隧道初期支护方案

隧道初期支护方案1编制依据1.1《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660-2020、《铁路隧道施工规范》TB10204-2020、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015（2011版）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2015、《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015等国家及行业现行规范标准。1.2项目地勘报告、隧道施工设计图纸、现场围岩量测数据及专项风险评估报告。1.3本单位同类隧道施工经验、现有人员设备配置及现场实际施工条件。2工程概况2.1隧道为双向六车道分离式特长隧道，左洞全长4826m，右洞全长4792m，最大埋深628m，设计速度100km/h，衬砌内轮廓净宽14.75m、净高5.0m。2.2本次初期支护施工范围为K3+210~K4+860段，全长1650m，其中Ⅲ级围岩段920m，Ⅳ级围岩段480m，Ⅴ级围岩段250m（含30m浅埋偏压段）。2.3地层岩性：Ⅲ级围岩以中风化花岗岩为主，单轴饱和抗压强度35~50MPa，岩体完整性系数0.5~0.75，节理间距1~2m，无软弱结构面；Ⅳ级围岩以中风化千枚岩、板岩互层为主，单轴饱和抗压强度10~25MPa，岩体完整性系数0.35~0.5，节理间距0.3~1m，局部存在层间错动带；Ⅴ级围岩以强风化千枚岩、碎石土为主，单轴饱和抗压强度小于5MPa，岩体完整性系数小于0.35，节理发育，遇水易软化崩解。2.4水文条件：区段内地下水主要为基岩裂隙水，正常涌水量120m³/d，雨季最大涌水量380m³/d，无承压水分布。3初期支护参数设计初期支护由喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢拱架组成，各围岩等级参数如下：3.1Ⅲ级围岩采用“系统锚杆+喷射混凝土+钢筋网”组合支护：喷射混凝土：C25早强喷射混凝土，厚度12cm，拱墙全断面布设；系统锚杆：φ22mm中空注浆锚杆，长度3.0m，环向间距1.5m，纵向间距1.5m，梅花形布置，拱部120°范围布设，注浆压力0.5~1.0MPa；钢筋网：φ6.5mm热轧光圆钢筋，网格尺寸20cm×20cm，拱部布设，搭接长度不小于20cm，与锚杆头焊接牢固。3.2Ⅳ级围岩采用“系统锚杆+喷射混凝土+钢筋网+钢拱架”组合支护：喷射混凝土：C25早强喷射混凝土，厚度22cm，拱墙全断面布设；系统锚杆：拱部120°范围采用φ25mm中空注浆锚杆，长度3.5m，边墙采用φ22mm砂浆锚杆，长度3.0m，环向间距1.2m，纵向间距1.0m，梅花形布置，注浆压力0.5~1.2MPa；钢筋网：φ8mm热轧光圆钢筋，网格尺寸20cm×20cm，拱墙全断面布设，搭接长度不小于20cm；钢拱架：I18工字钢，纵向间距1.0m，每榀拱架由3段拼装组成（拱顶段1节、左右边墙段各1节），节间采用4套M20螺栓连接，拱脚处设2根φ25mm锁脚锚杆，长度4.0m，注浆压力1.0MPa，拱架间采用φ22mm钢筋纵向连接，环向间距1.0m，焊接长度不小于10d。3.3Ⅴ级围岩（含浅埋偏压段）采用“超前支护+系统锚杆+喷射混凝土+双层钢筋网+钢拱架”组合支护：喷射混凝土：C25早强喷射混凝土，厚度28cm，拱墙全断面布设，开挖后先初喷4cm封闭岩面，后续复喷至设计厚度；超前支护：φ42mm超前小导管，长度4.5m，环向间距40cm，外插角10°~15°，纵向搭接长度不小于1.5m，每3榀拱架布设1环，注浆采用1:1水泥浆，注浆压力0.5~1.0MPa；浅埋偏压段额外增设φ108mm超前管棚，长度30m，环向间距40cm，外插角5°~8°，注浆采用水泥-水玻璃双液浆，水灰比1:0.8，水玻璃浓度35Be′，注浆压力1.0~1.5MPa；系统锚杆：拱部150°范围采用φ25mm中空注浆锚杆，长度4.0m，边墙采用φ25mm砂浆锚杆，长度3.5m，环向间距1.0m，纵向间距0.8m，梅花形布置，注浆压力0.8~1.5MPa；钢筋网：φ8mm热轧光圆钢筋，双层布设，网格尺寸15cm×15cm，内外层钢筋网间距10cm，拱墙全断面布设，搭接长度不小于20cm；钢拱架：I20b工字钢，纵向间距0.8m，每榀拱架由5段拼装组成（拱顶段1节、左右拱腰段各1节、左右边墙段各1节），节间采用6套M22螺栓连接，拱脚处设4根φ25mm锁脚锚杆，长度4.5m，注浆压力1.0~1.5MPa，拱架间采用φ22mm钢筋纵向连接，环向间距0.8m，焊接长度不小于10d，拱脚底部垫设20cm厚C20混凝土垫块或20mm厚钢板，防止拱架下沉。4施工工艺及操作要点4.1初喷混凝土4.1.1开挖完成后立即进行初喷，初喷前采用高压风清理岩面浮渣、积水，对松动岩块进行人工撬除，局部超挖部位采用同标号喷射混凝土回填找平。4.1.2喷射作业采用湿喷工艺，湿喷机型号为SPJ-10，喷射压力控制在0.4~0.6MPa，喷头与受喷面垂直，距离控制在0.8~1.2m，喷射顺序自下而上，呈螺旋状移动，螺旋直径20~30cm，相邻喷射带搭接宽度不小于10cm。4.1.3初喷厚度：Ⅲ级围岩4cm，Ⅳ级围岩4cm，Ⅴ级围岩4~6cm，初喷面要求基本平整，无明显凹凸，无漏喷、空鼓现象。4.2钢拱架安装4.2.1钢拱架在加工厂按1:1放样加工，每段拱架端部焊接16mm厚连接钢板，钢板开孔偏差不大于1mm，加工完成后进行试拼，周边拼装允许偏差±3cm，平面翘曲偏差不大于2cm，不合格的拱架严禁进场使用。4.2.2安装前测量放样，在初喷面上标记拱架安装位置及高程，每榀拱架的定位点不少于5个（拱顶1个、左右拱腰各1个、左右拱脚各1个）。4.2.3拱架安装采用挖掘机配合人工就位，先拼装拱脚段，再拼装拱腰、拱顶段，节间螺栓全部拧紧，螺栓扭矩不小于120N·m。拱架与初喷面之间的间隙采用混凝土垫块楔紧，垫块间距不大于1m，严禁在拱架背面回填碎石、木材等杂物。4.2.4拱架轴线允许偏差±5cm，高程允许偏差±3cm，垂直度偏差不大于2°，相邻拱架纵向间距允许偏差±10cm。4.2.5锁脚锚杆钻孔深度偏差不大于±5cm，孔径比锚杆直径大15mm，锚杆插入后注浆饱满，锚杆尾部与拱架采用双面焊接，焊接长度不小于10cm，焊接高度不小于8mm。4.3锚杆施工4.3.1中空注浆锚杆施工：采用风钻钻孔，钻孔直径φ42mm，深度偏差不大于±5cm，钻孔完毕后用高压风清孔，将锚杆插入孔内，锚杆外露长度不大于10cm，安装止浆塞、垫板及螺母，垫板尺寸为150mm×150mm×8mm，螺母拧紧扭矩不小于80N·m。注浆采用纯水泥浆，水灰比0.8~1.0，注浆压力达到设计终压后稳压5min，确保注浆饱满，注浆量不得少于计算量的95%，计算量按钻孔体积的1.2倍控制。4.3.2砂浆锚杆施工：钻孔直径φ42mm，清孔后先注入砂浆，注浆管插入孔底，边注浆边缓慢拔出，注浆量达到孔深的2/3后插入锚杆，锚杆插入后孔口有砂浆溢出为合格，锚杆外露长度不大于10cm，待砂浆强度达到70%后安装垫板并拧紧螺母。4.3.3锚杆拉拔力检测要求：Ⅲ级围岩锚杆拉拔力不小于80kN，Ⅳ级围岩不小于100kN，Ⅴ级围岩不小于120kN，每300根锚杆抽样检测1组，每组不少于3根，不合格则加倍抽样检测。4.4钢筋网铺设4.4.1钢筋网在加工厂预制成1.5m×2.0m的网片，网格尺寸偏差不大于±10mm，焊点脱落率不大于5%，且不应集中。4.4.2钢筋网随初喷面起伏铺设，与初喷面间隙不大于3cm，网片之间采用绑扎或焊接连接，搭接长度不小于20cm，且不小于1个网格间距。4.4.3钢筋网与锚杆头、钢拱架焊接牢固，喷射混凝土时钢筋网不得晃动，双层钢筋网铺设时先安装内层网，待内层网固定后再安装外层网，内外层网间距偏差不大于±2cm。4.5复喷混凝土4.5.1复喷在锚杆、钢筋网、钢拱架验收合格后进行，喷射前清理受喷面杂物、积水，对钢拱架缝隙提前喷射填充。4.5.2喷射分层进行，每层厚度控制在5~8cm，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行，若终凝间隔时间超过1h，需对前一层混凝土面进行凿毛并高压风湿润。4.5.3喷射混凝土表面要求平整，平整度允许偏差10cm/2m，无空鼓、裂缝、漏喷，钢拱架及锚杆头不得外露，喷层厚度要求不小于设计值的90%，每10m检测1个断面，每个断面检测点不少于8个。4.5.4喷射混凝土配合比由试验室试配确定，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，速凝剂掺量为水泥用量的3~5%，要求初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min，拌合料运输时间不超过2h，严禁使用结块的水泥或速凝剂。5施工质量控制标准5.1喷射混凝土质量控制强度：每20m³喷射混凝土留置1组（3块）边长150mm的立方体试块，28d抗压强度合格率不低于95%，最低强度不低于设计强度的90%；厚度：采用钻孔法检测，每10m1个断面，每个断面拱顶、左右拱腰、左右边墙各1个检测点，厚度合格点率不低于90%，最小厚度不小于设计厚度的60%；外观：无开裂、空鼓、脱落，表面平整度≤10cm/2m，超挖部位严禁采用干砌片石回填，必须用喷射混凝土一次性找平。5.2锚杆质量控制孔位偏差不大于±10cm，孔深偏差不大于±5cm，锚杆插入长度不小于设计长度的95%；注浆饱满度采用声波检测法，每100根锚杆检测3根，饱满度不低于80%为合格；拉拔力：每300根检测1组，不合格率超过10%时，对该批次锚杆全部进行补注浆或重新施作。5.3钢拱架质量控制型钢材质符合设计要求，加工尺寸偏差：拱架轮廓偏差±3cm，连接钢板孔位偏差±1mm；安装偏差：轴线偏差±5cm，高程偏差±3cm，垂直度≤2°，纵向间距偏差±10cm，连接螺栓扭矩≥120N·m；锁脚锚杆注浆饱满，与拱架焊接牢固，焊缝厚度≥8mm，无气孔、夹渣、裂纹等缺陷。5.4钢筋网质量控制钢筋材质、直径符合设计要求，网格尺寸偏差±10mm；搭接长度≥20cm，与锚杆、钢拱架焊接点数不少于总接触点的80%，喷射过程中无晃动。6安全保障措施6.1作业面安全防护每个作业面配置专职安全员1名，实时监测围岩稳定情况，发现岩面开裂、掉块、支护变形等异常情况立即组织人员撤离，待隐患排除后方可复工；作业人员必须佩戴安全帽、防尘口罩、护目镜，喷射混凝土作业人员需穿戴防水工作服、绝缘手套，喷头前方严禁站人；作业面照明采用36V安全电压，供电线路采用绝缘电缆悬挂，高度不低于2.5m，严禁拖拽碾压。6.2机械设备安全管理湿喷机、风钻、注浆泵等设备操作由持证人员专人负责，作业前检查设备管路、阀门是否完好，压力是否正常，严禁带故障运行；钢拱架安装时设专人指挥，挖掘机起重臂下严禁站人，人工配合就位时作业人员站位稳定，防止拱架倾覆伤人；高空作业（高度超过2m）必须系安全带，搭设的操作平台承载力不小于2kN/㎡，周边设置1.2m高防护栏杆，底部设18cm高挡脚板。6.3通风及防尘措施隧道内采用压入式通风，风机功率2×110kW，风管直径1.5m，出风口距离作业面不大于20m，作业面风速不小于0.25m/s，粉尘浓度不大于2mg/m³；喷射混凝土采用湿喷工艺，严禁干喷，作业面配置雾炮机降尘，定期对作业人员进行职业健康检查。6.4应急保障措施作业面配备应急救援物资：救生绳20m、应急灯5盏、医疗急救箱1个、临时支撑型钢2吨、快速水泥2吨；建立应急响应机制，预设逃生通道，通道内每隔50m设置应急标识、照明灯具，距离作业面不大于20m处设置应急逃生管道，管道直径φ800mm，壁厚10mm，节间采用法兰连接，长度不小于50m。7监控量测及信息化施工7.1监控量测项目及频率周边位移及拱顶下沉：采用全站仪、水准仪量测，Ⅲ级围岩段每10m布置1个断面，量测频率：开挖后1~7天，2次/天；7~15天，1次/天；15~30天，1次/2天；30天以后，1次/周；Ⅳ级围岩段每5m布置1个断面，量测频率：开挖后1~7天，3次/天；7~15天，2次/天；15~30天，1次/天；30天以后，1次/3天；Ⅴ级围岩段每5m布置1个断面，量测频率：开挖后1~7天，4次/天；7~15天，2次/天；15~30天，1次/天；30天以后，1次/2天。钢拱架应力：采用钢筋应力计量测，每50m布置1个断面，每个断面布置6个测点，量测频率与位移量测一致。锚杆轴力：采用锚杆应力计量测，每50m布置1个断面，每个断面布置5根测杆，量测频率与位移量测一致。7.2变形控制基准Ⅲ级围岩：拱顶下沉允许值80mm，周边水平收敛允许值60mm；Ⅳ级围岩：拱顶下沉允许值150mm，周边水平收敛允许值120mm；Ⅴ级围岩：拱顶下沉允许值250mm，周边水平收敛允许值200mm；当日变形速率≥5mm/d或累计变形达到允许值的80%时，立即停止开挖，加密量测频率，分析变形原因，采取增设临时支撑、加密钢拱架、加厚喷层等加固措施，待变形稳定后方可继续施工。7.3数据反馈及动态调整量测数据每天整理分析，绘制位移-时间曲线，当曲线出现反弯点时，立即加密量测并上报项目部技术负责人；根据量测结果动态调整支护参数，若围岩变形超过预警值但未出现支护开裂，可采取增加锁脚锚杆数量、提高喷射混凝土标号等措施；若出现喷层开裂、钢拱架变形，立即停工并采取回填反压、增设临时仰拱等措施，重新评估围岩等级后调整支护方案。8文明施工及环境保护措施8.1洞内施工垃圾集中存放，每班作业完成后及时清理装车外运，严禁随意丢弃，洞内排水沟定期清理，确保排水畅通，无积水、无淤泥。8.2砂石料、水泥等材料堆放整齐，设置标识牌，标明材料名称、规格、检验状态，拌合站设置沉淀池，生产废水经沉淀达标后排放，严禁直接排入自然水体。8.3隧道洞口设置车辆冲洗平台，出渣车辆必须覆盖，冲洗干净后方可驶出洞口，防止带泥上路，洞内道路定期洒水降尘，减少扬尘污染。8.4合理安排施工工序，噪声较大的作业尽量安排在白天进行，夜间（22:00~次日6:00）严禁进行爆破、钢拱架加工等强噪声作业，减少对周边居民的影响。9劳动力及设备配置9.1劳动力配置（单作业面）工种人数职