隧道支护施工方法及工艺

隧道支护施工方法及工艺本合同段隧道支护方法有：锚喷、超前锚杆、超前小导管、钢支撑等。1.1喷射混凝土喷射混凝土的作用是约束围岩的变形，分布围岩开挖造成的应力不均匀，在隧道壁面形成一承载环，从而提高围岩的自稳能力。隧道工程喷射混凝土通常使用方式有干喷、湿喷等。干喷特点：喷射过程中粉尘、回弹较大，其中粗骨料回弹为多，对混凝土强度有部分影响，由于回弹大，造成单位水泥用量也多；湿喷特点：喷射过程中粉尘和回弹较小，但由于空气压力的原因，不能长距离喷送，混凝土拌和后的放置管理要求较高，管理不当容易浪费混凝土，而且湿喷方式对喷射机械性能及使用的速凝剂要求相当高。而混凝土的潮喷方式则综合了干、湿两种方法，水泥用量及喷射混凝土附着强度达到了最大程度的节约和提高。因此本工程采用《掺STC粘稠剂半湿式喷射混凝土工法》进行隧道围岩的潮喷施工。潮喷（半湿式）混凝土施工作业流程见下图：骨料选择骨料选择配合比设计配合比设计施工管理配料拌和加粘稠剂和速凝剂施工管理配料拌和加粘稠剂和速凝剂操作水平喷射进料速度操作水平喷射进料速度风量控制喷射作业风量控制喷射作业喷射效果喷射效果机械设备进行潮喷需对干喷机的喷头进行改进：在喷头加水环上增钻若干φ1.0径向注水孔，使部分水射向输料管心，连同原注水孔组成均匀加水射流。用长度1.0~1.2m硬质聚乙烯管替换原钢质喷嘴,这主要是为了延长注水后风力搅拌时间,使水泥水化初期反应期粘稠剂粘聚反映较充分,同时也减轻了喷射手的负重。在喷头处增设一控制水阀，由喷射手按需要注水，以适应不同情况下的喷射。喷射工艺见下图：第一次投料2拌和时间(min)投料搅拌J-375型2拌和时间(min)投料搅拌J-375型强制式搅拌机1~2第二次投料砂(按干料计)1~2第二次投料粘稠剂量c*%粉剂与水泥一起加液剂加入拌和水中水W/C=0.221t倾卸车运送第二次投料石子(以干料计)速凝剂c*%风压喷拱部0.12~~0.15喷边墙0.15~~0.18筛网(阻止超径石子入机)喷射直径30cm进料量喷拱部2—3m3/h60~100cm喷边部3—4m3/h60~100cm水压稳定在比风压大0.1MPa水水压稳定在比风压大0.1MPa水1.2钢架施工格栅支撑计划在加工厂加工,人工就地安装成型,装载机配合安装.⑴工工艺流程施工工艺流程见下图:初喷初喷中线标高测量定位锚杆施工中线标高测量定位锚杆施工清除底脚浮渣清除底脚浮渣格栅加工、质量验收格栅加工、质量验收和定位锚杆焊连定位台架上安装格栅格栅预拼和定位锚杆焊连定位台架上安装格栅格栅预拼安装纵向连接筋加设鞍形垫块安装纵向连接筋加设鞍形垫块隐蔽工程检查验收隐蔽工程检查验收包裹底脚连板包裹底脚连板喷混凝土喷混凝土⑵施工注意事项安装前分批按设计图检查验收加工质量,不合格禁用。清除干净底脚处浮渣，超挖处加设钢（混凝土）垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。按设计焊定位筋及纵向连接，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。严格控制中线及标高。拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与拱架密贴。确保初喷质量，钢架在初喷5cm后架立。1.3锚杆施工中空注浆锚杆施工工艺：（1）采用风动凿岩机钻孔，专用注浆泵或2TGZ-60/120注浆施工。中空注浆锚杆施工工艺流程见下图：施工准备施工准备超前预报超前预报注浆配合比设计与试验注浆配合比设计与试验注浆配件加工注浆站布置注浆配件加工注浆站布置中空注浆锚杆钻进中空注浆锚杆钻进浆液配制注浆浆液配制注浆注浆检查注浆检查下道工序下道工序（2）双液预注浆的参数设计注浆压力一般为地下水静水压力的2~3倍，同时考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。但瞬间最高压力值不应超过0.5Mpa。浆液的扩散半径r的确定根据已有资料进行工程类比及现场渣体注浆试验情况选定注浆压力范围，确定浆液扩散半径r的大小。注浆孔距D与排距L的计算L=Dsin60°D=2rcos30°单孔注浆量Q注=πr2hηβ式中：r—浆注扩散半径，m；h—压浆段有效长度，m；η—岩石裂隙率；β—浆液在裂隙内的有效充填系数；洞内注浆结束的标准达到下述两种情况之一者即可停止单孔注浆施工；注浆压力达到0.35Mpa;单孔灌注量达1000Kg。砂浆锚杆：⑴早强砂浆锚杆采用353E凿岩台车或人工YT28凿岩机钻孔，ZW早强锚固剂锚固。锚杆尾部设丝扣，安装钢垫板。ZW锚固剂使用方法为：将药卷浸入清水1min后取出（以软而不散为度）；将锚固卷逐个用炮棍装入孔内捣实；利用凿岩机的冲击力打入锚杆旋转直至浆液流出。装药的长度不得小于孔长的1/3。⑵普通砂浆锚杆采用人工凿岩机钻孔，搅拌机拌制普通砂浆，牛角泵灌注。施工程序见下图：钻孔钻孔装锚头插入锚杆装锚头插入锚杆安止浆塞、垫板安止浆塞、垫板浆液制备及注浆设备就位注浆浆液制备及注浆设备就位注浆注浆压力控制在0.5~1.0Mpa,并注意随时排除孔中空气。1.4超前小导管施工⑴施工方法采用现场加工小钢管，喷射混凝土封闭岩面，用353E凿岩台车钻孔将小钢管打入岩层，压注水泥浆或水泥—水玻璃双浆液的施工方法。⑵工艺流程施工工艺见下图：超前小导管施工工艺流程图：浆液选择地质调查浆液选择地质调查注浆设计配比试验注浆设计配比试验注浆参数现场试验注浆参数现场试验设备准备设备准备管材加工效果检查管材加工效果检查材料准备施工准备制定施工方案进入施工材料准备施工准备制定施工方案进入施工机具准备机具准备喷混凝土封闭掌子面喷混凝土封闭掌子面钻孔打导管钻孔打导管安孔口止浆塞安孔口止浆塞注浆站布置连接止浆管注浆站布置连接止浆管浆液配置注浆浆液配置注浆开挖开挖⑶注浆施工单液注浆：水泥浆水灰比为1.5:1、1:1、0.8:1三个等级，水泥浆由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至0.8:1为止。为注浆后尽快开挖，选用普通水泥或早强水泥，并加减水剂。双液注浆：水泥浆水灰比为1.25:1~0.5:1;水玻璃模数2.4_2.8,浓度为30_45波美度;水泥浆、水玻璃体积比1:1~1:0.3,通过调整浆液配合比或加入少量磷酸氢二钠的方法调节浆液初凝时间.注浆压力0.5~1.0Mpa;注浆量计算:Q=πR2Lη式中:R---浆液扩散半径,0.2m；L---小导管长度，取4m；η---岩体孔隙率。喷混凝土厚度5~10cm，封闭掌子面。注浆异常现场处理---发生串浆现场，即浆液从其它孔中流出时，采用多台泵同时或堵塞串浆孔隔孔注浆。---单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，应停机检查。---水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，在进行双液注浆。---水泥浆单液或水泥与水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使注浆在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。1.8围岩量测我们拟采用信息化施工监控量测技术和实用的量测围岩应力---应变方法，控制围岩变形，掌握准确的数据，修正参数，指导施工。⑴各类围岩量测项目监测项目分必须项目（A类）和选测项目（B类）。必须项目是用以判断围岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。选测项目是用以判断隧道围岩松动状态、喷锚支护结果和积累资料为目的的量测。各类围岩量测项目见下表。项目围岩条件洞内观察（A）净空变位（A）拱顶下沉（A）地表下沉（B）围岩位移（B）锚杆轴力（B）衬砌应力（B）锚杆拉拔试验（B）围岩条件（B）洞内收敛性（B）硬岩（Ⅲ~Ⅳ）××××××××××××××××软岩（Ⅰ~Ⅱ）××××××××××××××××××××××注：×××--必须进行项目；××--应进行项目；×--必要时检测项目⑵运用隧道三维非接触量测新技术新方法在施工中我们从高精度、简单实用、快速准确的原则出发采用非接触观测。①非接触观测原理非接触观测以光学/电磁方式远距离测定结构上点位的三维坐标。在施工中采用全站仪自由设站是仪器从任一未知点上设站观测若干已知点的方向和距离，通过坐标变换求得该测站上仪器中心的坐标，然后以此测出其余新点的坐标。②观测系统自由设站三维变形接触观测系统由观测主机全站仪、反射靶标以及计算机组成。③观测要点a、基准点要求稳固不动，其坐标可根据现场情况自行设置而不必测量。b、隧道洞内衬砌每断面3个变形点，分别位于墙脚（路面以上1m）、起拱线以上0.5m及拱顶处.c、器测站在洞内设置4个,洞外设置2个.D、全站仪的各项轴系及指标差进行准确调校.为了确保观测精度,采用三次重复设站,每次设站采用双盘测回结合三次重复照准的观测方法,即每一测站上分别用两个盘位连续、重复照准三次目标点，得23个观测值，然后取其平均值作为一次设站观测的结果。⑶运用各种测量仪表和工具监控量测方法测试要点：洞内观察开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是断层破碎带围岩条件下，开挖后应立即进行地质调查，并绘出地质素描图。若遇特殊不稳定情况时，应派专人进行不间断观察。围岩位移量测围岩位移量测是在钻孔中埋入单点