隧道支护专项施工方案

隧道支护专项施工方案一、编制依据1.《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660-20202.《铁路隧道施工规范》TB10204-20203.《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015（2017版）4.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-20155.本项目隧道工程地质勘察报告、施工设计图纸6.现场勘察测量数据及类似工程施工经验二、工程概况本隧道为双向四车道分离式山岭隧道，左洞全长2136m，起讫桩号ZK32+120~ZK34+256；右洞全长2179m，起讫桩号YK32+108~YK34+287。隧道最大埋深387m，洞身穿越地层主要为中风化花岗岩、中风化灰岩，局部段存在IV级碎裂结构岩体及V级松散破碎带，其中IV级围岩段占比42%，V级围岩段占比18%，其余为III级围岩。隧道设计支护采用“初期支护+二次衬砌”复合式衬砌体系，支护参数随围岩等级动态调整，施工过程严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”的原则。三、施工部署3.1施工组织机构成立隧道支护专项施工领导小组，由项目经理任组长，总工程师、生产副经理任副组长，下设技术组、质检组、安全组、材料组、施工班组，各岗位职责明确：技术组：负责支护参数交底、现场技术指导、量测数据分析及支护方案动态调整质检组：负责各工序质量验收、原材料抽检、资料整理归档安全组：负责施工过程安全管控、风险排查及应急处置材料组：负责支护材料采购、验收及存储管理施工班组：配置超前支护班、锚杆施工班、喷射混凝土班、钢拱架安装班，各班组定员30人，实行两班倒作业制3.2进度计划III级围岩段支护循环进尺2.0m，每日完成2个循环，月进度120m；IV级围岩段支护循环进尺1.0m，每日完成2个循环，月进度60m；V级围岩段支护循环进尺0.5m，每日完成3个循环，月进度45m。总支护工期与开挖进度匹配，滞后开挖面不超过2m。3.3设备配置设备名称规格型号数量用途精度要求湿喷机械手徐工HP30182台喷射混凝土作业喷射压力≥0.7MPa锚杆钻机阿特拉斯M2D3台系统锚杆、超前锚杆钻孔钻孔偏差≤±5°管棚钻机金科JK5901台超前大管棚钻孔孔位偏差≤±50mm注浆机衡阳ZBYSB-7.52台注浆作业注浆压力≥10MPa钢拱架冷弯机豫龙WGJ-2501台钢拱架加工制作弧度偏差≤±20mm全站仪徕卡TS091台支护结构定位测量测距精度±(2mm+2ppm)收敛计JSS30A2台围岩收敛量测精度0.01mm混凝土搅拌运输车重汽12m³4台喷射混凝土运输/4.1超前大管棚适用范围：洞口浅埋段、洞身穿越断层破碎带及V级围岩埋深小于20m段。设计参数：采用φ108×6mm无缝钢管，节长3m、6m，环向间距40cm，外插角1°~3°，纵向搭接长度不小于3.0m；钢管管壁钻φ10mm溢浆孔，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部1.0m范围不钻孔作为止浆段。施工工艺：1.导向墙施工：洞口段浇筑C20混凝土导向墙，厚度80cm，内设2榀I18工字钢拱架，拱架上安装φ127×8mm导向管，导向管长度1.2m，外插角2°，孔位偏差≤50mm，倾角偏差≤±0.5°。2.钻孔：采用管棚钻机跟管钻进，钻孔深度比设计管长多30cm，钻孔完成后采用高压风清孔，清除孔内岩屑及积水。3.管棚安装：采用丝扣连接钢管，丝扣长度不小于15cm，相邻钢管接头错开不小于1.0m，同一断面接头数量不超过总根数的50%。4.注浆：注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，水泥强度等级P.O42.5，水灰比1:1~0.8:1，水玻璃浓度35Be'，模数2.4~2.8，水泥浆与水玻璃体积比1:0.5；注浆压力初始0.5~1.0MPa，终压2.0~2.5MPa，注浆量达到设计值（单根注浆量约0.6m³/延米）或注浆压力达到终压并稳定10min后停止注浆。5.质量验收：注浆完成后钻芯取样检测填充密实度，密实度≥90%为合格，不合格孔位重新注浆。4.2超前小导管适用范围：IV级围岩破碎段、V级围岩一般段。设计参数：采用φ42×4mm热轧无缝钢管，长度3.5m，环向间距30cm，外插角10°~15°，纵向搭接长度不小于1.0m，每环设置42根（拱部120°范围）；管壁钻φ8mm溢浆孔，孔间距15cm，梅花形布置，尾部30cm为止浆段。施工工艺：1.孔位放线：沿拱部开挖轮廓线外10cm标记孔位，孔位偏差≤±30mm。2.钻孔：采用锚杆钻机钻孔，孔径50mm，钻孔深度比导管长度长10cm，高压风清孔。3.导管安装：采用风动凿岩机顶入导管，尾部外露20cm连接注浆管路，导管周围采用锚固剂封堵，封堵长度不小于30cm。4.注浆：注浆材料采用纯水泥浆，水灰比0.8:1~1:1，注浆压力0.5~1.5MPa，单根注浆量控制在0.2~0.3m³，注浆过程中记录压力及流量变化，出现窜浆时暂停注浆，封堵窜浆孔后继续作业。5.验收标准：小导管插入孔内长度不小于设计长度的95%，注浆后2h方可进行下循环开挖。4.3超前锚杆适用范围：III级围岩局部节理发育段。设计参数：采用φ25mm螺纹钢锚杆，长度3.0m，环向间距40cm，外插角5°~10°，纵向搭接长度不小于1.0m，拱部120°范围布置。施工工艺：钻孔孔径42mm，孔深比锚杆长度深5cm，清孔后注入水泥砂浆，插入锚杆，锚杆外露长度10cm，待砂浆强度达到70%后方可开挖。五、初期支护施工5.1初喷混凝土开挖完成后立即对岩面进行初喷，封闭围岩，初喷厚度：III级围岩4cm，IV级围岩5cm，V级围岩6cm。施工要求：1.喷射前清除岩面松动岩块及浮渣，高压水冲洗岩面，岩面含水量不足时提前洒水湿润。2.喷射混凝土采用C25湿喷混凝土，配合比通过试验室确定，胶凝材料用量≥400kg/m³，砂率50%~55%，坍落度120~160mm，掺加高效减水剂及速凝剂，速凝剂掺量为胶凝材料用量的2%~4%，初凝时间≤5min，终凝时间≤10min。3.喷射作业分段分片进行，顺序为自下而上，喷嘴与受喷面垂直，距离0.8~1.2m，喷射压力控制在0.4~0.6MPa，一次喷射厚度5~8cm，表面平整度允许偏差≤100mm，平整度检测采用2m靠尺，每10m检测1个断面，每个断面测10点。5.2系统锚杆施工5.2.1砂浆锚杆适用范围：III、IV级围岩边墙及拱部。设计参数：III级围岩采用φ22mm螺纹钢锚杆，长度2.5m，间距1.2m×1.2m（环×纵），梅花形布置；IV级围岩采用φ25mm螺纹钢锚杆，长度3.0m，间距1.0m×1.0m，梅花形布置。施工工艺：1.钻孔：按设计孔位放线，孔位偏差≤±15mm，钻孔方向与岩面垂直，局部岩面起伏时与主要节理面垂直，孔深偏差±50mm，钻孔完成后高压风清孔。2.注浆：采用水泥砂浆，配合比水泥:砂=1:1~1:1.2，水灰比0.38~0.45，注浆管插入孔底5~10cm，边注浆边缓慢拔出注浆管，注浆饱满度达到孔口溢浆为止。3.锚杆安装：注浆完成后立即插入锚杆，采用止浆塞封堵孔口，锚杆外露长度≤10cm，待砂浆强度达到设计强度的75%后方可安装垫板。4.检测：每300根锚杆抽样1组（3根）进行拉拔试验，III级围岩锚杆抗拔力≥80kN，IV级围岩≥100kN，不合格率超过10%时加倍抽样检测。5.2.2中空注浆锚杆适用范围：V级围岩拱部。设计参数：采用φ25mm中空注浆锚杆，长度3.5m，间距0.8m×0.8m（环×纵），梅花形布置。施工工艺：1.钻孔清孔要求同砂浆锚杆，孔径42mm，孔深偏差±50mm。2.锚杆安装：将锚杆体插入孔内，安装止浆塞、垫板及螺母，锚杆外露长度≤5cm。3.注浆：采用纯水泥浆，水灰比0.8:1~1:1，注浆压力0.5~1.0MPa，待排气孔溢浆后封堵排气孔，稳压3min后停止注浆。4.检测：每200根抽样1组进行拉拔试验，抗拔力≥120kN，注浆密实度采用无损检测，密实度≥90%为合格。5.3钢筋网片施工设计参数：采用φ6mmHPB300钢筋焊接网，网格尺寸20cm×20cm，III级围岩仅拱部设置，IV、V级围岩拱墙全断面设置。施工要求：1.钢筋网片在加工厂预制，网格尺寸偏差≤±10mm，焊点抗拉力≥3kN，无虚焊、漏焊。2.网片随初喷面起伏铺设，与岩面间隙≤3cm，搭接长度≥20cm，采用点焊固定，相邻网片搭接点间距≤30cm。3.网片与锚杆、钢拱架焊接牢固，喷射混凝土过程中无晃动、移位，保护层厚度≥2cm。5.4钢拱架施工适用范围：IV级围岩破碎段、V级围岩全段。设计参数：IV级围岩采用I18工字钢拱架，间距1.0m/榀；V级围岩采用I20b工字钢拱架，间距0.6m/榀；拱架接头采用钢板螺栓连接，每处接头设置4根M20高强螺栓。施工工艺：1.加工制作：在加工厂采用冷弯机冷弯成型，每榀拱架分3~5节加工，弧长偏差≤±20mm，翘曲度≤±3mm，加工完成后进行试拼，同型号拱架互换性偏差≤±5mm。2.测量定位：开挖面出渣后测量放线，在拱脚、边墙位置标记拱架安装位置，标高偏差≤±20mm，中线偏差≤±30mm。3.拱架安装：采用人工配合挖掘机安装，相邻拱架之间采用φ22mm螺纹钢纵向连接，连接筋间距1.0m，内外侧交错布置；拱架底部设置槽钢垫板或混凝土垫块，拱脚埋入已喷混凝土面以下不小于15cm，严禁拱脚悬空。4.锁脚锚杆施工：每榀拱架拱脚位置设置4根φ25mm锁脚锚杆，长度4.0m，倾角30°，与拱架采用L形钢筋焊接牢固，焊接长度≥10d（d为钢筋直径）。5.验收标准：拱架安装垂直度偏差≤±2°，相邻拱架间距偏差≤±50mm，螺栓扭矩≥180N·m，焊缝厚度≥8mm。5.5复喷混凝土钢拱架、钢筋网、锚杆安装验收合格后进行复喷作业，复喷至设计厚度：III级围岩总厚度10cm，IV级围岩20cm，V级围岩26cm。施工要求：1.喷射前清理初喷面浮尘及杂物，检查喷射厚度标记点，每2m设置1个厚度标记。2.喷射顺序自下而上，先填充钢拱架与岩面间隙，再覆盖拱架及钢筋网，钢拱架保护层厚度≥4cm，表面平整度≤50mm/2m。3.喷射完成后2h内洒水养护，养护时间不少于7d，养护频率每日不少于3次，气温低于5℃时停止洒水，采用保温养护。4.厚度检测采用钻孔法，每10m检测1个断面，每个断面测8点，厚度合格率≥90%，最小厚度不小于设计值的80%。六、临时仰拱施工V级围岩施工过程中必须设置临时仰拱，及时封闭支护结构，控制围岩变形。设计参数：采用I18工字钢拱架，间距与初期支护拱架一致，喷射C25混凝土，厚度20cm。施工工艺：1.钢拱架安装与边墙初期支护拱架焊接连接，形成封闭环，纵向连接筋间距1.0m，铺设φ6mm钢筋网。2.喷射混凝土前清理仰拱位置浮渣及积水，混凝土振捣密实，表面与两侧排水沟顺接。3.临时仰拱随开挖进度及时施作，滞后下台阶开挖面不超过2m，待初期支护变形稳定（收敛速率≤0.1mm/d，拱顶下沉速率≤0.07mm/d）且二次衬砌施工前拆除。4.拆除前需经技术负责人确认变形数据符合要求，拆除时采用分段拆除，每段长度不超过3m，严禁大面积同时拆除。七、施工监测7.1监测项目及频率监测项目测试仪器布置要求量测频率（距开挖面距离L为洞径D的倍数）拱顶下沉全站仪、水准仪每10m1个断面，每个断面1个点L<1D：2次/d；1D<L<2D：1次/d；L>2D：1次/3d周边收敛收敛计每10m1个断面，每个断面2条测线L<1D：2次/d；1D<L<2D：1次/d；L>2D：1次/3d钢拱架应力应变计每50m1个断面，每个断面6个点1次/d，持续14d后1次/7d锚杆轴力轴力计每50m1个断面，每个断面6个点1次/d，持续14d后1次/7d地表下沉水准仪浅埋段（埋深<2D）每5m1个断面开挖前1次/2d，开挖后1次/d，贯通后1次/7dIII级围岩：拱顶下沉允许值≤100mm，周边收敛允许值≤80mm；IV级围岩：拱顶下沉允许值≤150mm，周边收敛允许值≤120mm；V级围岩：拱顶下沉允许值≤200mm，周边收敛允许值≤150mm；当变形速率超过5mm/d或变形量达到允许值的80%时，立即停止开挖，采取加密支护、增设临时支撑等措施，待变形稳定后方可继续施工。7.3数据处理与反馈监测数据当日整理分析，绘制变形-时间曲线，每周形成监测周报报送监理及设计单位，当出现异常数据时1h内报送，由总工程师组织分析，调整支护参数。八、质量控制措施1.原材料进场验收：所有支护材料必须提供出厂合格证，进场后按批次抽样检测：水泥：每200t抽样1组检测强度、安定性；钢材：每60t抽样1组检测屈服强度、抗拉强度、伸长率；砂石料：每400m³抽样1组检测级配、含泥量，含泥量≤3%；速凝剂、减水剂：每5t抽样1组检测凝结时间、减水率。2.工序验收制度：每道工序完成后实行“三检制”，班组自检、工区互检、质检部专检，合格后报监理验收，验收不合格严禁进入下道工序。3.喷射混凝土质量控制：每10m³留置1组试块，检测28d抗压强度，强度合格率≥100%，且平均强度不低于设计强度的110%。4.冬雨季施工措施：冬季施工时喷射混凝土拌合水加热至30~40℃，骨料温度不低于5℃，喷射作业面温度不低于5℃，混凝土入模温度不低于10℃；雨季施工时提前做好洞顶截排水，洞内设置排水沟及积水井，防止积水浸泡拱脚，砂石料搭设防雨棚，根据含水率动态调整配合比。九、安全保障措施1.施工人员防护：进入施工现场必须佩戴安全帽，高空作业（高度≥2m）系安全带，喷射作业人员佩戴防尘口罩、护目镜，穿防护服。2.设备安全管控：施工前对所有设备进行调试，作业过程中设专人指挥，严禁设备