jié)連接縫。它是拱圈的薄弱環(huán)節(jié)，常常因處理不當(dāng)而使接頭縫處的混凝土裂開、滲水以致毀壞。因此，在灌注下一節(jié)拱時(shí)，應(yīng)先將接頭處混凝土表面鑿毛、洗刷干凈后再灌注。每節(jié)端頭要用垂直擋頭板封住，注意不要漏漿。在地質(zhì)松軟、圍巖壓力較大地段，可預(yù)埋短鋼筋或鋼釬以加強(qiáng)聯(lián)結(jié)。

3.封頂

拱圈混凝土均自兩側(cè)拱腳由下而上灌注，當(dāng)灌注到頂部中間約剩0.8～1.0m寬時(shí)，就要進(jìn)行封頂工作。

封頂分活封頂（又叫剎尖）和死封頂兩種。活封頂是指混凝土由兩邊對(duì)稱灌注至拱頂，隨拱圈前進(jìn)方向邊灌注邊沿縱向封口的方法。死封頂是指當(dāng)混凝土由兩端相向灌注到連接處時(shí)，在拱頂中央形成一個(gè)缺口（一般30～40cm見方），然后用混凝土堵塞這個(gè)缺口的方法。死封頂口應(yīng)盡量選在圍巖較好、無超挖的地點(diǎn)。死封頂?shù)姆椒ㄊ窃谒羧笨诘乃闹芗芰躅^板，待四周混凝土灌注完畢24h后，拆除四周擋頭板。根據(jù)缺口尺寸，特制一個(gè)內(nèi)徑與缺口相同的活底木盒。封頂時(shí)將盛滿經(jīng)搗固后的混凝土的木盒放在缺口下面，并用千斤頂將混凝土頂入缺口內(nèi)。

4.邊墻

在先拱后墻法中，由于拱圈已經(jīng)完成，邊墻頂部與拱腳間有一個(gè)封口的工序，在距拱腳高約7～10cm時(shí)，邊墻應(yīng)停止灌注，經(jīng)24h后，再用坍落度較小的同等級(jí)混凝土認(rèn)真搗固密實(shí)進(jìn)行封口，以免混凝土固結(jié)硬化時(shí)產(chǎn)生裂縫。

邊墻部位設(shè)有大小避車洞時(shí)，宜與邊墻一并施工；如圍巖不穩(wěn)定有坍塌可能時(shí)，可先做好避車洞前后兩端邊墻，再作避車洞。

5.底部

（1）仰拱

仰拱拱座應(yīng)在曲邊墻施工時(shí)同時(shí)做好。仰拱灌注時(shí)需保持洞內(nèi)運(yùn)輸暢通，并采用分段間隔作業(yè)。灌注仰拱宜用低塑性混凝土，并由仰拱中心向兩側(cè)灌注至拱座。隧底填充可在檢查仰拱斷面及厚度合格后進(jìn)行，但不能使填充的低強(qiáng)度混凝土侵入仰拱截面以內(nèi)。

（2）鋪底

隧底灌注即鋪底，厚度一般為10cm。為了使圬工結(jié)合良好，其灌注施工一般在墻拱主體襯砌及水溝、電纜槽完成后進(jìn)行。隧道鋪底頂面應(yīng)根據(jù)軌頂標(biāo)高控制，以保證縱橫向坡度正確和表面平順光潔。

短隧道鋪底可從洞內(nèi)向兩端洞口分別進(jìn)行，以利用軌道運(yùn)入鋪底混凝土材料。有平行導(dǎo)坑的隧道鋪底時(shí)，常在兩個(gè)橫通道之間作為灌注段施工；長隧道的鋪底，常在前后二副道岔之間保持一股軌道作為施工運(yùn)輸，同時(shí)拆除另一股軌道先鋪隧道寬度的一半，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到允許荷載時(shí)，恢復(fù)已拆股道，換拆另一股道完成其余一半的鋪底。

四、開挖方向的控制

用精密導(dǎo)線進(jìn)行洞內(nèi)控制測量的隧道，其中線點(diǎn)應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線設(shè)立。中線點(diǎn)間距在直線部分約200m為宜，曲線部分約70m為宜。

用中線法進(jìn)行洞內(nèi)測量的隧道，中線點(diǎn)間距在直線部分不宜短于100m，曲線部分不宜短于50m。

供導(dǎo)坑延伸和掘進(jìn)用的臨時(shí)點(diǎn)可用串線法標(biāo)定，其延伸長度在直線部分不應(yīng)大于30m，曲線部分不應(yīng)大于20m。超過上述長度時(shí)，則應(yīng)用經(jīng)緯儀測定。串線法的兩吊線間距不宜小于5m。

供襯砌用的臨時(shí)點(diǎn)，必須用經(jīng)緯儀測定。其間距以不大于10m為宜。

隧道內(nèi)相向兩施工中線在貫通面上的限差應(yīng)符合規(guī)定。當(dāng)相對(duì)掘進(jìn)工作面只相距15m時(shí)，應(yīng)從一面掘進(jìn)貫通。