初期支护.docx

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初期支护

施工过程控制标准化管理手册

编号：

JQ4-ZT21-SD-01

初期支护

施工作业指导书

2009年07月22日发布2009年07月23日实施

中铁二十一局集团有限公司津秦客运专线项目经理部

施工过程控制标准化管理手册

编号：

JQ4-ZT21-SD-01

初期支护

施工作业指导书

单位：

中铁二十一局集团津秦客运专线项目经理部

编制：

审核：

批准：

2009年07月22日发布2009年07月23日实施

中铁二十一局集团有限公司津秦客运专线项目经理部

隧道支护工程作业指导书

1、作业准备

作好喷射砼施工用料和锚杆、锚管用料的准备，包括搅拌站、喷锚机、风管、水管、压风站、风枪、配合比等的准备，作业前对各施工机具进行检查，确保作业工具的正常的使用。

2锚杆

锚杆类型有φ22mm砂浆锚杆、φ25mm中空注浆锚杆两种形式。

2．1φ22mm砂浆锚杆

（1）钻孔

采用YT-2842mm型风枪钻眼，孔眼方向垂直于岩面（部分地段孔位可根据地质情况做调整），锚杆钻孔前根据设计要求和围岩情况，定出孔位，作出标记。

钻孔完成后检查深度，用高压风进行清孔。

（2）注浆

注浆材料使用标号为P.O42.5的水泥，粒径小于3mm的砂子、并过筛。

普通锚杆砂浆配合比为水泥：

砂：

水=1：

（1-1.5）:

（0.45-0.5）,具体根据试验确定。

用注浆机注浆，注浆前先用水泥稀浆湿润管路，然后将已调好的砂浆倒入储浆罐内，在孔中插入注浆管，注浆压力不大于0.5Mpa。

当注浆管距孔底5-10cm时开始注浆，并随浆液的注入缓缓拔出注浆管，直至砂浆注满孔口。

（3）锚杆安装

砂浆注满孔后，立即把锚杆插入孔中，用推、锤击方法，把锚杆插至孔底，锚杆插入长度符合规范要求，最小长度不小于设计长度的95%，当孔口有砂浆流出时表明浆液已经注满，然后塞紧孔口，防止砂浆流失。

详见砂浆锚杆施工流程图

2.2φ25mm中空注浆锚杆

隧道出口段Ⅴ、Ⅳ级围岩地段拱部系统锚杆采用φ25中空注浆锚杆，边墙系统锚杆采用φ22砂浆锚杆梅花型布置。

施工采用风钻钻孔，钻至规定深度后，用高压风吹孔，打入锚杆，然后用注浆泵由锚杆中孔向孔底灌满浆液，安装垫板螺栓。

（1）注浆砂浆配合比

水泥:

砂:

1:

1～1:

1.5，水灰比:

0.45～0.5，具体根据试验确定。

（2）锚杆施工要点及注意事项

（3）孔位应按设计布置，偏差小于10cm，孔深大于锚杆长度的10cm。

（4）锚杆孔距允许偏差为+15cm。

（5）钻孔本身应成直线，不应弯曲。

方向应沿隧道周边径向，但不得平行于岩面。

（6）灌孔前应清孔，顺锚杆孔用高压风清除孔内积水、岩粉、碎屑等杂物。

（7）砂浆应随备随用，在砂浆初凝前应使用完。

（8）注浆应使用注浆机和注浆管，孔口压力小于0.4MPa。

顺着锚杆孔注浆，直到孔口有浆液流出为止。

（9）锚杆插入长度不得小于设计长度的95%。

（10）应随机抽样作拉拔试验，以了解锚杆的锚固质量。

3钢筋网

3.1钢筋网制作要求

钢筋网片在洞外制作，施工时运送到安装地点。

钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。

隧道初期支护钢筋网采用Φ8钢筋，网格尺寸为20cm×20cm～25cm×25cm。

3.2钢筋网施工

⑴钢筋网片加工

钢筋网片采用Ⅰ级φ8钢筋焊制，在钢筋加工场内集中加工。

先用钢筋调直机把钢筋调直，再截成钢筋条，钢筋网片尺寸根据拱架间距和网片之间搭接长度综合考虑确定。

钢筋焊接前要先将钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均清除干净；加工完毕后的钢筋网片应平整，钢筋表面无削弱钢筋截面的伤痕。

⑵成品的存放

制作成型的钢筋网片必须轻抬轻放，避免摔地产生变形。

钢筋网片成品应远离加工场地，堆放在指定的成品堆放场地上。

存放和运输过程中要避免潮湿的环境，防止锈蚀、污染和变形。

⑶挂网

按图纸标定的位置挂设加工好的钢筋网片，钢筋片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于先期施工的系统锚杆之上，再把钢筋片焊接成网，网片搭接长度为1～2个网格。

3.3钢架

3.3.1钢架制造要求

隧道钢架支护分为型钢钢架和格栅钢架两种，型钢钢架主要由工字钢弯制而成，格栅钢架主要由四根Φ22或Φ25主筋和其它钢筋制成。

Ⅳ级、Ⅴ级围岩采用型钢拱架。

本线隧道设计为全断面支护。

隧道各部开挖完成初喷砼后，分单元及时安装钢架，采用与定位锚杆、径向锚杆以及双侧锁脚锚管固定，纵向采用Φ22钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。

钢架施工工艺流程图见图1。

3.3.2钢架施工

⑴型钢钢架加工：

加工场地用砼硬化，精确抹平，按设计放出加工大样。

钢架弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在加工场地上进行试拼。

各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺，要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm；型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。

⑵格栅钢架加工

格栅钢架在现场设计的工装台上加工。

工作台为δ=20mm的钢板制成，其上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样成钢筋弯曲模型。

钢架的焊接在胎模内焊接，控制变形。

按设计加工好各单元格栅钢架后，组织试拼，检查钢架尺寸及轮廓是否合格。

型钢钢架施工工艺流程图

加工允许误差：

沿隧道周边轮廓误差不大于3cm，平面翘曲应小于2cm，接头连接要求同类型之间可以互换。

格栅钢架各单元必须明确标准类型和单元号，并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内。

3.3.3钢架安装

钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。

根据测设的位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，连接板应密贴。

为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物。

同时每侧安设2根锁脚锚管将其锁定，底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭。

Ⅴ级围岩需在拱部钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力，

为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。

初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（和槽钢）位置。

钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实。

钢架纵向连接采用钢管（钢筋），环向间距1m。

钢架落底接长在单边交错进行，每次单边接长钢架1～2排。

在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射砼。

接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接。

架立钢架后应尽快进行喷砼作业，以使钢架与喷砼共同受力。

喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。

4喷射混凝土

4．1喷射混凝土施工

隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。

喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用湿喷机喷射作业。

在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。

施工工艺见图1。

4.2喷射混凝土施工前准备

（1）喷射前应对受喷岩面进行处理。

岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，采用高压风吹净岩面。

图1喷射混凝土施工工艺框图

（2）设置控制喷射混凝土厚度的标志，一般采用埋设钢筋头做标志，亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1～2m设一根，作为施工控制用。

（3）检查机具设备和风、水、电等管线路，湿喷机就位，并试运转。

（4）选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求；压风进入喷射机前必须进行油水分离；

（5）输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能；

（6）保证作业区内具有良好通风和照明条件。

（7）喷射作业的环境温度不得低于5℃。

（8）若遇受喷面有涌水、渗水或潮湿的岩面，喷射前应按不同情况进行处理：

大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土；小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。

4.3混凝土搅拌、运输

湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。

微纤维混凝土的搅拌工艺应确保微纤维在拌合物中分散均匀，不产生结团，宜优先采用将微纤维、水泥、粗细骨料先干拌后加水湿拌的方法，且干拌时间不得少于1.5min，或采用先投放水泥、粗细骨料和水，在拌合过程中分散加入微纤维的方法。

搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1～2min，采用先干拌后加水的搅拌方式时，干拌时间不宜小于1.5min，搅拌时间不宜小于3min。

掺有合成纤维混凝土的搅拌时间宜为4～5min。

搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用，若仍有成束纤维，则至少延长搅拌时间30s才可使用。

运输采用砼运输罐车，随运随拌。

喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供应。

在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。

4.4喷射作业

⑴喷射操作程序应为：

打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

⑵喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。

喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。

①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。

②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。

边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。

③分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。

一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。

边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～10cm，拱部控制在5～6cm，并保持喷层厚度均匀。

顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为2～4h。

⑶喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。

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，影响喷混凝土强度。

因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。

一般工作风压：

边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。

隧道喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜大于0.2MPa。

⑷喷射时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。

喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。

如果喷嘴与受喷面的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。

4.5养护

喷射混凝土终凝2小时后，应进行养护。

石质隧道采用喷雾养护，隧道采用养护液养护。

养护时间不小于14d。

当气温低于+5℃时，不得洒水养护。

4.6施工控制要点

⑴喷射混凝土原材料先检验合格后才能使用，速凝剂应妥善保管，防止受潮变质。

严格控制拌合物的水灰比，经常检查速凝剂注入环的工作状况。

喷射混凝土的坍落度宜控制在8～13cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。

喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。

喷射混凝土的回弹率：

侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。

⑵喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。

⑶必须在隧道开挖后及时进行施作。

喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。

喷混凝土厚度应预埋厚度控制标志，严格控制喷射砼的厚度。

⑷喷射前应仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。

喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。

⑸喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。

同时测量其平整度和断面，并将此断面与开挖断面对比，确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。

当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。

⑹在喷射侧壁下部时，需将上半断面喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。

⑺经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处理。

管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。

⑻喷射完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。

⑼喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合应有防冻保暖措施；作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C；在结冰的层面上不得进行喷射混凝土作业；混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。

5工程质量检验评定方法

●隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。

●隧道开挖应严格控制欠挖。

当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖。

●洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。

●光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。

掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。

周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。

●隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。

隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

●隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。

当需要进行加固处理时，应符合设计要求。

●钢筋进场时，必须对其质量指标进行全面检查并按批抽取试件做屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯试验，其质量应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013）、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）和《低碳钢热轧圆盘条》（GB/T701）等的规定和设计要求。

●钢筋网所使用的钢筋的品种、规格等应符合设计要求。

●钢筋进场时，必须对其质量指标进行全面检查并按批抽取试件做屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯试验，其质量应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013）、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）和《低碳钢热轧圆盘条》（GB/T701）等的规定和设计要求。

●半成品、成品锚杆的类型、规格、性能等应符合设计要求和国家现行有关技术标准的规定。

●锚杆安装的数量应符合设计要求。

●砂浆的强度等级、配合比应符合设计要求。

●锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。

●锚杆安装允许偏差应符合下列规定：

①锚杆孔的孔径应符合设计要求。

②锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。

③锚杆孔距允许偏差为±15cm。

④锚杆插入长度不得小于设计长度的95%。

●钢筋网的制作应符合设计要求。

钢筋网的安装位置应符合设计要求，并与锚杆或其他固定装置联结牢固。

钢筋网的混凝土保护层厚度不得小于3cm。

●钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后再铺挂，底层喷射混凝土的厚度不得小于4cm。

采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖及混凝土终凝后铺设。

钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。

●钢筋网搭接长度应为１～２个网孔，允许偏差为±50mm。

钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。

●制作钢架所用型钢进场检验必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB700）、《热扎普通工字钢》（YB（T）56）等的规定和设计要求。

●制作钢架的钢材品种和规格必须符合设计要求。

●型钢钢架的弯制应符合设计要求。

钢架的结构尺寸应符合设计要求。

●钢架安装不得侵入二次衬砌断面，底部不得有虚碴，相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。

钢架的混凝土保护层厚度不得小于4cm。

表面覆盖层厚度不得小于3cm。

沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块与初喷层顶紧，钢架与初喷层间的间隙应采用喷射混凝土喷填密实。