隧道初期支护施工的步骤以及重要工程施工技术措施

/施工准备状况1、组织机构：目前我项目部组织机构已健全，平安、环保、质量保证措施等均审核已批复。针对项目部各项规章制度已出台，各部门职责及规章制度都已全部上墙，人员已到位，机械设备、材料试验等全部工作已经完成，隧道专项施工组织设计已批复，具备洞身初期支护施工的条件。2、临时工程：达塘岭隧道黄山端洞门建家状况已结束，共租用民房两栋，位于我管区达塘岭隧道黄山端洞门口处，一栋距洞门约200m，另一栋距洞门约600m处，已能满足生产、生活需求。施工场地已硬化800空压机、发电机、搅拌站等基础设施均已建好，搅拌站、空压机油表已于9月27日请衢州市计量局标定、校准。搅拌站建于两隧道中间位置距明洞进口15m处，目前已安装500型搅拌机一台，支配在二衬起从前再安装750型搅拌机一台。水池已修建完毕，占地47m2，深1.8m，容积8.46m3，能完全满足隧道洞身开挖、混凝土拌和的须要，水源从康庄临时道路从康庄公路沿路基主线进入施工工地，对康庄公路的部分道路和桥梁进行了加固，能满足施工运输的需求。变压器已于9月22日安装检测完毕，具备充电条件。地材料场接受干砌片石，墙高1.5m,墙厚0.6m，表面用C20喷砼抹面，黄砂仓库占地面积112m2;5-16mm碎石料场占地面积81m2;16隧道洞身初期支护所需的水泥、钢材、地材、中空锚杆、钢筋网、外加剂等全部材料试验检测合格，我标段已统一和材料供应商达成了购销合同，质量、数量、运输等方面已有足够的保证。隧道初期支护所需的机械设备已进场，驾驶员、操作工等特别工种人员证照齐全，能满足平安施工的须要。3、前期工作：达塘岭隧道已完成洞口、明洞工程的开挖，护拱已浇筑完成，大管棚已施工完成，各项工作面已经打开，已准备进洞施工，具备初期支护施工条件。施工进度支配、工艺流程图一、主要工程数量表项目名称单位数量备注C20喷砼M33287φ25中空注浆锚杆m49306钢筋网（A6定型）kg57803型钢拱架kg83378型钢拱架kg83378二、施工进度支配工序名称支配进度备注洞身开挖2007年10月25日~初期支护2007年10月18日~二次衬砌2008年2月1日~2008年8月31日三、施工工艺流程框图施工工艺流程框图见附后表初期支护施工方案一、总体施工方案达塘岭隧道设计为双洞双车道，左右线分别，开挖跨度最大达12.5m（分别式隧道V级围岩加强段，本隧道设计无汽通、紧急停车带），隧道净宽10.25m，净高5m。达塘岭隧道左线暗洞桩号为ZK57+901~ZK58+424，长523m，其中ZK57+901~ZK57+916长15m为V级围岩；ZK57+916~ZK57+933长17m为IV级围岩；ZK57+933~ZK58+014长81m为III级围岩；ZK58+014~ZK58+066长52m为IV级围岩；ZK58+066~ZK58+377长311m为III级围岩；ZK58+377~ZK58+396长19m为III级围岩；ZK58+396~ZK58+396长28m为V级围岩，合计左线V级围岩43m，IV级围岩88m，III级围岩392m。右线暗洞桩号YK57+909~YK58+443,暗洞全长534m，其中YK57+909~YK57+924长15m为V级围岩；YK57+924~YK57+934长10m为IV围岩；YK57+934~YK58+114长180m为III级围岩；YK58+114~YK58+166长52m为IV级围岩；YK58+166~YK58+386长220m为III级围岩；YK58+386~YK58+405长19m为IV级围岩；YK58+405~YK58+443长38m为V级围岩，合计右线V级围岩53m，IV级围岩81m隧道穿越弱~微风化岩层，水文地质条件较简洁。黄山端洞门型式为削竹式，衢州端洞门型式为端墙式和削竹式。该隧道共分三级围岩，两端洞口属V,IV级围岩，洞身内属III级围岩，该隧道综合评定围岩性质较好。暗洞按新奥法施工，V级围岩接受大管棚超前支护，留核心土环形开挖，IV级围岩接受正台阶开挖法，III级围岩接受全断面开挖法。隧道洞身开挖拟接受下述施工方案：用新奥法组织施工，从达塘岭隧道黄山端单头掘进，全隧道接受自卸汽车运输，自制简易凿岩台车人工操作风钻钻眼，装载机、挖掘机配自卸车出碴，二次衬砌在洞口设拌和站，砼输送车输送砼，砼输送泵配液压衬砌钢模台车等机械配套施工。二、复合支护施工方案洞身复合支护参数表项目单位围岩级别ⅤⅣⅢ径向锚杆直径mmφ25×5mm（中空锚杆）φ25×5mm（中空锚杆）φ25×5mm（中空锚杆）长度cm350300250锚杆布置cm75×100100×120150×120钢架支撑规格cm14号工字钢————————环间距cm75————————钢筋网A6定型钢筋网cm20×2020×2020×20喷射砼C20cm251510二次模注衬砌厚度cm45————C30号防水砼cm——3535仰拱厚度喷C20号砼cm25————cm4535——预留变形量cm1064超前长管棚类型φ108×6mm热轧无缝钢管，仰角2度环间距cm40长度cm不小于30m，超过30m后接受超前锚杆超前小导管类型φ42×4mm（注浆小导管间距cm环向40，纵向间距300长度cm500避难设施处紧急停车带处中心限制室处（一）、Φ25先锚后灌式中空注浆锚杆施工锚杆工艺流程为：钻孔→清孔→插入杆体→塞紧止浆塞→注浆凝固→拧紧螺丝施加预应力。锚杆接受YT—28凿岩机位置，孔位偏差不超过±15mm，孔深不小于锚杆长度。锚杆要除去油渍、铁锈和杂质。钻孔达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后插入锚杆，杆体外露不超出设计长度5%，固定好用注浆泵将水泥砂浆注入孔内，注浆压力0.5-1mpa（终压压力需达到2Mpa）,待凝固，上紧螺丝，并和钢筋网及旁边格栅拱架焊接坚实。锚杆设置应垂直于开挖轮廓线，并尽量垂直于岩层面。涨壳式锚杆在安装前应将锚头和锚杆安装好，送入孔内时不得偏斜或脱落，保证锚固牢靠；安设杆体后应立刻上好垫板，拧紧螺帽，锚杆垫板应满足设计要求，垫板要求紧贴围岩，围岩不平常接受M10砂浆填平。锚杆施加预张力时，其拧紧力矩不应小于100N·M。涨壳锚杆一昼夜后应再次紧固，以后定期检查，如有松驰状况，应再行紧固。对裂开岩层，松散土层等软弱围岩锚杆注浆接受标号为C20以上早强水泥浆，水灰比为0.7，注浆压力0.5-2.0Mpa；对整体性良好的围岩，锚固浆宜接受标号C30以上无收缩早强水泥浆，水灰比0.3-0.5，注浆压力大于1.5Mpa。（二）、钢筋网片施工本隧道钢筋网片接受A6定型钢筋网片，网眼间距20×20。挂网在系统锚杆施作后安放，网片间钢筋搭接必需大于15cm，网片随支护岩面的实际起伏铺设，并在初喷砼后进行，被支护岩面间隙约3cm，钢筋网连接处、钢筋网和锚杆连接处点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。（三）、钢拱架施工依据设计图，隧道在Ⅴ级围岩设计有型钢拱架，在IV级围岩设计有格栅拱架（必要时），拱架在洞外按设计加工成型，洞内安装在喷砼及锚杆挂网之后进行，和定位系筋焊接。拱架间按设计焊接纵向连接筋，拱脚必需放在坚实的基础上，架立时垂直隧道中线，当拱架和围岩之间间隙过大时设置砼垫块，用同等级的喷射砼回填。1、现场制作加工①、拱架在洞外按设计加工成型，先将加工场地用C15砼硬化，按设计放出大样。②、拱架加工后进行试拼，拱架变形应在允许误差内，沿隧道周边轮廓线误差不大于3cm，各单元螺栓连接，螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm。拱架平放时，平面翅曲应小于2cm。2、拱架架设工艺要求①、为保证拱架置于稳固地基上，施工中在拱架脚部位预留15—20cm厚地基，架立时挖槽就位；须要时，在拱架基脚处设槽钢或C25砼预制块以增加地基承载力。②、拱架平面垂直隧道中线，其倾斜度不大于2°。拱架任何部位偏离铅垂面不大于±5cm。③、为使拱架精确定位，钢拱架架设前均应预先打设定位系筋，系筋一端和拱架焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5～1m,并用砂浆锚固，为增加其稳定性，当拱架处在有锚杆的位置时尽量利用锚杆定位。④、拱架架立后尽快喷砼作业，并将拱架全部覆盖，使拱架和喷砼共同受力，喷砼分层进行，每层厚度5-6cm左右，先从拱脚或墙角处向上喷射以防止上部喷料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。3、技术要求①、钢拱架按设计位置安设，钢架之间必需用钢筋纵向联接，拱脚必需放在特制的基础上或原状土上，钢拱架和围岩之间应尽量接近，留2-3cm间隙作为爱惜层。②、钢拱架应垂直于隧道中线，上下左右偏差应小于±5cm，钢拱架倾斜度应小于±2°；当拱脚标高不精确时，不得用土回填，而应设置钢板调整，使拱脚位于设计标高位置；钢拱架的安设应在开挖后的2h内完成。③、应保证钢拱架的接头刚度，节数应和断面大小及开挖方法相适应。每榀钢架之间应在纵向设置不小于φ22的钢拉杆联接。（四）、喷射砼施工喷射砼料用自动计量拌和站拌和，初期支护的喷砼分初喷和复喷两次进行。初喷在开挖完成后立刻进行，以尽早封闭暴露岩面，防止表面风化剥落，复喷在锚杆、网片、拱架安装完成后进行。拱架间用喷射砼喷平，拱架不少于3cm厚的爱惜层。1、喷射砼前的准备工作①、受喷面的处理：喷射支护前撬去表面危石和欠挖处理。用高压水、高压风清除杂物，用高压水冲洗表面。遇到表面水量大时，实行措施将水集中引排。②、急电检查：喷前进行电器及机械设备检查和试转，在受喷面各种机械设备、操作场所应配置足够照明急通风设备。③、在受喷面设置喷层厚度标记。④、骨料的堆存和质量限制。粗骨料加工拌和前要再次过筛，以防止超径骨料混入，造成堵塞。细骨料堆放在防雨料库，以限制含水量。2、施工工艺①、喷射砼机调试好后，在料斗口安装振动筛（筛孔15mm），以避开超径骨料进入喷射机，用高压水冲洗干净检查后的受喷岩石，然后即起先喷射砼。②、送风面调整风压，使之限制在0.1-0.15mpa之间，若风压过大，粗骨料碰围岩后会回弹过大，风压小喷射动能小，粗骨料则冲不进砂浆层面而脱落，导致回弹增大。按混凝土回弹量小，表面潮湿有光泽、易粘着，来驾驭喷射压力，这要求喷射机司机和喷射手之间协作好，依据喷射手反馈的信息刚好调整风压和计量泵，限制好速凝剂的掺入量。③、喷嘴和岩面的距离为60-120cm④、喷头方向和受喷面基本垂直，拱部尽可能以径直方向喷射，若岩面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍为偏斜，但不宜小于70°，假如喷嘴和受喷面的角度太小，将影响喷砼质量，喷射时使喷射料束螺旋形运动。⑤、初次喷射厚度为4～6cm，首层喷砼时着重填平补齐，将小的凹坑喷圆顺，岩面有严峻坑洼处接受锚杆吊模喷砼处理。⑥、喷射作业以适当厚度分层进行，一次喷射厚度依据设计厚度及喷射部位确定，过厚会减弱混凝土颗粒间的凝合力，促使喷层因自重过大而脱落，或拱顶处和围岩间形成空隙；假如一次喷射厚度过小，则粗骨料简洁回弹。后一层喷射在前一层砼终凝后进行，若终凝后间隔1h以上且前一喷层表面已蒙上粉尘，则要将受喷面用高压水清洗干净。⑦、为提高工效和保证质量，喷射作业分片进行，每段长度一般不超过6m。为防止回弹物覆盖在未喷的岩面影响喷层和岩面间的粘结力，喷射时，依据从下向上施喷，呈“S”形运动。3、施工要点①、开机时应按先开风阀，再依次开计量泵、主机的依次进行。②、喷射完后先关机，再依次是计量泵、风阀。③、假如有堵管现象，则必需先关主机，然后才能进行处理。④、喷射砼现场拌制前，首先测出砂石料的现场含水量刚好调整现场施工协作比；运抵施工点首批砼先进行试喷如有须要刚好调整，确保喷砼施工质量。⑤、速凝剂接受淮南舜大D型速凝剂，在现场按施工配比量定的数量先在水中充分溶解后匀整加入，防止出现掺量过大或过小及拌和不均现象。⑥、喷射砼作业需紧跟开挖面时，下次爆破距喷砼作业完成的时间间隔不得小于4h。4、技术要求①、喷前应对开挖面尺寸细致检查，清除松动危石，欠挖超标过多时先行局部处理。②、受喷面有较大集中渗水时，应作好排水引流处理；无集中渗水时，依据岩面潮湿程度，适当调整水灰比。③、喷射时，应严格驾驭规定的速凝剂掺量，并添加匀整。喷射时，喷手应严格限制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象。④、喷射时应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上地进行喷射，喷嘴需对受喷面作匀整的顺时钟方向螺旋转动，以圈压圈横向移动。⑤、对喷射砼需特别加强养护，在其终凝1-2h后即进行洒水养护，养护时间不小于7天，气温低于505、检测方法及质量标准①、砼抗压强度试验：接受喷大板切割法或凿方切割法制砼试块，28d强度须满足设计要求。②、喷砼厚度检测：喷层厚度用凿孔法检查，每10延米至少检查一个断面，再从拱顶起每隔2m凿孔检查一个点，检查孔处的厚度应有60%以上不小于设计厚度，最小厚度不小于设计厚度的50%且不小于50mm，平均厚度不小于设计厚度。③、空洞检测：接受凿孔法检查，每10m检查一个断面，每个断面从拱顶中线起每3m检查1点，要求无空洞、无杂物。④、外观检查：要求喷砼匀整密实，表面平顺，无漏喷、离鼓、裂缝、钢筋网外露、干斑及流滑现象。三、隧道围岩量测施工方案隧道的围岩量测由我项目部和浙江高校平行进行。具体操作和要求按浙江高校编制的隧道围岩量测施工方案执行。监控量测是新奥法施工的重要组成部分，是按新奥法原理进行隧道设计和施工必不行少的条件，是确保隧道施工平安的信息化手段。通过对隧道内目测视察、隧道拱顶下陷量、仰拱隆起量、隧道内空变位、钢支撑内力、喷射混凝土内力、地表沉陷及锚杆抗拔力的量测，刚好对围岩稳定程度和支护结构牢靠性进行平安分析，作为调整和修改设计参数的依据并刚好反馈到施工作业和实行必要补救措施，同时在掌子面对前方围岩状况进行预料，在有险情时提前实行措施。通过对围岩现场监控量测和地质预报，确保隧道平安、经济、快速地施工。1、监控量测项目和要求（1）、洞内外地质和支护状况视察洞内主要视察工作面状态、围岩变形、风化变质状况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水状况以及初期支护效果。视察后刚好绘制地质素描图，填写《洞身开挖状况调查表》、《工程地质和支护状况视察记录》。洞外视察包括对洞口地表状况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的视察。（2）、拱顶下沉拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。埋设前，先用小型钻机在待测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。（3）、地表下沉隧道洞顶地表沉降在隧道尚未开挖前就起先进行，借以获得开挖过程中全位移曲线。地表沉降监测可接受一般水平仪，协作水平尺进行，测点和拱顶下沉量测应布置在同一断面上。地表下沉基点布设：埋设在隧道开挖纵横向各（3～5）倍洞径外的区域，埋设5个基点，以便相互校核，参照标准水准点埋设，全部基点应和旁边水准点联测取得原始高程。地表下沉量测断面布置详见“地表下沉量测测点布置图”。地表下沉量测测点布置图（4）、隧道内空变位（周边位移、拱顶下沉、仰拱隆起量测）地表下沉量测测点布置图周边位移选用JSS30A型数显式收敛仪及专用测点量测，拱顶下沉、仰拱隆起量测接受精密水准仪协作水准尺、钢尺进行，两者在同一量测断面内进行。量测断面布置间距及量测频率一般状况按设计要求办理，洞口段、断层裂开带或围岩发生变更处，加密布置。测点在避开爆破破坏的前提下，尽可能靠近工作面布置，一般为0.5～2m，并在下次爆破循环前获得初始数据。（5）、混凝土应力测点布设∶应把测点布设在具有代表性的断面的关键部位上（如拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等），每一断面宜布置8个测点，并对各测点逐一进行编号。在围岩和初衬之间埋设压力盒时，要使压力盒的受压面对着围岩。在隧道壁面，当测围岩施加给喷砼层的径向压力时，先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，再谨慎施作喷砼层，不要使喷砼和压力盒之间有间隙，保证围岩和压力盒受压面贴紧。（6）、钢支撑内力、围岩内力气测钢支撑内力在每10榀钢拱架支撑布置三个压力盒（分别在拱顶、左墙脚、右墙脚）进行测试，喷混凝土内力气测在IV、V级围岩中各取1代表性断面，在喷射混凝土前，在围岩面上紧贴围岩放置15-20个压力盒（7）、锚杆抗拔力锚杆施工过程中，按设计及规范要求，规定数量的锚杆做拉拔试验，检查锚固力及锚杆强度是否符合设计要求。安装时张拉设备和锚杆应同心，拉力计应固定，并有爱惜措施。加载应匀速、缓慢、拉拔到设计的吨位。2、量测频率、数据整理和应用（1）、量测方法及频率隧道现场监控量测项目及量测方法、频率序号项目名称方法及工具布置量测间隔时间目的1-15天16d-1月1月-3月3月以后1地质和支护状态视察岩性,结构面产状及支护裂缝视察或描述,地质罗盘等开挖后及初期支护后进行推断围岩稳定性、预料开挖面前方地质、推断隧道稳定性和检验支护参数2拱顶下沉水平仪、水准尺、钢尺或测杆每10-50m一个断面1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月推断围岩稳定性、预料开挖面前方地质、推断隧道稳定性和检验支护参数3地表下沉水平仪及水平尺每5-50m一个断面，每断面至少7个测点、每隧道至少2个断面开挖面距量测断面前后＜2B时，1-2次/天开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2天开挖面距量测断面前后＞5B时，1次/周4隧道内空变位JSS30A型收敛仪每10～550m一个断面，每断面测H1、H2、D1~D41-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月5喷混凝土内力各种类型压力盒每类型围岩一代表性断面，每断面内15-20个测点1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月6钢支撑内力及外力支柱压力计或其它测力计每10榀钢支撑设3个压力盒1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月推断隧道和围岩稳定性检验支护参数的合理性7锚杆抗拔力锚杆测力计及拉拔器每10米一个断面，每断面至少3个锚杆————————检验锚杆的作用及对隧道和围岩稳定性的影响（2）、数据整理施工时，将各项量测状况填入记录中，刚好绘制位移-时间曲线和相关图表，并注明当前施工工序及开挖面离量测断面的距离。（3）、稳定性判别①当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理和回来分析，推算最终位移和变更规律；当位移-时间曲线出现反常的急骤变更时，表明此时的围岩、支护系统己处于不稳定状态，必需立刻停止开挖、对紧急地段加强支护，确保已开挖段的平安。隧道周边允许相对位移值（%）表围岩类别覆盖层厚度（m）＜50≥50II级0.05～0.100.10III级0.10～0.300.20～0.50IV级0.15～0.500.40～1.20V级0.20～0.800.60～1.60注:相对位移值系指实测位移和两测点间距离之比，或拱顶位移实测值和隧道宽度之比。脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。变形管理等级表管理等级变形值施工状态ⅢU0＜Un/3可正常施工ⅡUn/3≤U0≤2Un/3可加强支护ⅠU0＞2Un/3应实行特别措施注：U0为实测变形值；Un为允许变形值。②以各类围岩允许相对位移值《隧道周边允许相对位移值（%）表》和《变形管理等级表》作为依据进行稳定性判别，对围岩收敛结果分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级管理等级，当实测值大于表列允许值，超过允许管理等级范围时，刚好实行补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。各预埋测点要坚实牢靠，设置专用标识牌，标明测点的名称、部位、编号、埋设日期等，易识别并妥当爱惜，并教化全部进洞人员不得随意撤换和破坏。3、支配测点、断面布设位置依据图纸所示地质地貌和围岩状况，参考浙江高校的《隧道地质超前预报和施工监控量测实施方案》，考虑到本隧道的测控量测是和浙江高校平行作业，为便利双方的信息沟通和互换，本隧道监控量测的测点和断面支配在如下位置布置，在具体施工时，则依据围岩的变更状况作适当调整。（1）、洞内状况布置每25m布置1个断面，具体位置由实际状况确定。（2）、周边位移及拱顶下沉断面布置左线右线编号断面里程编号断面里程编号断面里程编号断面里程Z1ZK57+905Z11ZK58+180Y1YK57+910Y11YK58+210Z2ZK57+910Z12ZK58+200Y2YK57+920Y12YK58+310Z3ZK57+915Z13ZK58+300Y3YK57+930Y13YK58+340Z4ZK57+920Z14ZK58+350Y4YK57+950Y14YK58+360Z5ZK57+930Z15ZK58+370Y5YK57+000Y15YK58+380Z6ZK57+950Z16ZK58+390Y6YK58+050Y16YK58+400Z7ZK58+000Z17ZK58+400Y7YK58+100Y17YK58+410Z8ZK58+050Z18ZK58+410Y8YK58+120Y18YK58+420Z9ZK58