內(nèi)容摘要：“固西引水工程”是解決寧夏中部干旱帶西吉縣縣城及部分農(nóng)村人飲困難問題的一項民心工程。庫房溝隧洞為供水工程中一座主要建筑，也是制約全線貫通的“瓶頸”工程，位于供水線路（樁號19+550-20+020），全長470m。錨桿噴射砼支護技術(shù)在隧洞工程軟弱夾層塌方段的支護施工中發(fā)揮了良好作用，確保了安全施工。
措施進行闡述，主要從錨桿施工、原材料的控制、施工機具、混合料的配合與拌制，噴射前的準備工作、噴射作業(yè)、安全技術(shù)，施工要點等幾方面進行論述，供同類隧洞工程施工時參考和借鑒。
一、工程概況
西吉縣“固西引水工程”位于寧夏南部的固原市原州區(qū)與西吉縣之間，地處東經(jīng)105°20′～106°04′，北緯35°35′～36°14′之間，旨在解決西吉縣城的飲用水缺水問題及供水管線沿線部分農(nóng)村居民的安全飲水問題，屬跨流域調(diào)水。履蓋范圍包括西吉縣、原州區(qū)的兩縣（區(qū)）6個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）29個行政村、118個自然村；現(xiàn)狀年2005年受益總?cè)丝?.47萬人，規(guī)劃年2020年人口13.42萬人。設(shè)計水平年年調(diào)水量132萬m3，工程設(shè)計日平均調(diào)水規(guī)模3616m3/d，年實際引水流量45.66L/s。干管管道累計全長81.6km。干管共布置各類建筑物102座，其中揚水泵站1座，，隧洞1座，總長470m；防洪工程17處，過路建筑物22座，高位蓄水池1座(2000m3)，蓄水前池1座(2000m3)，分水井22座，檢查井（排氣井、排污井）37座。
庫房溝隧洞是“固西引水工程”的重點工程，也是制約全線貫通的“瓶頸”工程。隧洞全長470.0m，比降為1/1000，隧洞斷面形式選擇了馬蹄形，隧洞斷面尺寸按最小施工要求確定，底寬1.7m，最大寬度1.91m，凈高1.92m。隧洞洞室采用全段面襯砌，襯砌結(jié)構(gòu)為C20預(yù)制鋼筋砼三鉸拱片，抗?jié)B標號為W4，抗凍標號為F100。隧洞橫斷面超挖尺寸按0.2m控制，超挖部分用C10砼回填。拱片安裝完后，進行回填灌漿。隧洞地層巖性為第四系上更新統(tǒng)（Q3m）黃土及第三系紅柳組溝泥巖，毛洞自穩(wěn)差，設(shè)計采用邊掘進邊砌護的方法施工。在隧洞進口向里開挖了約100m時，發(fā)現(xiàn)由于圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，遇到軟弱夾層，流砂、涌水等復(fù)雜多變的地質(zhì)條件，洞室工作面及洞頂泥巖出現(xiàn)嚴重坍方及掉塊現(xiàn)象，坍方嚴重堵塞工作面，施工單位及時采取了木垛支護的方法，但效果不佳。后經(jīng)設(shè)計單位現(xiàn)場查勘，提出了采用錨噴支護措施對開挖的隧洞進行初期支護，并成功地對軟弱夾層圍巖段進行支護。
二、工程地質(zhì)
場地地貌單元屬黃土丘陵地貌，隧洞穿越處呈梁峁地貌，黃土覆蓋較厚，沖溝發(fā)育。主要有第四系上更新統(tǒng)（Q3m）黃土，第三系紅柳溝組（N1h）泥巖。第四系上更新統(tǒng)馬蘭組（Q3m）黃土，土黃色，硬塑～堅硬狀態(tài)，中～高壓縮性，可見大孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，具濕陷性，濕陷層厚度在10～6m之間。第三系紅柳溝組（N1h）泥巖，紫紅色，堅硬。
三、錨桿噴射砼支護的施工要點與方法
1、錨桿的施工
(1)根據(jù)《錨桿噴射砼支護技術(shù)規(guī)范》GB50086—2001有關(guān)要求，錨桿孔應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和圍巖情況，定出孔位，做出標記。確定孔深為0.8—1.0m。
（2）錨桿為砂漿錨桿，錨桿桿體選用φ22螺紋鋼，錨頭分別為250mm鍛扁后劈扭轉(zhuǎn)成左旋麻花狀。并焊φ36mm的擋圈。砂子采用中細砂，粒徑大小于2.0mm，并應(yīng)過篩。水泥砂漿配合為1：1—1：1.2，水灰為0.4。
(3)注漿利用注漿器，壓力控制在0.2Mpa，將砂漿壓入錨孔，注漿完畢后插入錨桿。必要時用楔子填塞毛孔，以防桿體脫落或砂漿溢出。
(4)由于該段隧洞圍巖為Ⅴ級及洞穴較多，應(yīng)先噴砼，再安裝錨桿，并應(yīng)在錨桿孔鉆完后及時安裝錨桿桿體。
(5)邊拆除支架，邊安裝砂漿錨桿，以加固隧洞的拱部和側(cè)墻。
2、噴射砼施工
(1)準備工作：開始噴射作業(yè)之前，應(yīng)塔設(shè)腳手架清除松動巖塊。用高壓風清除浮渣、巖粉以及其他呈疏松狀的堆積物。用水或空壓機送風，將受噴面沖洗干凈。并搭設(shè)操作平臺，配備相應(yīng)的照明設(shè)備，以利于噴射作業(yè)。
(2)應(yīng)埋設(shè)控制砼厚度的標志，用鋼筋先打入巖面，噴射砼厚度為5cm。
3、原材料的控制
?。?）水泥選用中寧賽馬42.5R抗硫水泥，砂子選用莧麻河黑城河砂，細度模數(shù)為2.6，砂子含水率為5-7%，石子粒徑為15mm的粉碎石。
?。?）速凝劑應(yīng)用紅星一型粉末狀速凝劑，摻量為水泥重量的2-4%，噴邊墻時可減少2%或不摻，噴頂拱時可摻到5-6%。
4、混合料的配合比與拌制
?。?）配合比應(yīng)滿足C20砼強度和噴射工藝要求，根據(jù)相關(guān)工程實例并做試驗，確定水泥：砂：石=1：2.5：2(重量比)，砂率為50-60%，水灰比控制在0.4-0.5左右，由噴射手憑經(jīng)驗控制。
?。?）應(yīng)嚴格按設(shè)計的配合比控制，原則上應(yīng)隨用隨拌，但為了保持噴射的連續(xù)性，可以現(xiàn)存一部分混合料。對不摻速凝劑的砼的存放時間，不宜超過2小時，若摻有速凝劑，則不宜超過20分鐘。
?。?）混和料的拌制采用350L的自落式攪拌機，攪拌時間不得小于120s，若摻有速凝劑時，應(yīng)適當延長攪拌時間，攪拌時間應(yīng)達到180s以上。
（4）噴射砼拌制后，應(yīng)及時檢查砼的質(zhì)量，測定其坍落度，坍落度宜控制在8-12cm之間。
5、噴射作業(yè)
?。?）噴身作業(yè)應(yīng)分段分片依次進行，在每一段高內(nèi)應(yīng)分為2m的小段。噴射順序應(yīng)自下而上，分層噴射時，后一層噴射應(yīng)在前一層砼終凝后進行。若由于其它因素，終凝1小時后再進行噴射時，應(yīng)先用風、水清洗噴層表面，使其兩層之間良好結(jié)合。
?。?）噴射機選用鄭州康達支護技術(shù)有限公司生產(chǎn)的CPS2000型噴射機，生產(chǎn)能力5m3/h，輸料管內(nèi)徑50mm。正式作業(yè)前應(yīng)檢查和試運轉(zhuǎn)，作業(yè)的順序是：先送風，再通電，后上料；停機時：先停料，再停電，最后切斷風源，關(guān)閉壓縮機。開機過程中，應(yīng)保持工作風壓的穩(wěn)定，工作風壓控制在0.15Mpa。當垂直輸送時，每提高1m，增加風壓0.002~0.003Mpa，噴射作業(yè)完畢或因故中斷噴射后，應(yīng)及時將噴射機和輸料管內(nèi)的料清除干凈。
（3）噴射的幾個參數(shù)控制：1）掌握好噴頭方向，使其垂直于受噴面，噴射距離為0.8—1.0m時，粉塵較多，控制在0.3—0.4m時效果好，并注意巖面的起伏情況，保證噴層厚度和提高層面的平整度和均勻性。2）噴頂拱時，壓力控制在0.2Mpa，噴邊墻時，壓力控制在0.16Mpa，且減少了噴射砼的回彈率，邊墻不大于15%，拱部不大于25%，開始試噴時，回彈率達到50%，經(jīng)在噴頭處控制含水量10%，且改變噴射距離在0.3~0.4m時，收到較好的噴射效果。
6、噴射砼養(yǎng)護與冬季施工：噴射砼終凝2h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不小于7天。氣溫低于+5℃時，不得噴水養(yǎng)護。冬季施工，噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不應(yīng)低于5℃。為此，對噴射作業(yè)區(qū)和拌料區(qū)進行保溫搭設(shè)暖棚，掛設(shè)溫度計，每日觀測5次，使其溫度不低于+5℃。保證噴射砼的作業(yè)和質(zhì)量。
7、安全技術(shù)
?。?）施工前應(yīng)認真檢查和處理噴錨支護作業(yè)區(qū)的危石，施工機具應(yīng)布置在安全地帶。
?。?）鋪護支護必須緊跟開挖工作面，砼終凝到下一循環(huán)放炮時間，應(yīng)大于8小時。
?。?）噴射作業(yè)中，應(yīng)有專職安全員隨時觀察圍巖變化情況。若有塌方跡象，應(yīng)及時撒出。
?。?）施工中，應(yīng)定期檢查電源線路和設(shè)備的性能，確保用電安全。
四、鋼拱架支護的施工要點
1、對塌方嚴重的泥質(zhì)砂巖段，采用鋼拱架全斷面支護，采用I16工字鋼，拱上部用I16的工字鋼，間距0.3m，拱下部用I16工字鋼，將工字鋼兩側(cè)伸入地平，在工字鋼底部設(shè)I16槽鋼墊塊，支撐間上部采用鋼筋網(wǎng)片聯(lián)結(jié)，縱向采用Ф25的螺紋鋼聯(lián)結(jié)，間距0.3m。
2、塌方段空隙部分采用木朵回填或漿砌石回填，然后進行砼壓力灌漿，再噴射10cm的砼。每支護2m后，立即進行鋼筋綁扎及砼澆筑，以保證安全施工。
五、經(jīng)驗與建議
錨桿噴射砼支護技術(shù)做為臨時支護的措施，成功地對隧洞軟弱圍巖塌方段進行了處理。根據(jù)施工實踐和經(jīng)驗有如下體會：
?。?）嚴格控制爆破技術(shù)，小進尺掘進，保證成形質(zhì)量并減少圍巖的擾動。
?。?）在軟弱圍巖段出現(xiàn)巖層松動或風化前，應(yīng)及時支護并封閉圍巖。
?。?）錨桿支護應(yīng)緊跟工作面施工，一般采用噴—錨—噴的施工程序。
?。?）全面考慮，周密安排，圍巖開挖，臨時支護和永久襯砌的施工作業(yè)程序。
?。?）提高錨噴支護施工質(zhì)量。噴砼層一定要保證厚度，錨桿一定要注漿，且要加強養(yǎng)護。對圍巖應(yīng)力變化大的危險地段，用鋼拱架加設(shè)鋼筋網(wǎng)支護。
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