【《大樟古隧道工程隧道支护探析案例》4700字】

大樟古隧道工程隧道支护分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u16684大樟古隧道工程隧道支护分析案例 129831.1支护设计 1198931.1.1明洞衬砌设计 142831.1.2洞身衬砌设计 189661.2初期支护施工工艺 3136311.1.1喷射混凝土 3209191.1.2锚杆施工 5142231.1.3钢筋网 7302651.1.4钢架施 7173711.2二次衬砌（含仰拱）施工工艺 8285561.2.1工艺流程 8231391.2.2衬砌台车 933421.2.3拱墙衬砌施工 1093871.2.4仰拱及仰拱填充 111.1支护设计1.1.1明洞衬砌设计隧道洞口均按明洞施工，采用明挖法施工，整体模筑衬砌结构，明洞段临时边仰坡采用喷锚防护，喷锚防护采用喷射混凝土+锚杆+钢筋网的符合防护形式，相关衬砌结构参数如下表：表1.1明洞衬砌结构参数表明洞及边仰坡Φ6钢筋网（cm）C25喷射混凝土（cm）Φ22砂浆锚杆C25混凝土二次衬砌（cm）双耳墙式25X25283m@1.5X1.5m601.1.2洞身衬砌设计根据《铁路隧道设计规范》（TB10003-2016），本设计为高速铁路双线隧道，按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式复合式衬砌应符合下列规定：（1）初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式单独或组合使用。（2）二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用等厚衬砌断面。衬砌设计支护通过工程类比和相应技术规范综合确定，主要内容为：①初期支护：Ⅲ级围岩由系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。Ⅳ～Ⅴ级围岩由工字钢（格栅）拱架、系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，并辅以不同形式的超前支护；②超前支护：本路段隧道设计采用超前支护为超前大管棚和超前小导管，隧道进口、出口拱部各设一环20米长φ108管棚超前支护。Ⅴ级围岩设一环10米长φ89管棚；Ⅳ级围岩使用单根4米长φ42小导管，主要防止隧道塌方③二次衬砌：一般采用模筑喷射混凝土。施加衬砌时间由围岩情况和监测数据实时确定设计时结合隧道的地质、地形及所处位置选择合理的衬砌类型，主要衬砌类型的支护参数如下表：表1.2复合型衬砌支护参数表围岩级别Ⅲ级Ⅳ级Ⅴ级衬砌类型Ⅲh型Ⅳa1型Ⅳa2型Ⅳb型Ⅳc型Ⅴa型Ⅴb型Ⅴc型Ⅴd型拱部、局部预留变形量（cm）5～88～1012～15初期支护C25喷混凝土规格拱部、边墙混凝土仰拱无混凝土设置部位及设置厚度拱墙：12cm拱墙：25cm拱墙：25cm拱墙：25cm拱墙：25cm拱墙：28cm仰拱：28cm拱墙：28cm仰拱：28cm拱墙：28cm仰拱：28cm拱墙：28cm仰拱：28cm随底垫层无10cm———钢筋网钢筋规格（HPB300）Φ6Φ6Φ6Φ6Φ6Φ8Φ8Φ8Φ8设置部位拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙网格间距（cm）25x2520x2020x2020x2020x2020x2020x2020x2020x20锚杆规格拱部Φ22组合中空Φ22组合中空Φ22组合中空Φ22组合中空Φ22组合中空Φ22组合中空Φ22组合中空φ22组合中空Φ22组合中空边墙Φ22砂浆Φ22砂浆Φ22砂浆Φ22砂浆Φ22砂浆Φ22砂浆Φ22砂浆Φ22砂浆Φ22砂浆仰拱————————————————Φ22砂浆设置部位拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙拱墙长度（m）3.03.53.53.53.51.01.01.01.0间距（m）环向1.21.21.21.21.21.21.21.21.2纵向1.01.01.01.01.01.01.01.01.0钢架类型无格栅格栅型钢型钢型钢型钢型钢型钢型号无格栅格栅工18工18工20b工20b工20b工20b设置部位无拱墙拱墙拱墙全环全环全环全环全环间距（m）无1.5～1.21.5～1.21.2～0.81.2～0.81.0～0.80.8～0.60.8～0.60.8～0.6二次衬砌拱墙（cm）404545454550505050仰拱或底板（cm）5055555555606060601.2初期支护施工工艺一般围岩支护顺序为：洞身开挖—初喷—锚杆—钢筋网—喷射混凝土1.1.1喷射混凝土喷射混凝土使用C25混凝土湿喷，目的是为减少喷洒粉尘和混凝土掉落，提高初期支护的质量，混凝土由就近拌和站拌制提供，运输车向洞内送料，空压机供风。湿喷工艺流程见“湿喷混凝土施工工艺流程图”。（1）原材料要求砂应符合国家二级筛分标准，选用颗粒饱和坚硬的中、粗砂，细度模数控制在2.6左右，含水率控制5～7%；碎石选用坚硬耐久、最大粒径不大于15mm的碎石；水泥用42.5R普通硅酸盐水泥；根据设计要求确定是否添加外加剂。对速凝剂等外加剂。在使用前要进行与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，确保喷射混凝土凝结时间控制在规范要求范围内。图1.1混凝土湿喷工艺流程图（2）喷射混凝土施工在正式进行喷射混凝土施工前进行工艺性试验，一切正常后进行混凝土的喷射工作。安装调试湿喷机械手，为避免超粒径骨料进入喷射机，应在料斗上安装振动筛；喷射前清除基面松动岩块，对个别欠挖部分进行凿除、对个别超挖部分喷射混凝土补平。混凝土喷射送风前先打开计量泵，以免高压混凝土拌合物堵塞速凝剂环喷射孔；风压控制在0.45～0.7MPa之。喷射压力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。喷射混凝土在该开挖流程分二次，即初喷和复喷。初喷在隧道开挖出碴后进行，喷射设计厚度为4～5cm，喷射完成后应及时封闭围岩。复喷是在初喷后，完成立架工序作业后进行。喷射混凝土顺序为先下后上进行，施喷时喷头与受喷面基本垂直，保持0.6～1.8m距离。钢架与岩面之间的间隙用喷射混凝土充填密实，喷射，先喷钢架与围岩之间空隙，后喷钢架之间，钢架应被喷射混凝土覆盖，保护层不得小于4cm。喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头呈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。一次喷射厚度控制在6cm以下，每段长度不超过6m，喷射回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。新喷射的混凝土按规定洒水养生。设计边墙部分回弹率控制在15%以内，拱部回弹率控制在20%以下。在施工过程中应逐渐掌握风压、喷射距离、送料速度三者之间的最佳参数值，使喷射的混凝土密实、稳定、回弹最小。以上参数先通过工艺性试验现场进行确定，再根据实际情况进行调整。（3）喷射混凝土厚度检测喷射混凝土厚度检测采用凿岩机在初支面上凿孔至围岩面，用尺量厚度。每3～5m选取1个断面对喷射混凝土厚度进行检查，每个断面从拱顶起，每间隔2m布设一个检查点。1.1.2锚杆施工（1）φ22组合中空锚杆隧道拱部系统锚杆采用φ22组合中空锚杆，锚杆设置钢垫板。根据围岩等级不同锚杆布置、长度和数量设计也不同。组合中空注浆锚杆施工工艺流程见“组合式中空注浆锚杆施工工艺流程图”。图1.2组合式中空锚杆施工工艺流程图组合中空锚杆施工钻孔使用锚杆施工专用设备钻孔，出孔位由设计确定，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直，钻孔深度大于锚杆设计长度10cm。钻孔完成后，用高压风吹净孔内岩屑；将锚头与锚杆端头组合后送入孔内，直达孔底；将止浆塞穿入锚杆末端与孔口取平并与杆体固紧；锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母；采用锚杆专用注浆泵向组合中空锚杆内压注M20砂浆，注浆压力为1.2MPa，水泥浆随拌随用。施工注意事项：杆体应无弯曲、锈蚀，每根锚杆直径要一致；抗拉强度满足工程要求；锚杆施工应在复喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面，锚杆孔内灌注浆液应饱满密实；（2）砂浆锚杆施工边墙系统锚杆采用φ22全长粘结型砂浆锚杆，临时支护锚杆采用φ22砂浆锚杆，施工工艺流程见“砂浆锚杆施工工艺流程图”。图1.3砂浆锚杆施工工艺流程图锚杆材质采用φ22mm螺纹钢筋，锚杆设置钢垫板。施工前，锚杆统一由钢筋加工场加工。锚杆钻孔采用锚杆专用设备钻孔，孔眼间距、深度和布置符合设计参数的要求，钻孔方向垂直于岩层层面。砂浆锚杆由人工配合机械安装，采用砂浆锚杆专用注浆泵往孔内压注M20砂浆，注浆开始或中途超过30min时应用水润滑注浆管路。注浆孔口压力不大于0.4MPa。注浆时注浆管要插至距孔底5～10cm处，随水泥浆的注入缓缓匀速拔出，注浆饱满后随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不短于设计长度的95%。锚杆施作完毕砂浆强度达到10MPa后，安设锚杆垫板，上紧螺母。1.1.3钢筋网钢筋须经试验合格，使用前进行除锈，在钢筋加工场分片制作，钢筋网格大小根据设计不同围岩情况施做。安装时搭接长度1～2个网格。钢筋网由人工铺设，贴近岩面铺设并与钢架焊接牢固。钢筋网焊接在钢架靠近岩面一侧，确保整体结构受力。喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离，以减少钢筋网振动，降低回弹。钢筋网喷混凝土内保护层厚度不小于4cm。钢筋网施工工艺流程见“钢筋网施工工艺流程图”。图1.4钢筋网施工工艺流程图1.1.4钢架施隧道工程Ⅴ、Ⅳ（Ⅳb以上）级围岩工字钢钢架，Ⅳ（Ⅳa）级围岩。钢架材料应在钢构件场地按设计加工成型，试拼装合格后运至洞内，在洞内用螺栓连接成整体。钢架施工工艺流程见“钢架施工工艺流程图”图1.5钢架施工工艺流程图（1）钢架洞外加工制作型钢钢架采用冷弯成型；格栅钢架采用胎模焊接。钢架加工焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。每榀钢架加工完成后放在试拼平台上进行试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲小于2cm。钢架在初喷后及时架设。（2）钢架安装安装前清除基底。钢架安装间距偏差±10cm，横向位置和高程偏差±5cm，垂直度误差为±2°。钢架在掌子面拼装，各节钢架间以螺栓连接，连接板密贴。沿钢架外缘每隔2m用混凝土预制块楔紧。钢架底脚置于牢固的基础上。钢架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，钢架之间按设计采用φ22纵向连接筋连接。台阶法施工时，钢拱架拱脚打设锁脚锚管。下半部开挖后钢架及时落底接长，封闭成环。钢架与喷混凝土形成一体，钢架与围岩间的间隙用喷混凝土充填密实；钢架全部由喷射混凝土覆盖，保护层厚度满足设计要求。1.2二次衬砌（含仰拱）施工工艺1.2.1工艺流程二次衬砌工艺流程见“二次衬砌施工工艺流程图”。图1.6二次衬砌施工工艺流程图1.2.2衬砌台车隧道主洞二次衬砌全部采用整体式液压衬砌台车施工，台车长12.1m，挡头模用定制钢模。台车前后端头面板顶面设置等边三角形角铁，角铁侧面覆盖橡胶，保证两环衬砌施工缝成“V”型（见下图）。在台车上安装附着式振捣器，按台车检算结果进行配置，结合入料窗口位置辅助插入式振捣器，确保混凝土振捣效果满足设计要求。每个隧道作业面至少配备1台全断面液压衬砌台车。在台车就位前将表面混凝土将清除后，用抹布将脱模剂均匀涂抹于模板表面，脱模剂不宜涂刷过多，以免在台车就位后滴落污染衬砌钢筋。图1.7衬砌台车倒角示意图1.2.3拱墙衬砌施工隧道拱墙二次衬砌全采用整体式液压衬砌台车施工，用二衬台车端头定型钢模板施工工艺。混凝土由拌和站集中供应，运输车运送，混凝土输送泵泵送入模。模筑衬砌一次施工长度9m～12m，采用输送泵作业，由下向上，对称分层，先墙后拱灌筑，入模倾落自由高度不超过2.0m。（1）钢筋制安钢筋在洞外加工，弯制成型，利用钢筋绑扎台车进行洞内安装。洞内衬砌钢筋采用挤压套筒连接，不得焊接，防止损坏防水板或引起火灾。钢筋施工时进行综合接地等预埋件的安装。（2）混凝土浇筑混凝土浇筑采用逐层分窗浇筑法施工。混凝土的入模采用HBT60输送泵。自模板窗口从下至上逐层分窗灌注混凝土，至混凝土快要平齐下层工作窗口时，关闭下层滑槽关口及工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注混凝土，依次类推，最后于拱顶输料管处关闭阀门封顶用插入式振捣棒振捣，混凝土分层灌注时，其层厚不超过振动棒长的1.25倍，并插入下层不小于5cm，振捣时间为10～30s。（3）拆模养护衬砌在初期支护变形稳定前施工的，拆模时混凝土强度应达到设计的100%；在初期支护变形稳定后施工的，拆模时的混凝土强度应达到8MPa。利用全液压衬砌台车液压系统进行脱模，拆模后要防止衬砌表面受到碰撞，及时进行养护，温度较低时不得采用直接喷淋洒水养护1.2.4仰拱及仰拱填充仰拱钢筋安装采用仰拱钢筋预弯及安装定位工艺，混凝土浇筑采用仰拱端头定型钢模板及仰拱整体式移动模架浇筑施工工法。仰