铁路隧道支护质量及安全控制研究
王冬冬
中铁七局集团西安铁路工程有限公司 陕西省西安市 710000
摘要：铁路隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键，也是隧道设计的基本任务，而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础。隧道支护的质量及安全控制，直接关系到隧道的施工质量和铁路后期的安全运营，因此，必须要高度重视隧道支护施工。本文根据作者多年工作经验，对铁路隧道支护质量及安全控制进行了详细的阐述和分析，共大家参考和借鉴。
关键词：铁路；隧道支护；质量；安全；控制
1、铁路隧道支护施工工艺流程
1.1喷射砼施工
施工工序：清理岩面→初喷砼→系统锚杆→挂钢筋网→复喷至设计厚度。
施工方法：采用湿喷机作业，砼由洞外拌合站集中拌料，砼运输车运到工作面。喷射砼前，先用水、高压风对岩面粉尘、松动岩石和杂物进行清理，并使岩面保持一定的湿度。喷射作业分段、分片、由下而上顺序进行。
① 喷射砼采用6m3/h湿喷机，湿喷料由洞外拌和楼集中拌料，运料车运到工作面。
② 喷砼：喷射砼前，用高压风Ⅴ类围岩段可用高压风、水将岩面粉尘和杂物进行清理，喷射作业应分段、分片、由下而上顺序进行。初喷砼厚度不小于2～4cm。格栅拱架等安装完后进行复喷砼作业，喷至设计厚度。
1.2锚杆施工
施工工序：钻孔→清孔→注浆→插入杆体。
锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。先用凿岩机按设计要求钻锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后用注浆泵将配制合格的砂浆压入孔内，后将加工好的杆体插入孔内，砂浆强度达到设计要求后安装垫板和螺帽。
1.3钢筋网施工
预先在洞外加工成适合施工的大片，锚杆施作好后进行钢筋网的铺装，将洞外加工成片的钢筋网应随高就低紧贴初喷面，用冲击孔打浅孔埋膨胀螺栓，钢筋网固定于螺栓上，用电焊焊于锚杆尾部，固定牢固。
1.4钢拱架
开挖面初喷后，测量放线，人工安装钢架，用纵向钢筋连接，拱脚置于牢固的基础上。钢架与围岩间隙用喷砼喷填，间隙过大时用砼楔块顶紧，必要时加大拱脚或设置锁脚锚杆。
施工工序：初喷→拱架制作→安装→纵向联接筋加固→锁脚系统锚杆→喷砼。
① 拱架制作：格栅拱架在洞外加工房按设计加工，每节两端焊上连接板，用螺栓连接。保证边接点焊接符合规范要求。
② 安装：根据开挖方法先安装拱部，为了使拱部拱架便于与下部连接，上部拱脚开挖高度应低于上部开挖底线15～20cm，安装拱部时在拱脚处垫上垫板和砂垫层并用锁脚锚杆锁固。下部开挖后及时安装边墙拱架。安装好的拱架用纵向连接筋连成一体。Ⅲ级围岩段采用整体安装。
③ 安装好的拱架在拱脚处打好锁脚锚杆。
④ 横向和高程误差为±5cm，垂直度±2°，左右纵向误差±5cm。
⑤ 拱架安装好后，在岩壁与拱架之间用砼预制块填塞作为传力点，间距视现场实际情况控制在0.8～1.0m。
⑥ 钢拱与围岩之间的超挖用喷砼回填，保护层厚度不小于4cm。
2、铁路隧道支护质量控制要点分析
铁路隧道初期支护是隧道稳定的主要承载结构，是密贴于围岩的柔性结构与控制围岩变形松弛的主要支护手段，而二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定的情况下修筑的，初期支护是二次衬砌的基础。
2.1一般规定
初期支护应配合开挖作业及时进行，确保围岩稳定及施工安全；施工作业台架应牢固可靠，并应设置安全围栏。
当掌子面自稳能力差时，应采取增加辅助工程措施或改变开挖方法等措施软弱围岩地段施工应坚持“先支护（强支护）、后开挖（短进尺、弱爆破）、快封闭、勤量测”的施工原则，初期支护紧跟掌子面。Ⅳ～Ⅵ级围岩初期支护应保证尽早封闭成环。隧道支护宜根据现场监控量测结果，分析施工中的各种信息，及时调整支护措施和支护参数。施工中应做好地质描述、超前地质预报，根据围岩条件的变化，因地制宜，提前采取相应措施，做到安全可靠、经济合理。在浅埋、严重偏压、自稳性差的地段以及大面积淋水或涌水地段施工时，应按设计采用稳定地层和处理涌水的辅助工程措施。
2.2锚杆质量控制
锚杆孔距允许偏差为±150mm；锚杆孔深允许偏差为±50mm；锚杆用原材料要合格，钢筋表面平直、无损伤、无裂纹、无油污及片状老锈蚀；锚杆孔与衬砌法线垂直，垫板与基面密贴；锚杆要与钢架焊接牢固；锚杆外露端头在防水层施工前必须切除；锚杆头外露部分不能悬挂异物。
2.3钢筋网片质量控制
钢筋网采用φ8钢筋焊制，在钢筋加工场内集中加工成
为1.6×1.0m网片。钢筋网片挂设位置，钢筋网片随初喷面的起伏铺设，焊接固定于先期施工的系统锚杆之上，再把钢筋片焊接成网，网片搭接长度为1～2个网格，钢筋网片应在环向、纵向本次支护端部预留一个网格，便于下一循环钢筋网片搭接。钢筋网在初喷混凝土4cm以后铺挂，且保护层厚度不得小于2cm。加工网片时，网格允许偏差±10mm。钢筋网片搭接长度允许偏差为±50mm。钢筋网要与支撑结构焊接牢固。钢筋网片焊接采用506焊条。
2.4喷射混凝土质量控制
喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。喷射混凝土表面密实、平顺。喷射混凝土无裂缝、掉渣现象。有无脱空、空鼓、裂纹喷射混凝土施工技术人员必须现场监督，喷射前认真检查隧道断面，所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。喷射混凝土终凝2h后，应进行养护。石质隧道采用喷雾养护，黄土隧道采用养护液。养护时间不少于14d。当温度低于+5℃时，不得洒水养护。隧道开挖下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4h。
2.5钢架质量控制
钢架间距±100mm；钢架保护层厚度不得小于4cm；钢架各段结松尺寸是否满足要求钢架加工后进行试拼，允许误差：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm；钢架平放时，平面翘曲小于±2cm。钢架安装后度、断面是否满足要求 钢架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°。钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。为保证钢架位置安设准确，钢架架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢架焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5～1m并用砂浆锚固。钢架拱脚必须安放在稳固的基础上，拱脚两侧设锁脚钢管，架立时垂直隧道中线，
隧道开挖时在钢架的各连接板处预留钢架连接板凹槽，拱脚或墙脚处预留安装钢架槽钢凹槽。每段钢架连接板是否紧贴、螺栓孔尺寸、螺栓是否上紧。
2.6降低喷射混凝土的回弹率
喷射混凝土施工中的回弹率，同喷射混凝土材料、水灰比、
混合物喷射速度，喷头至受喷面的距离与角度及喷射手技术熟练程度等因素有关。而回弹率的高低对喷射混凝土质量、材料消耗、施工效率等都有重大影响，喷混凝土的回弹率边墙不应大于15%，拱部不应大于25%。
3、隧道支护安全管控要点
施工期间现场负责人会同有关人员对各部位支护定期检查。在不良地段，每班制定专人检查，当发现支护变形或破坏时，立即修整加固对开挖后自稳程度很差的围岩、喷射混凝土尚未达到一定程度即趋失稳的围岩、喷锚后变形量超过设计允许值以及发生突变的围岩，应及时采取加强临时支护的措施。对洞内围岩和地表布置的变形观测点定期观测，发现洞内和地表位移值等于或大于允许位移值，以及地表围岩、支护出现裂时，立即通知作业人员撤离现场，待安全处理后再施工。对未喷锚地段的危石应及时处理完毕，工作台架、防护栏杆、照明设施确保符合安全要求。
喷射机械定机、定人、定岗，认真执行安全操作规程，坚持交接班。并做好记录。
4、结束语
铁路隧道支护施工是确保隧道施工安全的重要环节。必须要从初期支护、锚杆、钢格栅及钢拱架、喷射混凝土等每道关键工序控制开始，才能保证隧道支护的施工质量及安全。
参考文献：
[1]隧道施工安全措施及质量控制[J].汪建新，赵月苹.交通世界（建养.机械）.2011（01）
[2]铁路隧道施工安全质量管理.侯新建.工程技术[全文版]. 2016
[3]探讨隧道施工安全与隧道施工现场管理.李琛刚.工业B . 2015