白马隧道偏压软弱破碎围岩隧道大管棚超前支护进洞的施工技术

1、1工程概况：填筑土采用左洞洞渣，洞渣掺入3%水泥用挖掘机拌合均匀，进行土牛填筑，土牛采用挖掘机捣实。2 . 施工工艺及要求2.1.施工准备在施作长管棚前应先进行洞口开挖，及完成边、仰坡的防护、天沟砌筑。2.2.边仰坡开挖白马隧道进口视现场围岩实际情况采用机械开挖或爆破开挖。开挖线外10m设截水天沟，截水天沟采用M7.5浆砌片石水沟。按设计对暗洞口位置进行测量复核、边仰坡测量放线，做好临时排水系统，然后采用挖掘机沿测量组指定开挖线开挖，开挖时采用分层阶梯开挖，每层2m，配备专人密切注意观测原状土的动态，一旦出现滑塌趋势，立即停止开挖对边坡进行组织防护，同时挖机刷坡时，必须边挖边用抓背拍实确保开挖

2、施工安全。开挖时要经常使用测量仪器对开挖高度进行测量，以免超挖。2.3边坡防护进口临时边仰坡坡面加固采用锚喷挂网支护，锚杆长采用42注浆小导管，长4.5，间距1.5m ×1.5m,梅花状布置；8钢筋网片，网格间距20cm×20cm；防护至上而下，随开挖分层及时施作，喷射砼施工前清除表面浮土、松石，并将较大裂缝、凹坑嵌补牢实、平整，喷砼分两次进行。初喷35cm 用于及早封闭围岩，填平岩面，在布设锚杆、钢筋网后进行复喷，达到设计厚度15cm要求。金属网及锚杆头不得外露，并做好喷层周边与未防护坡面的衔接封闭处理，防止水从缝隙浸入，明洞开挖和边仰坡开挖同步进行。2.4大管棚超前支护

3、施工本隧道管棚钢管采用108×6热轧钢管，长30m，环向间距40cm，外插角：1.0°3.0°（钢管轴线与衬砌外缘线夹角），方向与路线方向平行，注浆采用水泥单浆液，注浆压力11.5MPa，水泥浆水灰比W/C=1：1，水泥采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。钢花管上钻注浆孔，孔径8mm，孔间距12cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段300cm。相邻钢管采用丝扣连接，丝扣长度不小于15cm，同一横断面内接头数不大于50%，导管内增设钢筋笼（由四根16主筋和固定环组成）。边坡防护示意图大管棚布置示意图2.4.1、施作导向墙导向墙起点为YK47+659，止点根据现场

4、开挖后紧贴岩面为准，混凝土导向墙在明洞衬砌轮廓线以外施作，截面尺寸1m×1m，采用C25钢架混凝土，内埋设I18工字钢架及160×5mm导向套管，导向套管沿拱圈环向布设，间距、位置及方向应准确，固定钢筋与导向管采用双面焊接，焊接长度不小于5d，导向墙与明洞衬砌之间预留50cm变形量。导向墙右侧基础直接落于侧墙牛腿上，左侧基础缩短至最下一根孔口管以下100cm。2.4.2、导向钢管导向管采用160×5mm钢管，长度2m-3m环向间距40cm，用全站仪定出隧道中线，均匀划出导向管位置。导向管平行线路设计线，仰角为10 （不包含线路纵向坡度，在实际测量放样中要考虑路线纵

5、坡）。为防止导向管在长管棚施工钻孔过程中的振动松动，导向管焊接在钢拱架外侧，并用22钢筋焊接加固，22固定筋与导向管、I18工字钢焊接成整体，采用双面焊接，焊缝长度大于5倍钢筋直径。防止浇筑混凝土时产生位移。 隧道开挖钻进结束下一根管棚钻进 开挖周边放样布孔管棚钻机就位继续钻进安装至设计长度 钻杆退回原位 一节管棚体安装结束 接长管棚 钻进管棚体安装 注浆安放钢筋笼 大管棚施工流程图2.4.3、大管棚施工 （1）钻孔:钻孔采用管棚钻机进行，钻机平台的高度根据钻机的可调控范围以及钻孔顺序进行确定，由于钻机钻孔顺序按高孔位向低孔位进行，平台位置相应自上而下进行逐步降低，以满足钻孔需要，钻机钻孔的孔

6、径为127mm。工艺要求a钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线和导向轴线相吻合。b钻孔时经常测量孔的斜度，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限者应封孔，原位重钻。c在钻孔时，若出现卡钻、塌孔时应注浆后再钻。钻孔时，应认真填好钻孔记录，除记录钻孔深度、方向角外，还应根据钻孔出屑或取芯情况记录不同孔的围岩情况，达到超前探测围岩的目的。孔钻完之后应进行清孔。（2）钢管的加工及安装:成孔后要立即清孔并下管，以免因坍孔造成孔内堵塞而无法顺利安装。下管时搭设脚手架平台，以人工推拉顶进为主，必要时辅以挖机推顶，下管时一般为610人。长管棚（钢花管）直径为108mm、壁

7、厚为6mm的无缝钢管。管棚管壁上钻孔，呈梅花形布置，其纵向、横向间距为15cm，尾部止浆段长300cm。其环向间距为40cm，倾角（外插角）大于2°（因为管棚长度为30m，施工完成后，随着洞身开挖，管棚会产生向下的挠度，可能会侵入洞身开挖线）。钢管搭接采用V形接头焊接的方式，钢管及钢花管在同一截面的接头数不得超过管数的50%。管棚在安装前应用钻头或高压风对孔内进行扫孔、清孔，清除孔内浮渣，确保孔径（孔径不得小于127cm）、孔深符合要求。管棚采用顶进安装，逐节接长，用于接长管节的接头钢管用直径为114mm，壁厚为6mm的热轧无缝钢管通过外车丝扣及内车丝扣进行连接，外车丝扣长度为15c

8、m，内车丝扣长度为30cm。因此要求加工精度必须达到要求，以保证连接长度、密封等。为了提高管棚的抗弯能力，在管棚内加设钢筋笼，如下图所示。钢筋笼采用4根16mm的螺纹钢作为主筋，固定环采用直径为6.5mm钢筋，间距为20cm。主筋采用搭接焊、帮条焊接，在焊接时焊缝的高度不小于4mm,焊缝的宽度不得小于6mm。（3）注浆：管棚及钢筋笼安装完成后进行注浆，注浆前要采用水泥砂浆封闭大管棚与导向管之间的空隙，采用注浆闸阀与注浆管相连接，开始注浆，浆液采用水灰比为1：1的水泥浆液或水玻璃双液浆，注浆顺序原则上由低孔位向高孔位进行。首先对钢花管进行单液注浆，注浆压力取0.51.0Pa，根据实际情况调整注浆

9、参数，取得管棚注浆施工经验，注浆结束后采用M20水泥砂浆充填钢管。由于管棚间距较小，为避免注浆时发生串孔造成相邻导管孔堵塞，原则上成一孔就注浆，同时可以让浆液在松散的岩层中进行扩散填充，将破碎的岩层固结，有利于相邻孔在钻孔时减少掉块，避免发生卡钻或掉钻、掉钎现象，有利于加快施工进度。工艺要求a注浆前应采用喷射混凝土对开挖工作面进行封闭，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。b注浆的顺序原则上由低向高依次进行。c注浆压力根据岩层性质、地下水情况和注浆材料的不同而定，本隧道注浆终压取2.5Mpa。d注浆时，应对注浆管进行编号（注浆编号应和埋设导向管的编号一致），每个注浆孔的注浆量、注浆时间、注浆压

10、力作出记录，以保证注浆质量。注浆记录包括：注浆孔号、注浆机型号、注浆日期、注浆起止时间、压力、水泥品种和标号、浆液容重和注浆量。e灌浆的质量直接影响管棚的支护刚度，因此必须设法保证、检验灌浆的饱满、密实。f注浆孔封堵方式：采用钢板在钢管口焊接封堵，预留注浆管及排气管，注浆管必须安装阀门，堵头必须封闭严实。g注浆方式：在管棚口直接注浆，注浆管深入管棚0.20.5m。2.5、开挖超前支护施工方案超前51自进式锚杆的施工本隧道洞口浅埋级围岩段设超前51自进式锚杆加固，其设计参数如下：A、锚杆规格：外径51mm。B、长度：4.5m。C、纵、环向间距：纵向3.0m/环，环向0.4m。 51自进式锚杆支护

11、布置图施工工艺：将合金钻头与锚杆一端边接，自进式锚杆另一端连接上钎套、钎尾后再与手持式钻机连接好。自进式锚杆按设计的深度开始钻进，钻进式需加注冷却水。卸下钻机，将止浆塞套进杆体，并将塞入孔内，准备注浆，若围岩太破碎，采用锚固剂封孔。开动注浆机注浆，待注浆饱满且压力达到设计值时关机。浆液采用(w/c=0.8-1.0)水泥砂浆，施工时由试验室选定，使用不低于42.5强度的水泥。2.6、洞口级围岩开挖方法 本隧道洞口段围岩为V级围岩，采用三台阶七步法预留核心土法开挖，即超前支护先行；上台阶采用弧形导坑预留核心土法开挖，施作拱部初期支护；中台阶先开挖，施作初期支护；下台阶左右错位开挖及施作边墙初期支护

12、；仰拱紧跟下台阶并及时施作尽早闭合成环，衬砌及时紧跟。因洞口段位于S205线下方，开挖方式采用挖掘机、侧翻装载机配合人工方式，由自卸汽车运输至指定地点弃渣。各步台阶一次开挖长度在0.6m，保持一榀工字钢的间距。施工中认真进行围岩监控量测，实行信息化施工，动态化管理，及时反馈信息，调整支护参数，确定临时仰拱拆除时间，确保施工安全。当拱顶下沉数据加大时和位移时态曲线出现反弯点时，立即停止掌子面施工，采用喷射砼、锚杆和钢筋网对掌子面进行封闭处理，报请业主、设计、监理提出处理方案，待处理方案实施，围岩稳定后再继续向前开挖。掌子面通过S205线范围后，视围岩情况，调整每次开挖进尺，上台阶每循环开挖进尺1

13、2榀钢架间距，下台阶开挖后仰拱应及时施工，使初支尽快闭合成环。中、下导左、右边墙开挖必须交错施工，严禁两侧同时对挖。中、下台阶平行作业 ，仰拱施工实行短开挖、早支护、快封闭、勤量测，及时施做钢架支护，闭合成环。施工注意事项:A、隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。B、应首先利用上一循环架立的钢架施作完毕，在超前支护保护下，再开挖。C、锁脚锚杆应及时设置，且必须对锁脚锚杆灌注砂浆，以确保钢架基础稳定。D、 初支完成后，立即施作环向注浆固结围岩。F、施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提

14、供依据。掘进方式为挖掘机辅以人工施工。台阶法施工示意图 分部预留核心土施工示意图 2.7、洞口V级围岩初期支护洞身段初期支护有C25喷射混凝土、8钢筋网、I20b型钢钢架。喷射混凝土喷射砼施工采用喷浆车，详见“喷射砼施工工艺流程图”。在作业时，混凝土在洞外由砼拌合站拌好，通过混凝土罐车向洞内送料，空压机供风，采用喷浆车喷射砼。施工工艺：喷浆车就位调试好后，在料斗上安装振动筛（筛孔10mm），以避免超粒径骨料进入喷浆机；用高压水冲洗干净受喷围岩面，而后即可开始喷射砼。前 期 准 备施喷面的清理计 量 配 料拌合装 运 喷 射 料喷浆车就位、压缩空气现 场 施 喷砂、石、水泥、水结 束综 合 检

15、查复 喷 补 强不合格合 格喷射砼施工工艺流程图通过喷射手喷射，送风之前先打开计量泵（此时喷嘴朝下,防止速凝剂流入输送管内），以免高压砼拌合物堵塞速凝剂环喷射孔；送风后调整风压，使之控制在0.20.4MPa之间，若风压过小，粗骨料则冲不进砂浆层而脱落，风压过大将导致回弹量增大。因此，按砼回弹量大小，表面湿润易粘着力度来掌握。喷射压力与喷射机机械手调配适当，根据喷射仪表反馈的信息及时调整风压和计量泵，控制好速凝剂掺量。喷嘴与岩面的距离0.61.0m，喷射方向尽量与受喷面垂直，拱部尽可能以直径方向喷射。一次喷射厚度不宜超过10cm，若需喷第二层，两层喷射的时间间隔为1520min。为提高工效和保证

16、质量，喷射作业分片进行，可按照先拱后墙（拱部从拱脚开始，边墙从墙脚开始），最后喷射拱顶自下而上的顺序施喷。喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的砼层面平顺光滑。喷锚施工顺序见“喷锚施工顺序图”。喷锚施工顺序图钢筋网施工钢筋网加工：钢筋网按照设计要求在钢筋加工中心进行数控加工，成型后运输到现场安装。工艺流程：钢筋网在初喷砼完工之后安设，网片要紧贴初喷面，砼保护层厚度必须满足设计要求。网片与网片间、网片与锚杆间要焊接牢固。技术要点：钢筋必须经试验检测性能合格；使用前要作钢筋除锈和去污处理；钢筋网节点与锚杆间采用电焊焊接牢固，网片间用铁丝

17、扎紧或焊接，在喷射作业时不得走动；钢筋网铺设随砼初喷面起伏，并与壁面接触密实；复喷砼后，将钢筋网完全覆盖，钢筋网不得外露，而且要有3cm厚保护层，复喷后喷砼面应平整。钢架施工型钢钢架安装工艺框图中线标高测量清除底脚浮碴安装型钢钢架隐蔽工程检查验收 复 喷 砼初 喷型钢钢架加工质量检验型钢钢架组拼和锚杆焊接定位 钢架安装工艺框图工字钢在钢筋加工中心按设计加工成型，洞内安装在初喷砼之后进行，与定位筋、锚杆联接。钢架之间设纵向连接筋，钢架间用喷砼填平。钢架拱脚安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷砼喷填。型钢钢架架设工艺要求：为保证钢架设在稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.150.2m原地基；架立钢架时挖槽就位，在钢架基脚处垫槽钢或砼垫块以增加基底承载力。钢架平面垂直于隧道中线，倾斜度不大于2°，钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。为保证钢架的稳定性、有效性，两拱脚处和两边墙脚处加设锁脚锚管，上半圆拱脚接头处每边各打设2根25药卷锚杆，