二类围岩开挖及支护作业指导书 第一组

隧道开挖及支护作业指导书组别：第一组课题：二类围岩开挖及支护组长：陈贤斌组员：陈业豪李仕坚刘榜威季闯广交院12级城轨一班2014年5月隧道开挖及支护作业指导书1.工程概况XX高速公路XX隧道位于XX县XX乡XX村北西面约800m，隧道设计为两座独立的分离式隧道，其中隧道左行长510米（PK81+820～PK82+330右行线长532米（QK81+820～QK82+352）。隧道区属低山丘陵地貌,地势相对较高。由于长期受风化剥蚀切割作用，阳朔方向山体自然斜坡角25°～30°，平乐方向自然斜坡角23°～27°。山体多为坡残积层覆盖，植被较发育，基岩仅在两端口的深沟中零星出露。阳朔方向洞口地面高程约178～183米，平乐方向洞口地面高程约166～170米，隧道穿越的山脊分水岭高程约262米。自然斜坡稳定，山体无滑坡等不良地质现象。围岩主要由第四系残积粘土混角砾层（粘士混角砾：局部为亚砂土混角砾。黄、灰黄、紫红色，湿，可～硬塑状。层厚1.80～12.40m。）及少量强风化泥岩夹灰岩组成。以土质为主，结构较松。强风化泥岩夹灰岩风化强烈，裂隙发育，岩体破碎，呈碎石夹土或土夹石状。降雨有渗水或少量涌水现象。围岩开挖易坍塌变形，侧壁不稳定，浅埋时易出现地表下沉。隧道右行线纵断面图2.施工方法及工艺2.1隧道洞身开挖施工方法阳朔方向隧道右行线进口II级围岩采用：全断面法开挖。2.2隧道开挖施工程序与工艺2.2．1施工程序全断面开挖每一循环为一个完整的作业流程，主要包括：钻孔、装药爆破、通风、出渣。隧道建筑限界与衬砌内轮廓图：施工工序见下图：2.2．2施工工艺2.3.施工要求2.3.1施工准备⑴钻孔施工前对施工机械进行检查，确保施工机械能正常、顺利施工。⑵检查风、水管有无破损，确保风、水压满足施工要求。⑶钻爆设计：在隧道开挖前，应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计。其内容为：炮眼的布置、数目、深度和角度，装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，凿岩机的台数安排等。设计图应包括：炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标及必要的说明。⑷根据施工设计图及定型图绘制开挖施工草图。施工草图上的中线、水平控制桩应与现场放样桩点相对应。⑸开挖作业照明安装，钻眼机具到位，高压风水管的连接；做好洞内、外排水系统，保证排水畅通；规划弃碴场位置，布设出渣路线，出渣设备准备。2.3.2施工工艺1．测量放线在测量放线确定隧道开挖轮廓线时，须预留围岩变形量，II级围岩全断面开挖一般预留3～5cm，爆破进尺控制在2～3m,初始10～20m区段进行开挖。2．钻爆开挖石质隧道的爆破作业，应采用光面爆破或预裂爆破。爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。钻爆设计的内容包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求等。钻爆设计土应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。全断面法炮眼布置：周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求，硬岩开眼位置在轮廓线上。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破。辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，力求爆破出的石块块度适合装碴需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10～20cm。当开挖面凹凸较大时，应按照时间条件进行调整，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。每循环爆破后，应认真查看爆破效果，并根据超欠挖及炮眼痕迹保留率不断优化钻爆参数，改善爆破效果，减少超欠挖。全断面法开挖量大，爆破引起的震动较大，应严格控制一次同时起爆的炸药量，按钻爆设计要求控制炮眼间距、深度和角度，钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，经检查合格后方可装药。3．通风隧道爆破后，应进行通风排烟，通风要求洞内空气成分中按体积计算，氧气含量不少于20%，二氧化碳含量不大于0.5%；空气中粉尘浓度的允许值与空气中游离二氧化硅含量有关。每立方米游离二氧化硅含量10%以上时，粉尘含量不大于2mg；每立方米游离二氧化硅含量10%以下时，粉尘含量不大于4mg。并要求掌子面最小风速0.15m/s、通风时间大于15min。通风设备可采用轴流风机、射流风机、抽出式风机等。通风方式可采用压入式通风、混合式通风、巷道式通风等。4．出渣出渣采用挖掘机、装载机装渣，自卸汽车出渣。并要求运输机械满足施工进度要求。3.洞身初期支护施工方法3.1超前小导管注浆3.1.1小导管布置图3.1.2技术要求1、超前小导管设计超前小导管配合型钢钢架使用，应用于隧道Ⅳ级围岩拱部超前注浆预支护。2、超前小导管设计参数：①超前导管规格：φ42无缝冷轧钢管、壁厚4mm；长度为500cm钢管前端加工成锥形，尾部焊接φ6钢筋加劲箍，管壁四周钻φ6mm注浆孔；②小导管环向间距40cm；纵向排距为240cm；③超前小导管施工时，钢管以10～15o外插角打入围岩，④注浆材料：M20水泥浆或水泥砂浆；3.1.3小导管制作、安装、注浆施工工艺流程超前小导管施工工艺流程图地质调查地质调查现场试验效果检查制定施工方案进行施工施工准备设备准备管材加工材料准备喷砼封闭掌子面机具准备拱部放样布孔风枪或煤电钻成孔清孔插入小导管注浆隧道开挖M20砂浆准备1、小导管安装⑴测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机钻孔，孔径较设计导管管径大20

mm以上。⑵成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入，小导管宜从钢架腹部穿过，特殊情况下亦可以从钢架顶部或底部穿入，外露20cm支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。2、小导管注浆采用注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。注浆前先冲洗管内沉积物，在确认无塌孔和探头石时，方可安装注浆管。由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。注浆方式可根据地质条件，机械设备及注浆孔的深度选用前进式、后退式或全孔式。注浆顺序为：先注内圈孔、后注外圈孔；先注无水孔、后注有水孔，从拱顶顺序向下进行。浓度及初凝时间不得任意变更。注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆参数可参照以下数据进行选择：注浆压力：一般为0.5～1.0Mpa，浆液初凝时间：1～2min，水泥：P.O42.5低碱水泥，砂：中细砂。3.2锚杆施工径向系统锚杆Ⅱ级围岩采用直径为RD25Nmm，长度为3.50m，锚杆布置为100X100cm方式。砂浆锚杆：锚杆施作安排在出碴后进行，按设计间距钻眼，钻孔后，经吹孔检查合格后，先将灌浆管插入孔底，一边注浆一边徐徐将灌浆管向外拔，注满浆后，将加工好的锚杆打入孔内达到设计深度，锚杆插入后2h内不得敲击锚杆、悬挂重物。中空注浆锚杆：按设计间距钻眼，按设计深度钻孔完毕后，安装中空注浆锚杆，用注浆泵注浆，浆液采用水泥浆，从底部向拱部对称注浆，注浆饱满，注浆压力为0.8～1.0MPa初期支护施工工艺框图：复喷复喷检查厚度是否合格否结束是开挖初喷架立钢架支撑购置成品锚杆施作径向锚杆（中空）挂设第一层钢筋网锚杆注浆砂浆锚杆施工工艺钻孔清孔灌浆安装锚杆安装垫板3.3钢筋网钢筋网铺设采用直径为φ8mm，钢筋的布置为20X20cm.钢筋网的铺设，在锚杆安装好后进行，铺设质量要求：钢筋网使用前清除锈蚀。钢筋网随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙为3cm。钢筋网的喷砼保护层厚度不小于2cm。钢筋网与锚杆或其他固定装置连接牢固，在喷射砼时钢筋网不晃动。3.4喷射砼在隧道临时支护和初期支护采用喷C20砼，施工均采用湿喷施工，以减少回弹及粉尘。分多次喷至设计厚度，初喷厚度26cm，复喷在完成锚杆、钢筋网、型钢钢架或格栅钢架安装后进行，分层喷射达到设计厚度。喷射用砼采用带自动计量装置的拌合站拌合，用运料车运至喷射工作面进行喷射。喷射混凝土配合比由现场试验室根据试验选择，并经试验验证。①施工准备喷砼工序施工之前，应做好原材料试验，进场的准备，施工机械设备的安装调试工作，风、水、电等的供应，及对喷砼施工人员的技术培训和安全、质量教育。②喷射砼的原材料及其配合比的选择a水泥：优先选用普通硅酸盐水泥。标号应不低于425号，性能符合现行水泥标准。b细骨料：采用粗砂或中砂，细度模数应大于2.5，含水率控制在5%～7%。砂子过细，会使干缩增大；砂子过粗，会增加回弹。砂子中小于0.75mm的颗粒不应超过20%，否则由于骨料周围粘有灰尘，会妨碍骨料与水泥的良好粘结。c粗骨料：采用碎石或卵石；粒径应不大于15mm。为取得最佳表观密度，应避免使用间断级配的骨料。喷射砼中掺入速凝剂时，不得使用含有活性SiO2的细骨料，以免碱骨料反应而使喷射砼开裂破坏。d水：采用饮用水。e速凝剂：质量合格。使用前应作与水泥相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝时间不应超过5min，终凝时间不应超过10min。f泵送剂：复合试验要求。g配合比：水泥与砂石含量比应取1：4～1：5。砂率应取45%～55%，水灰比应取0.4～0.45。速凝剂、泵送剂掺量也应通过试验确定。h原材料称量允许偏差：水泥和速凝剂±2%，砂子石子±3%。运输和储存中应严禁受潮，大块石等杂物不得混入，装入拌和机前应过筛。混合料应随伴随用，存放时间不应超过20min。③喷射手的主要职责用高压气或压力水将所有待喷面吹净，吹除待喷面上所有杂质或粉尘。保证喷射速度适当，以利于混凝土的压实。使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。正确地掌握喷射顺序，不使角隅处及钢筋背面出现蜂窝或砂囊。当开始或停止喷射时，给喷射司机以信号。当料流不能从喷嘴均匀喷出时，也应通知喷射司机停止作业。及时清除受喷面上的砂囊或下垂的混凝土，以便重新喷射。喷射工作结束时，认真清洗喷嘴。④喷射机操作工的主要职责。操作喷射机并指导拌料人员的工作。根据喷射手的要求，调整工作风压和给料装置，使拌合料以期望的输送率和速度从喷嘴喷出。了解喷射机的机构及性能，并能预测机器运转中会发生的困难和以最少的停工时间进行必要的修理。辨认管路堵塞，并采取有效措施，及时排除。终止喷射作业后，要吹净喷射机及管路内的积料。⑤配料—拌合工的职责。确保按适当配合比进行配料，彻底拌合混合料，并将拌合料连续不断地运往喷射机处。负责骨料、水泥、速凝剂的储存，并使骨料含水率控制在规定范围内。保持搅拌设备的良好工作状态。⑥受喷工作面的准备。a喷射砼前，应先清理场地，清扫受喷面，检查开挖尺寸，清除浮渣及杂物、及堆积物，埋设控制砼厚度的标志，对机具设备进行试运转。b松动地层中，必须清除松动的岩块。可能暂时稳定的松动岩块在喷敷时会进一步松落给工人带来很大危害。在剥落地层中，只应迅速撬掉最松动的石板或石片。c在喷敷初始层或相继喷层以前冲洗受喷面。采用的方法是用风—水射流。不能向积水、冻结和松散的地层面上喷砼。⑦喷射的操作a喷射机的操作主要是控制工作风压和保证喷嘴料流的均匀性。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷砼强度。b喷嘴与受喷面应保持90º角度。喷嘴与受喷面的最佳距离为0.8～1.0m。距离大于1m，会增强回弹量，喷距小于0.8m，不仅增加回弹，而且喷射手也会受到回弹料打击。c喷嘴移动。移动方法是横过受喷面而系统地作圆形或椭圆形移动，一圈压半圈。喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm。d混凝土坍落度的控制。喷射砼的坍落度控制在9～11cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。e顶喷。为避免顶部喷砼易产生垂落现象，因此需要分层喷射，两次间隔时间为2～4h。f侧喷。侧喷砼应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。一次喷砼的厚度以喷砼不滑移不坠落为度。既不能因厚度大而影响喷砼的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹。g有钢筋网的喷射作业，喷射比素喷砼更接近于受喷面一些，方向与垂直方向稍偏离一个小角度。拌合水灰比也比素喷砼大一些。h喷射顺序：喷射应分片依次自下而上进行并先喷钢格栅与壁面间砼，然后，再喷，两钢格栅之间混凝土；分层喷射时，应在前一层砼终凝后进行。i施工缝的处理。喷射砼施工是分段进行的。故在分段处存在施工缝。施工缝处，上次喷砼应留斜面，斜面宽度为200～300mm。斜面上，只需用压力水冲洗润湿，既可接受后续的喷射砼。j养护。喷射砼2小时后，应养护，养护时间不小于14d。当气温低于+5℃时，不得洒水养护。⑧喷射混凝土技术要求搅拌混凝土采用强制式搅拌机，搅拌时间大于2min。原材料的称量误差符合规范要求及招标文件主要技术标准和要求；拌和好的混凝土运输时间不得超过2h，做到混合料随拌随用。喷射机具性能良好，输送连续、均匀，技术性能满足喷射混凝土作业要求。喷射混凝土作业前，清洗受喷面并检查断面尺寸，保证尺寸符合设计要求。喷射混凝土作业区有足够的照明，作业人员佩带好作业防护用具。喷射混凝土在开挖面暴露后立即进行，喷射混凝土作业要分段分片进行，喷射作业自下而上。喷射砼分层进行，初次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定，一般为4cm。复喷砼在先喷层凝固后进行，若终凝后或间隔一小时后喷射，受喷面要用风水清洗干净。喷射混凝土喷头垂直受喷面，喷头距受喷面距离以0.8～1.2m为宜。喷头运行轨迹为螺旋状，使受喷面均匀、密实。喷射混凝土作业要保持供料均匀，喷射连续。正常情况采用湿喷工艺混凝土的回弹量小于15%。喷射混凝土终凝2h后开始洒水养护，洒水次数以能保证混凝土具有足够的湿润状态为度，养护时间大于14d。喷射混凝土表面要密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象。⑨保证喷射混凝土密实的技术措施。严格控制混凝土施工配合比，配合比经试验确定，混凝土各项指标都必须满足设计及规范要求，混凝土拌和用料称量精度符合规范要求。严格控制原材料的质量，原材料的各项指标都满足要求。喷射混凝土施工中确定合理的风压，保证喷料均匀、连续。同时加强对设备的保养，保证其工作性能。采用湿喷机喷射，喷混凝土效率为15～30m3/h。水灰比，坍落度在现场试验室配制检测后确定，