隧道初期支护安全专项方案Word文档格式.docx
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0.324
Ⅱ
1160
0.254
益元兴隧道
DK164+270～DK174＋744（474米）
262
0.553
212
0.447
西土村隧道
DK177+472～DK178＋032（560米）
297
0.53
169
0.301
94
0.169
芦家卜子隧道
DK179+090～DK179＋630（540米）
343
0.635
101
0.187
96
0.178
隧道总长
6134
4.2地质概况
东土村隧道地形、地貌：
地势起伏较大，山体大部自然坡度较陡。
隧道场区由于受太古界侵入岩影响，变质作用类型及程度局部地段存在较大的差异，地岩性及岩体的完整程度变化较大，局部构造发育，岩石破碎、基岩裂隙水富集。
地表水未见地表径流，沟谷中见局部积水及水塘。
地下水分为松散型孔隙潜水、碳酸盐类裂隙岩溶水、碎屑岩类裂隙水。
钻孔揭示地下水出露地段埋藏深度12～20m，里程DK170+380附近段落水量丰富。
由于构造裂隙和各类蚀变岩类结构面可成为良好的地下水通道，一旦隧道开挖形成排泄廊道，引导地下水汇集渗流，不但软化各类蚀变夹层，而且冲蚀蚀变物质，为岩体大变形和发生坍塌提供了诱发条件。
益元兴隧道地形、地貌：
隧道穿越中低山区，地势起伏较大，山体大部自然坡度较陡，纵向自然坡角一般为30°
左右，横向自然坡角一般为10°
，隧址区以草地及荒地为主，隧道进口山坡坡角7°
左右，外侧较平坦开阔，分布草地，出口位于山体半坡上，山体坡度约30°
。
隧道场区内主要不良地质现象为隧道出口段发育的落石，DK174+690-DK174+800段山体坡度35°
左右，植被覆盖率约40%，多为草地，坡表散布碎石块、密度15～20块/m2,粒径多在2～10cm，最大粒径30cm。
施工开挖时应采取必要的地质超前预报等措施，防止塌方、冒顶、落石伤人等灾害的发生。
西土村隧道地形、地貌：
隧道位于中低山区，地势起伏不大，相对高差约50m。
进口坡度较缓，分布旱地，洞身段自然坡度较陡，变化较大，上部为荒地，基岩多裸露，山坡坡脚10°
～17°
隧址区植被不发育，植被覆盖率30%。
隧道场区地质构造简单，地层岩性较单一,洞身围岩为强～弱风化花岗岩，属硬质岩，岩体较完整，围岩整体稳定，局部裂隙发育。
DK177+472～DK177+611.7进口段及DK177+944～DK178+032出口段埋深较浅，岩体受风化及地表水影响较大，围岩相对破碎，地下水相对富集，可能出现局部坍方及渗流水，需加强支护。
隧道进口北侧约85m处为大理岩采矿区，地表破坏严重，形成坑体范围为150m×
40m。
芦家卜子隧道地形、地貌：
隧道位于低山丘陵区，地势起伏不大，相对高差约40m。
隧道由东向西向展布，进出口坡度较缓，进出口分部旱地，洞身为荒地。
遂址区基岩多裸露。
山坡坡脚8°
～10°
隧道场区地质构造简单，地层岩性较单一,洞身围岩为弱风化花岗岩，属硬质岩，岩体较完整，围岩整体稳定，局部裂隙发育。
DK179+090～DK179+256进口段及DK179+417～DK179+630出口段埋深较浅，岩体受风化及地表水影响较大，围岩相对破碎，地下水相对富集，可能出现局部坍方及渗流水，需加强支护。
5、施工安排
5.1施工部署
根据隧道长度、地质条件、工期要求等因素，决定隧道掘进作业面数量和方向。
其中：
东土村隧道由进口、出口、斜井三个作业面同时掘进；
益元兴隧道由进口向出口单向掘进；
西土村隧道由出口向进口单向掘进；
芦家卜子隧道由进口向出口单向掘进，隧道围岩级别为Ⅱ～Ⅵ级，进出口段以Ⅴ级围岩为主，施工过程中，初期支护要紧跟开挖，以先支护、后开挖、快封闭为初期支护的施工原则。
5.2劳动力安排
隧道工程是本标重点工程，设立两个架子队，第一架子队负责东土村隧道施工，第二架子队负责益元兴隧道、西土村隧道、芦家卜子隧道施工，具体工班安排见下表：
隧道初期支护作业人员安排表（每个作业面）
施工
队伍
工班
人数
工作内容
备注
隧道队
加工工班
6
隧道隔栅钢架、钢筋网片、中空锚杆、砂浆锚杆的加工
支护工班
15
隧道隔栅钢架、钢筋网片、中空锚杆、砂浆锚杆的安装及注浆
喷浆班
隧道喷射砼
保障工班
12
隧道风、水、电，材料加工
6、施工准备
6.1技术准备
认真作好熟悉图纸和复核图纸工作，了解清楚设计意图，检查施工图是否完整、齐全，是否符合国家规范的要求。
编制完整的施工方案，对作业工班和作业人员进行施工技术和安全交底。
施工测量人员按设计图纸进行桩位放样。
各项技术准备措施均已完毕，具备开工条件。
隧道初期支护根据围岩级别采用格栅钢架、锚杆、挂网、喷砼或喷锚联合支护等方法：
洞口加强段初期支护参数为：
26cmC25喷射混凝土
φ6.5钢筋网20×
20cm
格栅钢架纵向间距50cm
Φ25中空注浆锚杆L=4.0m
Ⅴ级初期支护参数为：
25cmC25喷射混凝土
φ6.5钢筋网20×
格栅钢架纵向间距75cm
Φ25中空注浆锚杆L=4.0m
Ⅳ级初期支护参数为：
20cmC25喷射混凝土
格栅钢架纵向间距100cm
Φ25中空注浆锚杆L=3.5m
Ⅲ级初期支护参数为：
15cmC25喷射混凝土
20cm（拱部）
Φ22砂浆锚杆L=3.0m
6.2隧道施工前期准备
隧道施工的前期准备工作包括风、水、电管线、设备的安装：
（1）施工用水：
隧道施工及砼拌合站均需较大用水，因此供水设施必须满足以上施工需要。
在东土村隧道进出口、斜井适当位置各设一座150m3的高压水池，进出水管路都铺设Φ100的钢管，由于地表水匮乏，水源通过打深井获取。
（2）施工用电：
根据用电情况，采用T接系统电供隧道施工用电，同时配备发电机，以防突然停电。
供电线路采用“三相五线制”，生活区、洞内开挖及支护作业照明的电压为36V的安全电压，非作业区照明电压为220V，动力线电压为380V。
动力线和照明线采用绝缘良好的电力线分开安装在绝缘支撑板上，工作区附近的临时动力线和照明线采用防水绝缘的电缆线。
洞内电力线应做到平顺、绝缘、美观。
（3）施工供风设备：
在各隧道口设6台22m3/min的电动空压机，以满足隧道开挖和喷射砼用风需要。
各隧道口各设一台3×
135KW轴流风机，压入式通风，通风管采用φ1800mm的软式风管。
6.3机具准备
隧道初期支护工程施工的主要机械设备如下（各作业面）
序号
设备名称
型号
数量
1
风动凿岩机（台钻）
ZQ4132
1台
2
电动空压机
L3.5-8／20
5台
3
混凝土湿喷机
ZSP-Ⅱ
2台
4
交流弧焊机
BXl-500A
3台
5
混凝土拌合站
l套
钢筋切断机
YS90L2
7
钢筋弯折机
XLY6
8
钢筋调直机
GQ12
9
砂轮机
M3030A
l台
7、隧道初期支护施工
初期支护包括中空注浆锚杆、普通砂浆锚杆、格栅钢架、湿喷混凝土施工。
7.1中空注浆锚杆
钻孔：
先用凿岩机按设计位置、深度、角度钻孔，后用高压风清孔。
人工安装锚杆。
注浆：
采用注浆泵注浆施工。
注浆压力一般为地下水静水压的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。
检测标准：
锚杆孔的方向符合设计要求，锚杆垫板与基面密贴。
孔位允许偏差±
50mm，钻孔深度允许偏差±
50mm。
中空锚杆施工工艺见下图：
钻孔/清孔
注浆配件加工
浆液配制
下道工序
施工准备
中空锚杆安装
注浆
注浆站布置
注浆配比设计与试验
中空锚杆施工工艺框图
7.2砂浆锚杆
施工方法：
锚杆采用螺纹钢筋现场按设计长度制作，锚杆孔间距按设计钻孔。
钻孔完成后，用高压风将孔内杂物吹净，将砂浆注入锚孔，将锚杆插入钻孔内，轻轻锤击锚杆使之深入孔底。
钻孔圆而直，孔口岩石整平，并使岩面与钻孔方向垂直。
锚杆水泥砂浆拌合均匀，随拌随用，灌浆时导管伸入孔底，边灌浆边抽拨导管，要求锚孔内砂浆饱满，灌浆工作连续不中断，保证锚杆、砂浆、围岩间的粘结力。
砂浆锚杆施工工艺见下图：
锚杆孔位放样
钻孔设备就位
准备注浆材料
锚杆制作
钻锚杆孔
注浆设备就位
锚杆孔冲洗
锚杆成孔检查
搅拌砂浆
插入锚杆/加垫板拧扣
砂浆饱满度检查
锚杆抗拔力检查
锚杆完工验收
砂浆锚杆施工工艺框图
锚杆孔的孔径符合设计要求。
锚杆孔的深度偏差±
锚杆孔位允许偏差±
锚杆插入长度不得小于设计长度的95％，且位于孔的中心。
施工要点：
根据围岩开挖实际情况，结合设计图纸和施工规范要求确定孔位、孔深和倾角。
如围岩情况变化，需调整孔位和间距时，及时报监理工程师同意后方可执行。
锚杆、注浆材料进行规定的试验和检查，在确认其质量基础上使用。
施工前要选择相同地质条件地点进行拉拔试验，从而确认可以获得足够的锚固力。
锚杆原则上按设计图所示布置方式布设，锚杆孔确认所规定的孔数、位置、长度、方向及孔径。
施工时在现场遇到局部节理、裂缝等情况而加以变更，长锚杆在靠近掌子面处无法垂直于隧道壁设置而变更布置方式，确认其与原定布置的作用相同。
施工中注浆材料的计量、混合等要认真进行管理，并确认锚固材料沿锚杆全长填充饱满。
锚杆长度在保证设计的锚固长度外计入工作长度。
锚杆施作后采用闪光焊将锚杆接头焊接在钢筋网片上，使其与网片连接成一整体。
格栅钢拱架施工工艺框图
7.3格栅钢架
格栅钢架施工工艺见上图：
格栅钢架制作加工：
格栅钢架按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。
先将加工场地用C15砼硬化，按设计放出加工大样。
放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。
将钢筋冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。
格栅钢架加工后进行试拼。
格栅钢架由拱部、边墙各单元钢构件拼装而成。
格栅钢架架设工艺要求：
为保证型钢钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m原地基；
架立钢架时就位，软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。
钢架按设计位置安设，在安设过程中当格栅钢架和初喷层之间有较大间隙设骑马垫块，型钢钢架与围岩（或垫块）接触间距不大于50mm。
为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。
沿钢架设直径为φ22cm的纵向连接钢筋，并按环向间距1.0m设置。
钢架架立后尽快喷砼作业，喷射顺序从下向上对称进行，先喷射钢架与围岩间的空隙，后喷射钢架与钢架间的砼，并将钢架全部覆盖。
使钢架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。
钢架安装偏差满足下表要求。
钢架安装允许偏差
项目
允许偏差
安装间距
±
50mm
拼装偏差
3mm
安装偏差
横向
竖向
不低于设计标高
倾斜度
2°
保护层厚度
≥20mm
为抑制松驰围岩早期变形，开挖后须尽快采用相应强度和刚
度的钢架支撑，架立后能立即发挥支撑机能。
钢支撑的标准施工是按“规定间隔和高度架设置→接头安装→连接螺栓的紧固”的顺序进行。
并要求使其在喷射作业中不产生移动。
钢拱架支撑脚部座落在基岩上或用锁脚锚杆稳定，钢架与围岩之间的较大间隙部位用钢楔间隔楔紧，再用喷砼填充密实，避免留下空隙和隐患。
7.4喷射砼
喷射砼施工工艺流程见下图：
水
减水剂
速凝剂
空气压缩机
受喷面
喷嘴
喷射机
搅拌机
水泥
粗集料
细集料
喷射砼施工工艺框图
按施工配合比要求，将混凝土用料在洞外搅拌机中进行拌合，用搅拌运输车运至洞内，然后送入TK-961型喷射机中，在喷射机喷头处加入速凝剂，采用空压机压缩空气动力将混合料喷出，施喷压力为0.1～0.15MPa，喷射分段、分片、分层，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处安放导管将水排出。
施喷时，喷头与受喷面基本垂直，距离保持0.6～1.2m。
喷锚支护喷射砼，分初喷和复喷二次进行。
初喷在开挖（或分部开挖）完成后立即进行，以尽早封闭暴露岩面，防止表层风化剥落，第一次喷混凝土厚4cm，喷后要平整圆顺。
复喷砼在锚杆、挂网和钢架安装后进行。
钢筋网在洞外加工，一片钢筋网尺寸为1×
1m，钢筋在使用前要清除锈蚀。
钢筋网应随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于３cm，并与锚杆或其他固定装置连接牢固，在喷射混凝土时不得晃动，喷射砼应覆盖钢筋网2cm以上。
钢架被喷射混凝土所覆盖，保护层不得小于4cm。
如有大凹坑，先找平。
喷射回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。
新喷射的混凝土按规定洒水养生。
喷射砼分段、分片由下而上顺序进行，一次喷射厚度控制在6cm以下，喷射时插入长度比设计厚度大5cm铁丝，每1～2m设一根，作为施工喷层厚度控制用，后一层喷射在前层砼终凝后进行，新喷射的砼按规定洒水养护。
喷射砼分层喷射时，底层喷射厚度不小于4cm。
采用湿喷方式的喷射砼拌合物的坍落度符合设计配合比要求。
喷射砼表面密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆头钢筋无外露。
钢筋网的网格尺寸允许偏差为±
10mm，钢筋网搭接长度为1-2个网孔，允许偏差为±
喷射作业前，要检查水泥、砂、石、速凝剂、减水剂、水的质量，满足规范要求；
喷射机、砼搅拌机等使用前均检修完好，就位前要进行试运转；
并埋设好测量喷射砼厚度的标志。
检查开挖断面，欠挖处要补凿够，敲帮找顶、清除浮石。
用高压水或高压气清除附着岩面的泥污、灰尘和细岩碴等。
喷射作业时，喷嘴与岩面的角度一般垂直于岩面；
适宜的一次喷射厚度在不错裂、不脱落的情况下达到的最大厚度。
并使围岩的凹凸面完全被覆盖，有钢支撑时注意使喷射砼与钢支撑结成一体，要注意在钢支撑背面不留空隙。
涌水量较小时，可以增加水泥用量和速凝剂掺量，变更配合比后喷射；
涌水量较大的地方，可先采用集中排水措施后，再进行砼喷射。
对超挖部分喷射同标号砼或采用同级混凝土回填。
8、现场监控量测
采用ZW20型收敛计监控隧道围岩收敛。
根据隧道围岩情况，参照有关规范在施工中进行的量测项目有地质和支护状况观察、隧道围岩变形量测、隧道地表下沉变形量测、锚杆抗拔试验。
量测断面间距、测点布置严格按围岩分类和规范要求执行。
8.1量测断面间距、测点布置
1）喷锚支护施作2h后即埋设测点，进行第一次量测数据采集。
2）测试前检查仪表设备是否完好，如发现故障及时修理或更换；
确认测点是否松动或损坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。
3）测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表，每测点一般测读三次。
每次测试都要认真作好原始数据记录，并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等，保持原始记录的准确性。
量测数据在现场进行粗略计算，若发现变位较大时，及时通知现场施工负责人，以便采取相应的处理措施。
4）测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。
及时进行资料整理，监控量测资料须认真整理和审核。
隧道监控量测点布置见下图：
隧道监控量测点布置图
隧道现场监控量测项目及量测方法见下表：
隧道现场监控量测项目及量测方法详表
项目名称
方法及工具
布置
测量时间间隔
1～15天
16～30天
31～90天
90天以上
地质和初期支护状况观察
岩性、结构面产状及支护裂隙观察和描述，地质罗盘等
开挖后或初期支护后进行
每次爆破后进行
内
空
收
敛
水平收敛
ZM20型收敛计
每20～50m一个断面，每个断面2～3对测点
1～2次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
拱顶下沉
水平仪、水准尺
钢尺或测杆
锚杆轴力
及抗拔力
各类电测锚杆，锚杆测力计及拉拔器
每10m一个断面，每断面至少3根锚杆
地表沉降
洞口浅埋段，每10～15m
1个断面，每断面至少11个测点
8.2量测数据分析和信息反馈
将量测数据进行处理和分析，绘制位移—距开挖面曲线，位移速度—时间曲线，并对量测资料进行回归分析得出位移——时间曲线，当水平收敛位移速度为0.1～0.2mm/天时，拱顶位移速度为0.07～0.15mm/天以下时一般可认为围岩已基本稳定，此时可施作二次砼衬砌。
当位移速度增大，位移量过大，围岩有长期不稳定，喷射混凝土出现大量裂缝，则加强量测并采取补强措施：
包括提前施作仰拱，增加喷射混凝土厚度、锚杆长度和数量，当围岩仍达不到稳定，初期支护难以制止围岩变形，可提前施作二次衬砌，用以承担部分压力。
9、危险因素分析
9.1危险源辨识
（一）、支护与加固作业应考虑下列主要危险源、危害因素：
1、临时用电不符合要求、照明光照度不足；
2、找顶不彻底；
3、围岩变形超限失稳、上一循环支护强度不足工作面坍塌；
4、高空作业台（支）架失稳、安全防护失效；
5、施工机具失稳及安全性能缺失、下降。
（二）、超前地质预报作业应考虑下列主要危险源、危害因素：
1、工作面坍塌；
3、高处作业台（支）架失稳、安全防护失效；
4、突泥、突水，断层破碎带坍塌。
9.2危险因素控制措施
隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35米；
软弱围岩及不良地质铁路隧道的二次衬砌应及时施作，二次衬砌距掌子面的距离：
Ⅳ级围岩不得大于90m，Ⅴ、Ⅵ级围岩不得大于70m。
加强施工监管，必须保证锁脚锚杆（管）的施工质量，并保证锁脚锚杆（管）布设与围岩情况相匹配。
必须保证钢拱架纵向连接的施工质量，防止结构失稳。
确保措施到位；
加强工序管理，确保工序紧跟，尤其是开挖与初支、初支与衬砌及仰拱超前施做与拱墙二次衬砌工序间的合理步距控制。
在开挖过程中严格执行以下安全红线步距：
①软弱围岩隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级地段采用台阶法施工时，上台阶每循环开挖支护进尺Ⅴ、Ⅵ级围岩不得大于1榀拱架间距，Ⅳ级围岩不得大于2榀拱架间距。
边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀，仰拱开挖前必须完成拱架锁脚锚管施作，每循环开挖进尺不得大于3m。
②隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35米；
③隧道洞口应按设计完成超前支护后，方可开始正洞的施工；
洞口段应及时形成封闭结构，严禁采用长台阶施工。
1、洞口浅埋偏压及明洞工程段支护技术措施
隧道洞口段工程包括洞口土石方开挖、边仰坡防护及洞口段衬砌、洞门施做等。
结合隧道洞口地形、地貌、工程地质和水文地质条件，并考虑到施工开挖边坡的稳定性，本着“早进晚出”、“减少开挖”的原则，洞口采用明挖法施工，及时进行边仰坡防护施作并加强对山坡稳定情况的监测、检查，确保施工安全。
具体施工工艺分述如下：
（1）洞口排水：
首先施工隧道洞顶截水沟，截水沟距坡顶开挖线不小于5m，其坡度根据地形设置，但不应小于3‰，以免淤积。
（2）洞口边仰坡开挖与防护：
根据设计图纸和施工现场布置，在洞口范围内测量放样边坡控制桩，按照设计坡比分层开挖，分层开挖高度2m，采用随开挖随防护的方法。
开挖洞口时以尽量减少破坏原有植被和岩体为原则，按设计坡度一次性整修到位，围岩破碎的部位用网喷锚杆加固。
洞口场地用装载机辅以推土机整平压实。
洞口段开挖应充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。
2、软弱围岩及浅埋段预防坍塌、冒顶的其他技术措施：
（1）施工中遵循“短进尺、强支护、早封闭、勤量测、早衬砌”的施工原则；
调整、优化开挖方法，视围岩稳定情况，决定喷砼封闭与出碴的先后顺序，原则上先初喷封闭，再进行出碴，尔后复喷直到达到设计厚度。
对Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋段，在掘进施工中很有可能出现塌方，为保证施工安全和质量，首先按照设计图纸要求进行施工，做到短进尺、强支护、勤量测。
及时施做小导管超前支护，如果小导管注浆压力和注浆量与设计要求相差较多，应停止施工，打超前探孔，如实掌握隧道围岩情况，根据超前探孔地质资料，上报设计院，变更施工方案。
每循环进尺控制在60至100cm之内。
应采用台阶法预留核心土施工，开挖后，对掌子面及拱顶初喷封闭，并及时施做钢架，锚喷支护。
拱架间距严格按设计要求施做，必要时缩小拱架间距，拱架连接板处设置锁脚锚杆。
系统锚杆交错布置于拱架两侧并与拱架焊接牢固，钢筋网片紧贴初喷面，纵环向搭接至少一个网格长度，加强支护，确保施工安全。
（2）加强监控量测，留足沉降量，保证施工安全和二次衬砌的设计厚度。
（3）加强超前地质预报，并结合监控量测分析，及时调整设计参数。
（4）要严格控制掌子面、仰拱、二衬各工序间的步距，严格按规范作业，尽早完成二次衬砌施工。
（5）施工作业期间，值班技术人员
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