隧道支护实际施工作业指导书.doc

隧道支护实际施工作业指导书一、 编制依据1.铁道第四勘察设计院提供的施工图、设计文件和设计资料。2、客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准、客运专线铁路隧道工程施工技术指南、铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准和铁路混凝土工程施工质量验收补充标准等国家和铁道部现行施工技术规范、规程及标准。3、本单位在其他同类工程施工中，积累的技术、工艺成果。4、为完成本项目拟投入的人员、机械设备等资源。二、 编制内容本指导书包含本项目隧道施工中涉及的超前支护和初期支护所有内容，主要为：加固圈3m超前预注浆、超前长管棚、地表注浆、超前小导管、超前砂浆锚杆，开挖后加固圈3m全断面径向注浆、喷混凝土、钢筋网、砂浆/中空注浆锚杆、工字钢/格栅钢架。（一）超前支护1、加固圈3m超前预注浆（1）注浆方式及注浆方案注浆方式：采用分段前进式，先钻孔后注浆，不考虑工作室。注浆方案：每一循环长度27m，固结范围为开挖轮廓线外3m。（2）注浆材料选用单液浆或双液浆，浆液材料如下：单液浆采用水泥浆液,双液浆采用水泥、水玻璃混合液(即CS浆液);水泥：P.O32.5普通硅酸盐水泥水玻璃：模数m为2.43.4，浓度35Be(配置后)水灰比：浓浆：0.8：1；稀浆：1.25：11.5：1水泥浆与水玻璃浆体积比：1：0.8缓凝剂：磷酸氢二钠；加入量为水玻璃重量的3%（3）施工方法第一步：通过TSP203超前地质预报、地质雷达和超前钻探，探测岩石的完整程度、涌水压力和涌水量。第二步：为防止未注浆段地下水涌向作业面及注浆时跑浆，注浆起始处掌子面设置平底型C20混凝土止浆墙，厚度为1.0m,孔口钢管应埋入止浆墙中。第三步：注浆孔采用管棚钻机钻孔，注浆管采用孔口管，每一循环注浆长度为27m，开挖24m，保留3m止浆岩盘；注浆孔按孔底间距3m布置，每一循环共设5环79个注浆孔；注浆孔开孔直径不小于110mm，终孔直径不小于91mm，孔口钢管采用108mm、壁厚5mm的热轧无缝钢，管长3m。第四步：注浆采用灰浆机拌制浆液，压浆机进行注浆，注浆管上安装压力表，以此量测地下水压力值，以便确定各种注浆参数。钻孔和注浆顺序应由外向内，同一圈孔间隔施工。钻进过程中遇涌水或因岩层破碎造成卡钻时，应停止钻进，进行注浆扫孔后再进行钻进。岩层破碎容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。每个环节注完后，钻35个检查孔检查注浆效果，按单孔涌水量小于0.2L/min.m和隧道开挖后容许渗水量小于2.5L/min.m进行检查，未达到要求的，重新钻孔补注浆或以小导管压浆补强。注浆孔布置见下图。加固圈3m超前预注浆纵断面、平面和横断面图（4）预注浆基本参数注浆压力:注浆压力与围岩的裂隙发育程度、涌水压力、浆液材料及胶凝时间有关，一般按公式P=（12）MPa+Po计算，注浆终压一般为测试水压的23倍。式中：P：注浆终压（MPa）；Po：涌水压力（MPa）。设计预计注浆初压力0.51MPa，终压力为5MPa注浆量按公式计算。式中：Q：注浆量；D：注浆范围；L：注浆长度；n：岩层裂隙率；：浆液在岩石中的填充系数，根据情况取=0.30.9；：浆液消耗量。钻孔注浆方式：采用前进式注浆方案，钻孔与注浆采取5m分段，钻孔5m长即注浆，注浆结束后又钻孔，这样交替循环进行，直至完成全长27m注浆。止浆岩盘:每施工循环留下3m注浆段，作业面喷20cm厚混凝土作为下循环止浆岩盘。注浆孔按设计要求沿隧道周边轴及中部向辐射状布孔，钻孔孔位最大允许偏差50mm，钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5%；为检查注浆效果，根据现场情况设置23个检查孔。注浆参数根据现场实验确定，初步注浆参考值见下表。预注浆参数表项目注浆终压（MPa）时间（min）单孔注浆扩散半径（m）注浆扩散范围（m）注浆速度（m/min）要求552开挖线外3m6080项目孔底间距（m）钢管长度（m）单孔最大注浆量（m3）钢管外插角（边墙）钢管搭接长（m）要求338150213（5）施工工艺流程加固圈3m超前预注浆施工工艺流程下图。管棚钻机就位安装钻杆钻进放样布孔，安装导向架接长钻杆及套管钻 孔继续钻孔注浆钻进结束达到注浆压力停止注浆超前预注浆施工工艺框图钻至设计深度是否安装导向架（6）施工注意事项注浆施工作业采用专用注浆泵。孔口管焊接带丝口的接头，以便安装混合器，混合器和注浆管连接。注浆前必须清孔干净，保证注浆畅通。注水23min，使围岩孔隙畅通。对于软弱、富水断层带，先注纯水泥浆，注入一定量或达到一定压力后，再注入特种浆液。达到设计压力后，持续5min后结束注浆。拆除注浆设备，清洗保养。在注浆过程中对注浆时间、注浆量、压力变化以及围岩、止浆岩盘的变化进行详细的记录。钻孔过程中涌水量很小的部位，一次钻到设计深度，然后进行全孔一次注浆；如在钻孔过程中发生大量涌水，停止钻孔，进行注浆，注完浆后，在向里钻孔再注浆，最后达到设计深度。注浆效果检查主要采用以下两种检查方法：钻孔检查：通过钻孔时的钻进效率、孔内出水量判定固结和止水情况，有无空白区。开挖观测：通过开挖检查浆液渗透固结，可取样测定固结体的单轴抗压强度。根据注浆压力和注浆量的变化记录、检查孔检查记录判定注浆效果。2、洞口超前长管棚隧道洞口浅埋段拱部采用1086mm热轧无缝钢管超前长管棚注浆预支护，长管棚长度根据不同隧道围岩情况一般采用1040m，按一环布置，导向墙采用C20混凝土，截面尺寸1m1m。为保证长管棚施工精度，导向墙内设2榀I18工字钢架，钢架外缘设1405mm导向钢管。洞口长管棚布置示意见下图。图中奇数为注浆孔，偶数为检查孔。洞口长管棚超前支护示意图（1）管棚设计参数导向墙：采用C20混凝土，截面尺寸为1m*1m，导向墙内设2榀I18工字钢架，钢架外缘设外径140mm、壁厚5mm导向钢管，长度不小于1m，钢管与钢架焊接。钢管规格：管棚长度一般为1040m，采用46m长外径108mm、壁厚6mm热轧无缝钢管丝扣连接，每节钢管两连端车外丝扣；接钢管采用30cm长外径114mm、壁厚6mm热轧无缝钢管车内丝扣，同一断面内接头数量不超过总钢管数的50；注浆孔采用钢花管，钢花管上钻注浆孔，孔径1016mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm；检查孔采用无缝钢管。管距：环向间距40cm。倾角：钢管轴线与衬砌外缘线夹角为13左右，具体可根据实际情况作调整。钢管施工误差：径向不大于20cm，相邻钢管之间环向不大于10cm。水泥浆液水灰比为1：1（重量比），注浆压力：0.52.0MPa。注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。根据需要可在钢管内设置钢筋笼，采用42钢管为固定环，4根22钢筋为主筋；注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。单根钢花管的注浆量按Q=R2L估算,式中R为浆液扩散半径，取R=0.6L0;L0为注浆钢花管的间距；L为钢花管长；为围岩孔隙率，砂土40%、粘土20%、断层破碎带5%。（2）施工方法第一步，根据施工设备和围岩条件确定是否需要设止浆墙，一般开挖掌子面采用1020cm厚喷混凝土封闭。第二步，施工导向墙。准确定位导向钢管，施工工字钢架并控制导向钢管的倾斜度，完成混凝土导向墙浇筑。第三步，钻孔、注浆。先钻奇数孔打设钢花管，并安放钢筋笼；注浆按编号顺序从两侧向拱顶、从下而上叠加进行，压力逐渐由小加大；注浆完成后采用M7.5水泥砂浆封孔。第四步，检查注浆质量。按注浆孔施工方法钻偶数孔打设钢管，同时检查注浆质量，不合格补注浆，完成后采用M7.5水泥砂浆充填钢管。（3）施工工艺流程洞口长管棚施工工艺流程见下图。洞口长管棚施工工艺流程图施工准备管孔定位测量管棚钻机就位安装钻进退出钻杆安装止浆塞、注浆进入下一道工序，钢花管制作注浆材料进场、试验安装钻杆、套管等管孔复测焊接环形套管钻头钻进成孔焊接套管跟进套环测斜仪控制钢管偏斜度注浆效果检查合格无孔管施工、注浆检测浆液配合比设计设置拌合站浆液拌制浆液运输不合格测量定位安装钢架固定套管立模浇注导向墙钢管充填注浆管棚验收（4）施工注意事项管棚为超前支护，应在隧道暗洞开挖之前完成；先施做注浆孔，后施做检查孔。注浆孔注浆完成后，再与注浆孔同法打设检查孔钢管，以检查注浆孔的注浆质量，最后将检查孔钢管内注入水泥砂浆封堵密实。洞口长管棚施工前，严格按设计要求施工长管棚导向墙，测量定位准确预埋套管，并用测斜仪控制钢套管的倾斜度，利用导向墙控制长管棚倾斜度。钻机选择应适合钻孔深度和孔径要求，钻机要求平稳灵活，能在水平方向360范围内钻孔，施钻时应有导向架。钻进过程中利用测斜仪检查长管棚钢管的倾斜度，并做好每个钻孔地质及钻进长度记录。洞身长管棚按设计位置施工，运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向，并作好每个钻孔地质记录。为保证长管棚支护效果，严格按设计外插角控制管棚的外插角，尽量减小外插角，同时防止长管棚侵入开挖净空，降低管棚超前支护的效率，并给开挖带来困难。洞内管棚尾段与钢架焊接，形成共同支护体系，提高支护效率。管棚施工时，对钢管主要材料进行材质检验，遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。3、地表注浆葛岙隧道进口段浅埋，围岩压力大，自稳性差，采用地表深孔注浆加固地层，加固宽度为隧道中线两侧约12m，注浆范围为拱顶以上5m或至地面，仰拱以下3m或至基岩。（1）注浆材料：按水泥单液注浆考虑，水灰比0.6111；注浆时设置孔口管，孔口管采用89钢花管，壁厚4.5mm，长度1925m，横向间距3m，纵向间距2m，梅花型布置。（2）注浆参数：注浆孔横向间距3m，纵向间距2m，梅花型布置；浆液扩散半径1.8m；注浆压力：初压0.20.5Mpa，终压2Mpa。施工时进行现场注浆试验，根据实际情况确定注浆参数，指导现场施工。（3）注浆方式：采用分段后退式注浆，或全孔一次压入式及根据现场情况采取分段前进式。注浆施工时，先灌注周边孔，当灌注量与设计数量大致相等，并达到设计终压后稳定10min则停止灌注。（4）注浆顺序：注浆时，先灌注最外两排孔，然后依次向内推进。每排注浆孔中，先灌注两端的孔，然后间隔交错灌注。（5）注浆结束标准：预注浆各段进浆量小于2030L/min，或先灌注量与设计数量大致相等及检查孔吸水量小于1L/min。注浆后固积体抗压强度0.2Mpa。（6）施工注意事项：注浆钻孔严格按照孔位开孔，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口管的孔向准确，钻孔偏斜率应控制在(0.51)%。为达到注浆的目的，对注浆参数应通过试验或实践来完善、调整，应选点作压水试验，测定岩层单位吸水量、围岩孔隙率、渗透系数、涌水量等值，为确定浆液配合比、扩散半径等值提供依据。施工过程中根据相关规定设注浆检查孔，以便检查注浆效果，当未达到效果时应进行补注浆。注浆有专人填定“注浆压水记录表”，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据。施工过程中加强洞口崩积体的监测，以确保施工安全。4、超前小导管预注浆超前小导管预注浆适用于风化很严重、节理很发育和碎石土、砾石土、砂、泥等各种软弱围岩条件。（1）设计参数：小导管施工采用42钢管，顶部20cm做成尖锥状，在前部管壁按梅花形布置溢浆孔，孔径为6-8mm，间距15cm，尾部0.5m不钻孔。钢管沿隧道开挖轮廓线布置向外倾斜，倾角一般为510，由风枪打入，小导管间距0.4m，管长根据围岩确定，施工时钢管尾部直接焊接在钢架上。小导管注浆见下图。小导管注浆施工示意图浆液采用单液水泥浆，水灰比由1.5：1、1：1、0.8：1三个等级逐级变换，施工时先注稀浆逐渐变浓，使用不低于32.5强度的水泥。单孔注浆量：单孔注浆量和围岩的孔隙率有关，可用下式估算，通过试验确定。Q=R2Ln，式中:Q单孔浆液注入量（m3）；R浆液扩散半径（m）；L注浆段长度（m）；n岩石空隙率，一般取0.10.3；浆液在岩石孔隙中的有效充填系数，一般为0.60.9。注浆压力：为0.51.0MPa。止浆盘：由于采用低压加固注浆，止浆盘为510cm厚喷射混凝土封闭，防止浆液跑出。（2）施工注意事项：纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度b不小于1.0m。注浆前检查注浆泵、管路及接头牢固程度，防止浆液冲出伤人。注浆时密切监视压力变化，发现堵管等异常情况时及时处理。注浆时注意防止串浆和跑浆，若发生串浆和跑浆要停止注浆，分析原因后解决。做好注浆压力、注浆量、注浆时间等各项记录。5、超前砂浆锚秆采用22mm砂浆锚杆，长4.5m，纵向间距3m，搭接长度不少于1.0m。510外插角插入拱部围岩。超前锚杆以紧靠开挖面的钢架为支点，通过砂浆将锚杆与围岩固结，并与钢架连接形成柔性支护环。施工注意事项：（1）锚杆用原材料：钢筋、水泥、中细砂应符合设计并经现场取样复试合格。（2）采用气腿式凿岩机钻孔，沿隧道开挖轮廓线布置向外倾斜，倾角一般为510，孔位允许偏差为150mm，钻孔深度大于锚杆长度10cm；锚杆深度允许偏差为50mm。（3）砂浆配合比：砂灰比1：11：2；水灰比0.380.45；锚杆孔砂浆应饱满密实，砂浆应随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。超前锚杆施工见下图。超前锚杆施工示意图（二）初期支护1、开挖后加固圈3m全断面径向注浆对地下水发育，采用开挖后加固圈3m全断面径向注浆加固围岩堵水，以降低围岩渗透系数，控制地下水流失。径向注浆的施工步骤：第一步：开挖后及时施工初期支护，以喷射混凝土封闭，作为注浆止浆盘，施工时防止浆液跑出。第二步：钻孔，钻孔采用风机钻开孔，孔径52mm；注浆孔按梅花型布置，孔口环向间距180cm、孔底环向间距250cm，注浆孔纵向间距260cm；孔口钢管采用50mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢，管长1m。第三步：注浆，浆液采用单液水泥浆，水灰比由1.5：1、1：1、0.8：1三个等级逐级变换，施工时先注稀浆逐渐变浓，使用不低于32.5强度的水泥。单孔注浆量和围岩的孔隙率有关，可用下式估算，通过试验确定。Q=R2Ln，式中:Q单孔浆液注入量（m3）；R浆液扩散半径（m）；L注浆段长度（m）；n岩石空隙率，一般取0.10.3；浆液在岩石孔隙中的有效充填系数，一般为0.60.9。注浆压力：为0.52.0MPa。第四步：注浆检查。开挖后加固圈3m全断面径向注浆注意事项：注浆前检查注浆泵、管路及接头牢固程度，防止浆液冲出伤人。注浆时密切监视压力变化，发现异常及时处理。注浆时注意防止串浆和跑浆，若发生串浆和跑浆要停止注浆，分析原因随时解决。做好注浆压力、注浆量、注浆时间等各项记录。孔口钢管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。开挖后加固圈3m全断面径向注浆布置详见下图。开挖后加固圈3m全断面径向注浆正面图2、喷混凝土隧道正洞喷混凝土采用喷纤维混凝土，在作业时，混凝土在洞外由混凝土拌和站拌好，通过汽车向洞内送料,湿喷机喷射。（1）材料参数：喷射混凝土采用普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5Mpa；粗骨料最大粒径不大于15mm，细骨料采用中粗砂，骨料应级配良好；速凝剂宜采用液体速凝剂，要求掺量小于水泥用量的5%，初凝不大于5min，终凝不大于10min；合成纤维采用聚丙烯纤维,合成纤维长度为19mm,掺入量为1.2kg/m3；喷射混凝土的搅拌时间为45min，若仍有成束纤维应至少延长搅拌时间30s。（2）施工工艺：混凝土采用湿喷，混凝土喷射机安装调试好后，在料斗上安装振动筛（筛孔15mm），以避免超粒径骨料进入喷射机；用高压水冲洗干净受喷围岩面，而后即可开始喷射混凝土。送风后调整风压，使之控制在0.450.7MPa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，按混凝土回弹量小，表面湿润易粘着力度来掌握。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。喷嘴与岩面的距离按规范执行，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。为提高工效和保证质量，喷射作业分片进行，可按照先边墙后拱脚，最后喷射拱顶的顺序施喷。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，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。喷锚施工顺序见下图。喷锚施工顺序图3、砂浆锚杆/中空注浆锚杆钻孔：正洞钻锚杆孔使用凿岩机钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保证锚杆的方向、深度和间距，孔位允许偏差为150mm，钻孔深度大于锚杆长度10cm；锚杆深度允许偏差为50mm，钻孔直径42mm。砂浆锚杆施工示意图洗孔：钻完孔后，用高压风吹净孔内岩屑，并检查钻孔深度；锚杆安装：将锚杆体送入孔内，直达孔底，并注意转动杆体，锚杆尾端外露孔口10cm。安装止浆塞：将止浆塞安装在锚杆尾端孔口部位；压注水泥砂浆：（1）砂浆锚杆压注水泥砂浆，采用注浆管将锚杆尾端与砂浆锚杆专用注浆泵连接，拱部、边墙采用双管排气法注浆，将内径45mm，壁厚11.5mm的软塑料排气管同锚杆一起送入钻孔至孔底，并在孔外留1m左右的富余长度，然后将注浆管固定在孔口位置，并将孔口堵塞，在确认排气管畅通后，开始注浆，直到排气管不排气或溢出稀浆时停止，并将排气管拔出，待砂浆强度达到10MPa后安装垫板拧紧螺帽。（2）带排气装置的中空注浆锚杆可直接压注纯水泥浆或水泥砂浆，若采用水泥砂浆，砂子粒径不大于1mm；锚杆施工工艺流程见下图所示。合格定位施工准备钻孔吹洗检验配料插入锚杆和排气管注浆安装垫板螺帽锚杆抗拔力检查验收锚杆施工工艺流程图4、钢筋网钢筋网按照设计要求加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块。工艺流程：钢筋网一般在初喷混凝土、锚杆完工之后安设，施工时运至工作面进行敷设，网片要紧贴初喷面，混凝土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：（1） 钢筋必须经试验检测性能合格；（2） 使用前要作钢筋除锈和去污处理；（3） 钢筋网节点与锚杆间采用电焊焊接牢固，网片间搭接长度为12个网格，采用焊接连接，在喷射作业时不得走动；（4） 钢筋网在初喷后铺设，随混凝土初喷面起伏，并与壁面接触密实，与受喷面的间隙不大于3cm；（5） 复喷混凝土后，将钢筋网完全覆盖，钢筋网不得外露，而且要有35cm厚保护层。复喷后喷混凝土面应平整。（6） 喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网片卡住时，应及时清楚后再喷射混凝土。5、工字钢钢架/格栅钢架钢架在洞外按设计加工