隧道洞身开挖及初期支护施工控制要点

隧道洞身开挖及初期支护施工控制要点1施工测量控制要点1.1洞内控制测量1.1.1洞内平面控制采用导线控制法，控制导线从洞外联系边引入，高程控制采用水准测量往返观测，精度需满足设计及规范要求。1.1.2导线边长按测量设计确定，导线点布设在施工干扰小、稳固可靠、便于设站的位置，避免受施工影响发生偏移。1.1.3洞内导线布设为多边形闭合环，长、特长隧道布设交叉双导线，增加控制网内部检核条件，确保测量精度。1.1.4导线测量前，对原控制点进行检测，校差需符合相关规范要求，不合格时及时调整。1.1.5平面控制测量完成后，根据成果及时纠正施工中线，避免中线偏差影响施工质量。1.2洞内施工测量1.2.1采用独立中线测设中线点，直线段用正倒镜法延伸，曲线段用偏角法测设，确保中线定位准确。1.2.2洞内中线点采用混凝土包桩或铁芯，严禁使用木板、铁板包埋或在混凝土上钻眼，防止中线点损坏、移位。1.2.3洞内施工高程测量可采用光电测距三角高程测量或水准测量，闭合于高程控制点；采用三角高程测量时，宜变换反射棱镜高度或改变仪器高测量两次，减少误差。1.2.4开挖断面轮廓线采用断面仪法、全站仪极坐标法或断面支距法测设，每一循环必须测量隧道开挖断面，确保断面尺寸符合设计。1.2.5衬砌立模前，检测永久或临时中线点及高程点位置，检测与原测成果较差不大于5mm；衬砌台车范围内放设不少于3个隧道中线点及横断面十字线方向点，同时标定拱架顶、起拱线、边墙底的高程位置。1.3贯通测量1.3.1隧道贯通后，分别测量横向、纵向和高程贯通误差，按规范要求进行调整。1.3.2中线法测量的隧道，从两相向开挖方向向贯通面引伸中线，确定各自贯通点，测量两贯通点间的横向和纵向距离，得到对应贯通误差。1.3.3导线测量的隧道，在贯通面中线附近设临时点，通过两端导线测量该点坐标，计算坐标较差在该里程处法向及里程方向的投影值，得到纵向和横向贯通误差。1.3.4高程贯通误差由进、出口端分别测量贯通面临时点高程，计算高程较差；调整时，贯通点附近水准点高程采用进出口引测高程平均值，按贯通误差的一半，在两端未衬砌地段按路线长度比例调整，未衬砌地段以调整后高程作为放样依据。1.3.5平面贯通误差采用平差法、折线法、线路拟合法调整；直线隧道采用折线法，转折角小于5′视为直线，5′～25′按顶点内移量确定线路及衬砌位置，大于25′加设半径4000m圆曲线；曲线段由两端向贯通面按比例调整中线；导线测量延伸中线时，方位角误差分配在未衬砌地段导线角，坐标闭合差按边长比例分配，调整后导线坐标作为未衬砌地段中线放样依据。2超前支护控制要点2.1超前小导管支护（Ⅴ级围岩及临时超前支护）2.1.1小导管采用外径Φ42mm、壁厚4mm热轧无缝钢管加工，长5.0m，环向间距30cm，前端加工成锥形，尾部焊接Φ6钢筋加劲箍，管壁四周钻8mm压浆孔。2.1.2小导管沿隧道周边以10～15°仰角打入围岩，可从型钢钢拱架腹部穿过，端部焊于钢拱架上；每打完一排钢管注浆后，开挖拱部施作初期支护，初期支护完成后，隔3m打另一排，纵向搭接长度不小于1.0m。2.1.3注浆采用水泥浆，水灰比0.5～1:1，注浆压力0.5-1.0Mpa；注浆前先喷射5～10cm厚混凝土封闭掌子面，形成止浆盘。2.1.4测量放样：画出开挖外轮廓线，定出小导管中心线位置，预先在对应钢架位置割孔。2.1.5钻孔及清孔：采用凿岩台车钻孔，孔位偏差不超过10cm，孔眼长大于小导管长，外插角15°，钻孔方向顺直，孔径与导管匹配，钻孔完成后用吹孔法清孔。2.1.6钢花管顶进：成孔后用凿岩机将小导管从型钢钢架上部、中部顶入，外露20cm支撑于开挖面后方钢架上，尾部与钢架焊接，顶进时保护管口不受损。2.1.7注浆控制：采用KBY-50/70注浆泵，注浆材料为425水泥浆，水灰比1:1；小导管口安装孔口阀门，外露长度不小于30cm，注浆前冲洗管内沉积物，由下至上顺序注浆；当注浆压力达到设计终压并持续10min以上，且进浆量在20-30L/min时结束；注浆后进行效果检查，不合格者补孔注浆。2.2超前管棚支护（Ⅳ级围岩）2.2.1管棚采用外径76mm、壁厚6mm热轧无缝钢管，长9.0m，环向间距40cm，前端呈尖锥状，尾部焊Φ6加劲箍，管壁四周钻8mm压浆孔。2.2.2管棚沿隧道周边以10～15°外插角打入围岩，从型钢钢拱架腹部穿过，端部焊于钢拱架上；每打完一排钢管注浆后，开挖拱部施作初期支护，初期支护完成后，隔5.25m打另一排，纵向搭接长度不小于3m。2.2.3注浆采用42.5级硅酸盐水泥浆，水灰比1:1～1.5:1；地下水丰富时，掺入速凝早强剂或采用水泥-水玻璃双液浆（水泥浆水灰比1:1，水泥浆与水玻璃体积比1:0.5，水玻璃模数2.4～3.4，浓度30～45波美度），注浆压力0.5-1.0Mpa，逐级缓慢提升。2.2.4采用三臂凿岩台车钻孔，钻孔要求同超前小导管，确保孔位、孔深、角度符合设计。2.3玻璃纤维预加固（Ⅳ级围岩上台阶掌子面）2.3.1采用φ25mm玻璃纤维筋预加固，单循环加固长度24m，间距1.5m×1.5m，梅花形布置，两个循环间搭接长度不小于6.0m。2.3.2同步设置6根φ76mm钢管引排水，钢管长24m；成孔过程中采取防塌孔措施，成孔后尽快充填M30水泥砂浆并送入玻璃纤维筋，保证砂浆填充密实。2.3.3下台阶掌子面采用6cm厚C25喷射混凝土封闭；掌子面加固参数需通过试验段监测数据验证，必要时调整。3初期支护控制要点3.1概述3.1.1初期支护随掘进作业及时施作，以减少围岩变形、防止围岩松动，采用架、网、锚、喷为主要支护手段，辅以超前支护和地层加固，合理利用围岩自承能力。3.1.2初期支护参数按衬砌类型执行：Ⅴ级围岩较差段（S5a）采用双侧壁导坑法，D25中空注浆锚杆（L=5.0m），φ8双层钢筋网（15×15cm），C25喷射砼（厚30cm），HW200×200b工字钢（间距50cm）；Ⅴ级围岩较好段（S5b）参数同S5a，工字钢间距75cm；Ⅳ级围岩（S4）采用预留核心土台阶法，D25涨壳式预应力中空注浆锚杆（L=4.5m），φ8双层钢筋网（20×20cm），C35喷射砼（厚28cm），22b工字钢（间距75cm）；Ⅲ级围岩（S3）采用台阶法，砂浆锚杆（L=3.5m），φ8单层钢筋网（20×20cm），C25喷射砼（厚24cm），I18工字钢（间距100cm）。3.2钢架施工3.2.1钢架采用加工厂分节加工、现场拼装，Ⅴ级围岩采用HW200×200b型钢，临时支撑采用I18工字钢；Ⅳ级围岩采用I22b工字钢；Ⅲ级围岩采用I18工字钢；两钢架间采用Φ25钢筋连接，环向间距1.0m。3.2.2加工控制：型钢钢架在集中加工厂制作，连接钢板采用精密加工，钢架弯制采用型钢弯制机按隧道断面曲率分节弯制，型钢焊接在连接钢板上，连接钢板采用M20螺栓连接，拱墙基脚设置接头钢板并与型钢焊接；加工后试拼检查，合格后油漆标号、分类堆放。3.2.3安装控制：钢架安装在初喷4cm混凝土后进行，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用自制立架台车人工安装，Ⅲ级围岩采用多功能作业台车拼装；安装前清除钢架底脚虚碴及杂物，用槽钢、钢板或混凝土预制块垫实，每侧安设2根锁脚锚杆锁定；安装后复核间距，连接板密贴，钢架与初喷混凝土间隙用喷射混凝土填充密实。3.2.4临时钢架拆除：双侧壁导坑法施工的临时拱架，在主洞初期支护拱架封闭后、施作仰拱前拆除，每次拆除纵向循环长度不大于6m，拆除后及时施作衬砌，待强度达标后进行后续施工；拆除采用多功能作业台车，人工用气割设备切割，逐榀拆除，设专人指挥，设置警示区域。3.3钢筋网施工3.3.1钢筋网采用Φ8钢筋加工，Ⅴ级围岩段设双层（15×15cm），临时支撑位置设单层（25×25cm）；Ⅳ级围岩设双层（20×20cm）；Ⅲ级围岩设单层（20×20cm）。3.3.2加工控制：钢筋网片在钢筋加工场集中加工，钢筋先调直再截成条，焊接前清除表面油渍、漆污、铁锈等；加工后网片平整，表面无削弱截面的伤痕，轻抬轻放，避免变形，分类存放，防止锈蚀、污染。3.3.3铺设控制：钢筋网随初喷面起伏铺设，与受喷面最大间隙不大于30mm，与锚杆、钢架点焊牢固；搭接长度为1～2个网格，采用焊接；喷混凝土时减小喷头至受喷面距离、控制风压，减少钢筋网振动和回弹。3.4锚杆施工3.4.1锚杆类型及参数：Ⅴ级围岩采用D25中空注浆锚杆（L=5m），临时支撑采用砂浆锚杆（L=3.0m，环距1.2m）；Ⅳ级围岩采用D25涨壳式预应力中空注浆锚杆（L=4.5m）；Ⅲ级围岩采用Φ25砂浆锚杆（L=3.5m）；Ⅴ级围岩用手持式凿岩机钻孔，Ⅳ、Ⅲ级围岩用三臂凿岩台车钻孔。3.4.2中空注浆锚杆：风动凿岩机成孔，孔径42mm，按设计布孔；插入前高压风清孔，装好锚头边旋转边送入，安装止浆塞临时固定；注浆采用1:1水泥砂浆（水泥:砂:水=1:1:0.45），压力0.3MPa左右，排气口出浆后停止灌浆，拧紧螺母使垫板与喷射混凝土紧密接触；施工后按规范抽样进行抗拔试验，每300根抽查1组（3根），平均值不小于设计锚固力，单根不低于设计值的90%。3.4.3涨壳式预应力中空注浆锚杆：三臂凿岩台车成孔，按设计布孔；插入前高压风清孔，人工送入锚杆，用专用套筒转动杆体使锚头涨开锚固；安装止浆塞、锚垫板、排气管，拧紧螺母；按设计初始预应力值用扭力扳手施加预应力，正式张拉前用20%设计荷载张拉1～2次，达到预设扭矩后锁定；48h内预应力损失大于10%时补偿张拉；采用高压注浆泵注浆，从底部注浆管注入，中部孔道出浆后停止。3.4.4砂浆锚杆：三臂凿岩台车成孔，孔径42～50mm，孔深不小于杆体有效长度且不大于30mm；采用φ22螺纹钢筋制作，砂浆等级不低于M20（配合比水泥:砂:水=1:（1～1.5）:（0.45～0.5））；灌浆管插入距孔底50～100mm，随砂浆注入缓慢拔出，压力不大于0.4MPa；终凝后抽样抗拔试验，标准同中空注浆锚杆；上仰孔止浆塞塞牢固，排气管插入孔底，排气孔出浆前不停止注浆，止浆塞在砂浆达一定强度后拔出，不振动锚杆。3.4.5锁脚锚杆：长度3.5m，Ⅴ、Ⅳ级围岩采用Φ42×4mm热轧无缝钢管，Ⅲ级围岩采用Φ22砂浆锚杆；凿岩机打孔，钢架安装后立即施作2根，与钢架焊接成整体，施工工艺同超前小导管及砂浆锚杆。3.5喷射混凝土施工3.5.1喷射混凝土参数：C25早强混凝土（Ⅳ级围岩为C35），Ⅴ级围岩厚30cm，Ⅳ级28cm，Ⅲ级24cm，临时支护20cm；采用湿喷工艺，洞口拌和站集中拌制，开挖后先初喷4cm封闭岩面，再架立钢架、挂钢筋网、打锚杆，清理后复喷至设计厚度。3.5.2受喷面处理：清除虚渣、危石，处理欠挖部位；一般岩面用高压水冲洗，遇水易潮解、泥化岩面用高压风吹净。3.5.3搅拌及运输：按设计配合比试拌合格后大量拌和，随拌随用；采用全自动计量强制式搅拌机，速凝剂在喷射机喂料时加入；运输采用混凝土罐车，防止离析、坍落度变化，多台交替运料。3.5.4喷射控制：分初喷和复喷，受喷面小股渗水导管引排，大股涌水注浆堵水；作业连续进行，分段、分片、分层，自下而上，分段长度不大于6m；分段施工时预留200～300mm斜面，下次喷射前高压水冲洗润湿；分层喷射时，一次厚度不小于40mm，后一层在前一层终凝后进行，终凝1h后需高压风水吹洗表面；初喷及时进行，复喷分层分时段进行，喷混凝土终凝后3h内不得爆破；拱部一次喷射厚度50～100mm，边墙70～150mm；先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间；喷嘴与受喷面间距0.6～1.2m，角度接近90°。3.5.5检查与养护：强度形成后用锤敲击检查粘结情况及空洞，测量平整度和厚度，空鼓、脱壳部位及时凿除重喷或压浆充填；终凝2h后湿润养护，时间不少于7d，气温低于5℃时不洒水养护。4风水电供应控制要点4.1总体布置4.1.1洞内管线包括通风管、高压风管、高压水管、动力线和照明线，高压风、水管与电力线路分别布置在隧道两侧边墙，通风管悬挂于洞顶或边墙，布置时不影响边墙、水沟电缆槽施工。4.2通风布置4.2.1所有工作面采用压入式通风，风量、风压按计算确定。4.2.2通风管理：专业人员负责通风管理，风管安装平、直、顺，转弯处设刚性弯头，弯度平缓；专业技术人员每月检测空气成分、风速、含尘量，确保符合规范（氧气≥20%，含10%以上游离SiO2粉尘≤2mg/m³，10%以下≤4mg/m³，CO≤30mg/m³，特殊情况≤100mg/m³且工作≤30min，CO2≤0.5%，氮氧化物≤5mg/m³，CH4≤0.5%，气温≤28℃）；风机专人操作、定期检修，做好运转记录。4.2.3施工要求：为风机提供合适供电设备；加强通风检测，保证风量风压，爱护风管；风管以20m/节为主，配少量10m/节；洞口风机安设在洞口20m以外上风向，风管出风口距开挖工作面不超过30m；保证洞内净空，避免风管被刮破；运输车辆尾气排放口装净化装置；行人和车辆按设计线路行走，合理调整三通阀门配风工序。4.3供水布置4.3.1高压水管管径100mm～150mm，根据施工用水量确定，敷设平顺、直，弯头少、线路短，干管管径一致，接头严密不漏水。4.3.2水池总输出管装总闸阀，主管路每300～500m分装闸阀；洞内水管前端距开挖面保持30m，用高压软管连接分水器，软管长度不大于50m。4.3.3水管敷设在电缆、电线对侧，不妨碍运输，与水沟同侧时不影响排水；钢管安装前检查，有裂纹、创伤等不得使用，管内无残余物。4.3.4专人负责水管检查、养护。4.4供气布置4.4.1采用洞外电动空压机组成的压风站集中供风，总耗风量按计算确定，每个洞口设压风站。4.4.2高压风管采用Φ250mm无缝钢管，进洞后用托架法安装在边墙上，沿全隧通长布置，高度不影响仰拱及铺底施工；主管道每300～500m分装闸阀和三通，前端距开挖面30m接分风器，用高压软管接至各风动工