隧道开挖支护作业指导书.doc

隧道开挖支护作业指导书1.洞身开挖、初期支护每循环主要工序施工程序第一步、(1)洞身开挖；(2)排除危石，洞身开挖自检；(3)进行洞身开挖检查验收、签证后，才允许进行下道工序施工。第二步、初喷砼封闭围岩。第三步、须进行超前支护，按超前支护施工艺及流程进行施工。第四步、施工系统锚杆，按系统锚杆施工工艺及流程进行施工。第五步、安装钢筋网，按钢筋网安装施工工艺及流程进行施工。第六步、安装钢架，按钢架安装施工工艺及流程进行施工。第六步、喷射混凝土作业，按喷射混凝土施工工艺及流程进行施工。2.隧道洞身开挖及初期支护设计参数2.1.隧道概况 本工程为本160km/h客货共线设置救援通道的新建的双线电化铁路隧道，救援通道宽1.25m，高2.2m。隧道衬砌内轮廓对轨面以上最小净空面积76m2的确要求，详见设计图纸（图号：贰隧参（05）SDFJ160-3）隧道建筑限界及衬砌内轮廓。各级围岩衬砌均采用曲墙断面形式，衬砌轨下断面均铺设重型轨道（碎石道床），其道床结构高度（内轨顶面到道碴底面高度）为80cm。各种衬砌断面均设置双侧水沟及双侧电缆沟，水沟底至内轨顶面高度为110cm，其过水断面为40cm（宽）24cm（高），电缆槽内净空尺寸为20cm（宽）20cm（高）。为了保证隧底结构的长期稳定，防止道床病害，不设仰拱的衬砌均设置底板，底板最小厚度30cm。2.2.隧道水文工程地质概况 本工程隧道穿越的围岩地质主要为II、III、IV、V级，围岩结构主要为镶嵌结构的变质岩，节理裂隙发育，拱部易坍塌，侧墙易失稳。因此，隧道开挖掘进应遵循“短开挖、弱爆破、强支护、勤量测”的原则进行施工。 本工程部分隧道地下水具有硫酸盐侵蚀性。因此，各隧道工点应对隧道地下水进行试验检测，并应对施工用水进行试验检测，确保施工用水符合混凝土工程施工规定要求。当地下水具有侵蚀性时，应根据侵蚀类型、侵蚀程度采用满足相应要求的耐腐蚀喷射混凝土、耐腐蚀混凝土和锚杆用耐腐蚀砂浆。2.3.超前支护(1)超前小导管小导管为外径42mm，长度 L=3m，前端呈尖锥状，尾部焊加劲箍，管壁四周按15cm间距梅花形、钻设68mm压浆孔。小导管注浆用于IV、V级围岩地段，在隧道拱部865758范围内设置，以加固围岩。施工中小管棚外插角为3，环向间距均为40cm，搭接长度不少于1米。超前管棚以紧靠开挖面的钢架为支点，打入管棚后注浆，形成管棚支护环。管棚采用水泥砂浆灌注,其配合比现场决定,注浆压力不小于2Mpa,孔口设止浆塞；管棚尾端须焊接于钢架腹部，以增强共同支护作用。（2）25超前锚杆超前锚杆杆体采用25中空注浆锚杆，长度 L=3.5m，用于IV、V级围岩地段，在隧道拱部865758范围内设置，以加固围岩。施工中超前锚杆外插角为3，环向间距均为40cm，搭接长度不少于1米，以紧靠开挖面的钢架为支点打入。2.4.系统锚杆锚杆采用全长粘结型锚杆，直径22（或25）,砂浆强度等级不低于M20，锚杆尾部均应设置垫板，垫板尺寸宜为150mm150mm6mm；水泥砂浆粘结剂采用42.5MPa新鲜硅酸盐水泥，砂径不大于2.5毫米,并掺加0.51%FDN早强减水系统锚杆设计参数表围岩级别锚杆设置部位锚杆参数间距d(m)长度(m)II级拱部1.52.5III级拱墙1.23IV级(硬质岩)拱墙13IV级(软质岩)拱墙13IV级加强拱墙13V级拱墙0.83.5V级加强拱墙0.83.5剂,5%氧化镁膨胀剂;砂浆配合比为水泥比砂:1:1水灰比:0.380.45;注浆砂浆锚杆要求注浆后40分钟锚杆锚固力不小于50KN。格柵钢架设计参数表围岩级别格柵钢架设置部位间距(m)IV级(软质岩)全环1IV级加强全环1V级全环0.8V级加强全环0.82.5.锁脚锚杆钢筋网设计参数表围岩级别钢筋网设置部位网格间距c(cm)钢筋规格纵筋环筋III级拱墙252588IV级(硬质岩)拱墙252588IV级(软质岩)拱墙252588IV级加强拱墙252588V级拱墙252588V级加强拱墙252588 为避免初期支护拱脚下沉，每榀钢架接头部位均应设置定位锚杆，杆长与相应围岩类别匹配，定位锚杆利用系统锚杆，故不在另计数量。2.6.钢筋网隧道挂网采用8钢筋网（2525cm网格），和系统锚杆焊接牢固，钢筋网保护层大于3cm。2.7.拱架本工程隧道拱架设计为钢筋格钢架，主筋采用20MnSi22钢筋,构造筋采用Q23512、8钢筋；钢架与钢架之间连接筋环向间距为1m,采用20MnSi22钢筋,钢架与纵向连接筋尾部采用焊接连接,焊接接头处焊缝hf=10mm;钢架节点采用M2065螺栓连接。3.隧道洞身开挖施工工艺流程3.1.隧道开挖作业应遵循下列规定(1)合理确定开挖步骤和循环进尺，保持各开挖工序相互衔接，均衡施工；(2)开挖断面尺寸应符合设计要求；(3)爆破后，对开挖面和未衬砌地段应进行检查，对可能出现的险情，应采取措施及时处理；(4)开挖作业不得损坏支护、衬砌和设备，并应保护好量测用的测点；(5)做好地质构造的核对和描述，地质变化处和重要地段，应有照片记录。3.2.II、III级围岩隧道开挖方法(1) 全断面光面爆破作业本工程隧道II、III级围岩可采用全断面光面爆破掘进开挖,初期支护采用锚杆+(钢筋网)+喷射混凝土联合支护,应在隧道开挖后及时进行,以避免围岩松弛冒落,发生意外事故。隧底为软质岩地段,应预留进行二次开挖,开挖后应及时进行仰拱和填充混凝土施工,避免基底软化,造成超挖现象。采用全断面光面爆破作业应遵循下列施工工艺要点:放样布眼-人工钻眼前，测量人员要用红油漆准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。炮眼布置经过试验确定，开工前，根据以往经验和工程地质情况对炮眼进行设计，掏槽炮眼采用楔形掏槽，周边眼炮眼间距为30-50cm，外插角为3，底眼下插角为4，辅助眼间距为80-90cm。施工过程中根据围岩变化、起爆率、残留炮孔痕迹保存率、围岩破损程度等爆破效果适当调整炮眼布置设计。定位开眼-钻孔时，钻杆要与隧洞轴线要保持平行，按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。 人工钻眼-利用自制的操作平台施工，钻工要首先熟悉炮眼布置图，熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要有丰富经验的老钻工司钻，有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。清孔-装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。装药-装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。联结起爆网路-起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后，要有专人负责检查。瞎炮的处理-发现瞎炮，首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分，重新连接导爆管即可；但此时的接头尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，参照GB6722-86有关条款处理。质量检验标准-超欠挖：爆破后的围岩面应圆顺平整无欠挖，超挖量控制在设计和规范规定的范围以内。超欠挖检测采用隧洞断面测量仪进行。超挖部分采用衬砌同标号混凝土回填。残留炮孔痕迹保存率应大于80%。对围岩的破坏程度：爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石，炮眼利用率应大于90%。爆破参数调整-根据检测的情况适时调整爆破参数，为下一循环光面爆破提供理想的参数。(2)台阶法隧道开挖采用台阶法组织施工，详见附图1：II、III级围岩台阶法施工工序示意图。图1 II、III级围岩台阶法施工工序示意图A 开挖方法规定（IIIII级围岩）a台阶法施工上下台阶之间距离，应能满足机具正常作业，并减少翻碴工作量；当顶部围岩破碎，施工支护需紧跟时，可适当延长台阶长度，减少施工干扰。b仰拱开挖采用半幅开挖应符合下列要求：挖至设计要求深度，底面平顺，清除渣物；排净积水，做好排水设施；隧道底两隅预侧墙连接处应平顺开挖，避免引起应力集中，仰拱部开挖时，应采取措施保证洞内临时交通畅通。c 隧道仰拱及填充混凝土按照投标承诺采取全断面施工,在部开挖后应及时进行。因此,应做好临时栈桥,保证洞内车辆通行需要。B 超欠挖控制规定应严格控制欠挖。拱、墙脚以上1米内断面严禁欠挖。应尽量减少超挖。IIIII类围岩允许超挖值：拱部平均10cm，最大15cm；边墙、仰拱、隧底平均10cm。C 施工工序 a爆破开挖部,施作部周边初期支护。b开挖部35米距离后,爆破开挖部;施作部周边初期支护。c开挖部一段距离,满足爆破作业混凝土质点震动安全距离,以及无轨运输装碴作业要求距离后,爆破开挖部,及时施作仰拱和隧底填充砼。d根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,利用衬砌模板台车一次施作拱墙衬砌。3.3.IV、V级围岩隧道开挖方法(1) 微台阶法采用微台阶法开挖IV、V级围岩，第一个台阶为隧道1061536拱部范围；进行第二个台阶开挖后,使隧道开挖总开挖高度达到6.5m；下断面分左右导坑开挖。详见图2: IV、V级围岩微台阶施工工序示意图。 图2 IV、V级围岩微台阶法施工工序示意图 A 施工工序a爆破开挖部,施作部周边初期支护。b开挖部35米后,爆破开挖部;施作部周边初期支护。隧道洞口段及围岩结构松散地段，部宜采取左右错开23米开挖,形成跳槽马口开挖施工方法,以避免拱部下沉。c开挖部一段距离,爆破开挖部,及时施作隧底初期支护。d开挖部队5米后,爆破开挖部, 及时施作隧底初期支护。e形成隧底支护闭合环1015米后,进行仰拱及填充砼施工。f根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,利用衬砌模板台车一次施作拱墙衬砌。B 开挖方法规定IV、V级围岩开挖除应符合II、III级围岩开挖方法规定外，尚应遵循以下规定：a边墙马口的跳槽开挖，一般应错开施工；宜采取长短相结合，减少跳槽次数，首轮马口长度不宜大于2米。首轮马口的中心宜选在拱圈接缝处，并应注意岩层倾斜和稳定情况，防止顺蹭坍塌。回头马口开挖必须待相邻边墙分口24小时后进行。b隧道洞口段应在完成部开挖支护后，应及时进行部开挖支护,使洞口段初期支护及早形成支护闭合环,以避免洞口段因残坡积破碎围岩、浅埋等原因而引起支护结构不能收敛达到稳定,甚至导致隧道洞口段失稳。c根据围岩量测，隧道IV、V级围岩在上断面开挖支护一周后，初期支护变形不收敛，围岩变形不趋于稳定，应停止掌子面掘进开挖，进行部开挖支护,使初期支护形成支护闭合环。(2) 中壁(CD)法本工程隧道开挖跨度较大，最大达14米。若隧道开挖掘进采用微台阶法不能保证顺利组织施工，且安全无保证，宜造成隧道坍塌事故发生，隧道开挖掘进应采用中壁(CD)法。详见图3：中壁(CD)法施工工序示意图。A 临时支护方式a采用横向和竖向I18型钢临时支撑，临时支撑与格柵钢架之间采用螺栓连接，临时支撑之间采用螺栓连接。临时支撑一侧不设超前锚杆和系统锚杆，也不进行临时喷射砼。横向临时型钢支撑在底部挖槽，埋设横撑。b竖向临时支撑设置超前锚杆和系统锚杆，并喷射混凝土；底部有必要时设置临时喷射混凝土仰拱。中壁法施工临时支撑具体采用那种施工方法，根据隧道开挖揭露围岩地质情况，由局指确定。 图3 IV、V级围岩中壁(CD)法施工工序示意图 B施工工序 a先利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部25超前锚杆（或42超前小导管）及导坑侧壁水平25超前锚杆，然后开挖部，再施作部导坑周边的初期支护及临时支护。b开挖 部35m后，利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部25超前锚杆（或42超前小导管），开挖部，施作部周边初期支护及临时支护； c 施作部一定距离后，及时开挖部，施作部周边的初期支护及临时支护；d 开挖部35m后，开挖部，施作部周边初期支护；e 当初旗支护形成支护闭合环后，拆除临时型钢支撑，并对拆除节点补喷砼加强；f 当部开挖支护1015m后，及时进行全断面仰拱及填充砼施工。 C 开挖方法规定隧道 IV、V级围岩开挖采用中壁法施工除应遵循II、III级围岩和微台阶法开挖规定外。尚应遵循以下规定：a 超前支护砂浆强度达到设计要求后，方可进行爆破掘进开挖；b 应加强对超前支护的质量效果进行评估，确认隧道开挖后短时间具有自稳能力，不易发生坍塌事故，方可进行爆破掘进；否则，应加强超前支护；c 隧道爆破开挖后应对隧道进行初喷3cm混凝土，方可进行出碴作业；d 隧道开挖后应在6h内完成初期支护及临时支护；e 采用中壁法施工，各部开挖底部钢架（或临时钢架）应设置锁脚锚杆，以确保钢架体系的整体稳定。4.锚喷支护施工工艺及流程4.1.在无超前支护施工工序下锚喷施工工艺流程图开挖检查（合格）初喷3cm 测量放样（中线、标高）系统锚杆施作锚杆注浆作业否检查 合格钢架安装钢筋网安装 否喷射混凝土检查 合格 检查 合格洞身开挖否 4.2.在有超前支护施工工序下锚喷施工工艺流程图开挖检查（合格）初喷3cm 超前支护施工否检查 合格测量放样（中线、标高）系统锚杆施作压浆作业 否 检查 合格拱架安装钢筋网安装 否检查 合格喷射混凝土 否检查 合格洞身开挖4.3.格栅钢架制作及安装按施工情况及设计要求，钢架在预制厂加工汽车运至现场。（I）、施工工艺流程：初喷中线标高测量定位锚杆施工清除底脚浮渣挂钢筋网拱架加工质量验收钢拱架组拼和锚杆焊接定位 安装钢拱架架设鞍形垫纵向连接隐蔽工程检查验收喷 砼（II）、安装注意事项：安装前分批检查验收加工质量。清除干净底脚处浮碴，超挖处加设垫块，上断面拱脚接头板用砂子埋住，以防砼堵塞接头板螺栓孔。按设计布设纵向连杆，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。严格控制中线及标高。拱架与围岩应尽量靠近，但应留23cm间隙作混凝土保护层，当钢架和围岩的间隙过大时应安设鞍型砼垫块。钢架应垂直于隧道中心线，上下、左右允许偏差5cm，钢架倾斜度不得大于2。5.喷射砼施工，采用半湿喷法水压0.4Mpa气压0.20.25Mpa水泥： 100Kg砂： S100碎石： G100水灰比： 0.45-0.5外加剂投料搅拌2-3 min 网筛阻止超经碎石喷射砼 半湿式喷射砼流程图施工要点：a喷射砼严格按照试验配合比要求配制。 b喷头距岩面距离以0.61.0m为宜，喷头应垂直受喷面，喷初支钢架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70。喷射路线应先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。喷射砼作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，反复缓慢的螺旋型运动，螺旋直径约为20-30cm，以保证砼喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。c喷射砼分层作业，隧道开挖后及时喷射5cm厚砼封闭围岩，为使围岩形成自稳创造条件，架力拱架后分2层喷射砼。有水地段喷射砼采取的措施为：当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽，树枝状排水盲沟措施，将水引导疏出后，再喷砼。 d喷砼施工时，较小凹坑喷圆顺即可，小洞穴部位采用锚杆吊模，喷砼达到岩面基本平顺，以利于防水层铺设，确保初支，防水、隔离层和二次衬砌尽量密贴。拱顶部分应喷密实。e当喷射砼局部凹凸不平尺寸大于下述要求时应进行处理即： 墙D/L=1/6 拱D/L=1/8式中：L喷射砼相邻两凸面间的距离 D喷射砼两凸面凹进的深度6.锚杆施工（I）、系统锚杆：全长粘结型锚杆人工YT28风枪施作锚杆孔，锚杆尾部安装钢垫板，可对围岩施加预应力，钢垫板应于围岩紧贴。浆液采用设计要求，施工经现场试验确定的配合比，注浆泵压送入孔。尾部止浆塞止浆，排气环排出孔内空气。钻孔直径为60mm，孔深应较安装锚杆体深50mm；安装好后的锚杆外露部分长度应为60mm（包括钢垫板和螺栓）；施工中应严格按照要求施作锚杆，须进行锚杆锚固试验按试验要求施作锚杆，预留足够的长度以便进行试验需要。（II）、锁定锚杆：早强药包砂浆锚杆采用人工YT28风枪钻孔，ZW早强锚固剂锚固。ZW锚固剂使用方法为：将药卷浸入清水1分钟后取出（以软而不散为度）；将锚固卷逐个用炮棍装入孔内捣实；风枪打入锚杆旋转直至浆液流出。装药长度不得少于孔长1/3。锁脚锚杆应于拱架焊接在一起，才能起到下断面开挖时防止上断面拱脚悬空。7.钢筋网挂网采用8钢筋网（2525cm网格），洞外分块预制，洞内铺挂，并和锚杆焊接牢固，减少喷砼时晃动，减少回弹，钢筋网铺挂时应随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙不大于3cm。8.施工支护规定(1)施作锚杆、喷射混凝土和钢拱架支撑时，应作好记录。(2)锚杆安装作业应在初喷混凝土后及时进行。(3)钻孔前应根据设计要求定出孔位，作好标记，孔位允许偏差为15mm。(4)钻孔应圆直，钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直；水泥砂浆锚杆孔深允许偏差为50mm；锚杆孔径应符合设计要求。(5)灌浆使用砂浆配合比应严格按照设计要求配制（质量比）；砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。(6)灌浆作业应遵守注浆开始或中途暂停超过30分钟，应用水润滑灌浆罐及其管路；注浆孔口压力不得大于0.4Mpa。(7)锚杆安设后不得随意敲击。(8)喷射混凝土配合比应严格按试验室经试验确定的配合比配制。混合料应拌和均匀，随用随拌，严禁受潮。喷射混凝土材料计量，一般应以质量计算，其允许偏差：水泥与速凝剂各为2%；砂和石料各为5%。(9)喷射混凝土作业应遵守下列要求：喷射混凝土作业应分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不易超过6米；喷射中发现松动石块或遮挡物时，应及时清除。回弹应予以控制，拱部不超过40%，边墙不超过30%，应尽量减少回弹率，回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。(10)喷射混凝土