我国山岭隧道施工方法主要有喷锚构筑法、TMB法和盾构法,其中喷锚构筑法相对盾构、TMB法来讲比较经济,尤其适用地层复杂多变、隧道结构形式复杂等情况,在我国应用比较广泛。喷锚构筑法是根据新奥法原理,结合我国工程实践,以岩土力学原理为基础,合理利用围岩的自承能力,尽量减少开挖对围岩的扰动,使围岩成为支护体系中重要的组成部分的一种施工方法。隧道采用喷锚构筑法在我国推广应用以来,已经有几十年的历史,并且取得了大量的科技成果,积累了丰富的设计与施工经验。
锚喷构筑法在开挖面以喷射混凝土、锚杆支护、拱架为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导隧道工程的设计施工。关键技术包括:控制爆破( 硬岩:光面爆破)、监控量测、初期支护、二次衬砌和预加固等辅助技术[1] 。
锚喷构筑法在进行隧道施工的过程中首先通过混凝土的喷射以及锚杆支护来进行隧道的稳定支护,确保隧道围岩的稳定,避免隧道内围岩发生松动或者变形。在这一过程中涉及到了隧道支护的测量、监控以及施工等多个方面的内容。锚喷构筑法施工过程中的关键性技术措施及相应的作用机理如:
在进行隧道施工的过程中,为了确保开挖面能够得到及时的封闭,确保一些软弱围岩能够及时的被稳定,通常会采用喷射混凝土来提高围岩的强度,吸收围岩的变形。在选择混凝土时可以选择钢纤维混凝土,对于一些应力较高的区域,可以选择高强度的玻璃纤维。在进行混凝土喷射的过程中,并不是说混凝土的厚度越厚其强度就是越高的,一定要根据工程的需要控制好混凝土的喷射厚度。一般而言,喷射的混凝土厚度应当控制在开挖厚度的 1/40 以内,只要能够满足隧道初步支护的目的就可以了。
钢拱架在隧道内需要同时承受隧道顶部的围岩以及荷载以及钢拱架之间的围岩荷载,在隧道施工的过程中应用钢拱架能够有效的避免隧道发生大幅度的变形。在隧道施工的过程中,施工人员应当科学合理的应用钢拱架,在应用钢拱架时要确保其与隧道的开挖线紧密的贴合。一般情况下钢拱架的强度以及刚度都要远远优于格栅拱架,并且其强度也较高,能够在较大的外界作用力下保持稳定不发生形变。
在隧道施工的过程中,锚杆的应用能够有效的避免隧道内的围岩剪切力失去稳定。在隧道施工的过程中,因为涉及不当或者是施工不当,很容易导致隧道发生大幅度的变形,在这种情况下施工人员应用锚杆能有效的表面其发生崩塌,确保隧道开挖的稳定。在施工时应当在隧道的拱角位置安装锁脚锚杆,这样能够避免隧道的底部发生大幅度的形变或者崩塌[2] 。