支护施工作业指导书!翔安海底隧道.doc
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第五项超前支护施工作业指导书
×××隧道×××支护作业队：
现就×××隧道“初期支护及超前支护”施工技术交底如下，请遵照执行。
本合同段隧道支护主要包括洞口边仰坡防护、隧道初期支护、隧道超前支护。
洞口边仰坡防护采用Φ32预应力中空锚杆、Φ25砂浆锚杆、φ6钢筋网、C25喷射混凝土联合防护。
隧道初期支护见表4-1。
隧道超前支护见表4-2。
表4-2行车隧道超前支护一览表
序号
超前支护
结构设计
适用围岩级别
1
洞口长管棚
管棚入土深度40m，管棚钢管采用Φ108×6mm热轧无缝钢管，环向间距40cm，接头用长15cm的丝扣直接对口连接。
外设Φ127孔口管，注浆后以30号砂浆填充。
洞口Ⅴ级围岩
2
超前小管棚
采用10m及4m长两种形式，长短结合，每两排长导管之间设置2排短导管，形成双层小导管棚超前支护。
长导管采用外径38mm自进式锚杆，壁厚8mm外插角10°，环向间距60cm。
短导管采用外径42mm，壁厚3.5mm热轧无缝钢管，环向间距40cm，外插角10°。
注浆采用纯水泥浆。
陆域和海底风化
深槽全风化花岗
岩Ⅴ级围岩
3
采用10m及4m长两种形式，长短结合，每两排长导管之间设置2排短导管，形成双层小导管棚超前支护。
长导管采用外径50mm热轧无缝钢管，壁厚4mm外插角15°，环向间距60cm。
短导管采用外径42mm，壁厚3.5mm热轧无缝钢管，环向间距40cm，外插角15°。
注浆采用超细水泥浆。
浅滩全风化花岗岩Ⅴ级围岩
4
超前小导管
采用外径42mm，壁厚3.5mm热轧无缝钢管，长450cm，环向间距40cm，外插角10°。
注浆用纯水泥浆。
Ⅳ～Ⅴ级
围岩地段
5
超前锚杆
采用20MnSiΦ22药卷锚杆，环向间距40cm，外插角5～10°
Ⅳ级围岩地下水
较贫乏的地段
及岩脉地段
6
全断面（帷幕）超前预注浆
采用孔口管注浆，钻孔长10～30m，孔口管直径76mm，壁厚4mm，长4m～10m热轧无缝钢管。
注浆采用超细水泥浆。
Ⅳ、Ⅴ级围岩的
风化深槽地段
七、洞口长管棚超前支护
行车隧道洞口段采用40m注浆长管棚进行超前支护，长管棚为φ108热扎无缝钢管，壁厚6mm，节长3m、6m，环向间距40cm，并采用C30钢筋混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在明洞外轮廓线以外施作，如图4-5。
图4-5主洞长管棚超前支护示意图
明洞土石方开挖在YK6+609～YK6+619段预留核心土，核心土分两层，以管棚机施工方便为准。
详见下图。
在原设计管棚套拱位置，用挖掘机把套拱拱脚挖出来，立模绑扎钢筋，拱部按设计的管棚位置、角度预埋φ127定位钢管，根据管棚的长度预留上抬量，40m管棚预留上抬量15～30cm，防止侵入隧道断面，浇筑套拱混凝土。
待套拱砼达到一定强度后，在套拱外按1m间距布置三榀钢拱架，作为管棚机钻杆支架（见下图）
1、长管棚施工流程
长管在现场加工制作，汽车运输到工作面；长管棚采用管棚钻机施工，利用套管（长管）跟进的方法钻进、长管安装一次完成；利用专用高压注浆泵注浆。
长管棚施工工艺流程见《施工工艺框图<长管棚施工工艺框图>》。
2、施工要点
① 施工准备
现场制作钢花管，钢管上按设计要求钻孔，孔径为8mm，梅花状布置，孔间距为15cm。
钢管节长分为3m、6m两种，节间采用丝扣联接，丝扣长15cm，并进行编号，编号为奇数的第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节管采用6m钢管。
长管作为套管，在第一节钢管上焊接套管跟进环套。
注浆采用纯水泥浆液。
水泥进场后，进行相关试验，进行注浆参数设计，并进行类比试验。
钢管采用M30水泥砂浆充填，施工准备期间同时进行M30水泥砂浆配合比设计，为施工做好准备。
② 孔口定位
严格按设计要求测量定位，准确定出长管棚管孔位置，并用油漆标示明确。
③ 钻孔、打钢管
施工顺序：
首先打有孔钢花管（奇数编号），注浆后再打无孔钢管（偶数编号）。
每钻完一孔便顶进一根钢管。
管棚钻机就位，依次安装钻杆、套管及钻孔系统，钻孔系统包括：
导向钻头、环形套管钻头、套管跟进环套。
套管跟进工作原理：
套管跟进套环焊接到第一个钻孔套管上。
环形套管钻头用锁定钢丝锁定在跟进套环上，且当套环和套管保持静止时，环形钻头可以转动。
这一特点可以确保安全解锁和重新将环形钻头锁定在导向钻头上。
采用标准的连接将导向钻头安装在钻杆上。
钻孔时导向钻头自动与环形钻头锁定在一起。
钻孔达到设计孔深后，反方向轻轻转动钻杆，将导向钻头与环形钻头分开。
钻进过程中，前一节管外露30cm～40cm时，接长钻杆和套管，钻进直至达到设计长度，完成一根管的钻进施工，退出导向钻头及钻杆，进入下一根管施工。
钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm。
为使钢管接头错开，编号为奇数的第一接管采用3m钢管，编号为偶数的第一接管采用6m钢管，以后每节均采用6m钢管。
钻进全程采用测斜仪控制钻进倾斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。
④ 注浆
浆液在拌合机拌制，采用分段注浆形式，灌注浆液为纯水泥浆。
水泥浆水灰比1：
1～1：
1.5；注浆压力：
0.7～1.0MPa。
利用专用高压注浆泵劈裂注浆施工。
长管棚劈裂注浆参数见表4-5。
表4-5长管棚劈裂注浆参数表
序号
项目
设计参数
1
灌浆浆液
纯水泥浆
2
注浆参数
水泥浆水灰比：
1:
1～1:
1.5注浆压力0.7～1.0MPa
3
注浆参数修正
进行注浆现场试验，
注浆完成后，及时清理管内浆液，利用M30水泥砂浆紧密充填，以增强管棚的刚度和强度。
⑤ 注浆效果检查
有孔管注浆施工完成后，进行无孔管施工，利用无孔管作为检查管，检查注浆质量。
八、超前注浆小导管
超前注浆小导管用于Ⅳ～Ⅴ级围岩地段。
超前小导管采用长4m，外径42mm、壁厚3.5mm热无缝钢管制作。
1、超前小导管施工工艺流程
现场加工小钢管，喷射砼封闭岩面，钻孔台车钻孔并用钻孔台车的顶推力将超前小导管打入岩层，测斜仪控制钻孔角度，注浆泵压注水泥浆。
超前小导管施工工艺流程见《施工工艺框图<超前小导管施工工艺框图>》。
2、小导管加工
小导管为外径φ42mm钢花管，钢管前端呈尖锥状、尾部爆上φ6mm加劲环箍，管壁四周按20～30cm间距钻φ8mm压浆孔，梅花形布置，但尾部1m不设压浆孔。
小导管的加工如图4-6所示。
图4-6小导管加工示意图
3、小导管注浆
（1）地质调查:
施工前的地质调查或地质超前预报对小导管注浆参数的确定和效果起重要作用。
对围岩应重视调查其结构特征外，还应查明围岩强度、胶结程度、颗粒成分、空隙军和力学物理性能：
当围岩分层时应查清互层状况，软硬层次、厚薄组合等情况，以便确定注浆方案。
（2）注浆参数:
采用分段注浆形式，采用纯水泥浆液，水泥浆水灰比1：
1～1：
1.5；注浆压力：
0.5～1.0MPa。
注浆前先进行注浆现场试验，注浆参数通过现场试验按实际情况确定。
（3）注浆量：
小导管的注浆范围以相互重叠为原则，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。
水泥浆液注浆进浆量很大，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，使浆液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。
4、施工要点
① 布孔：
根据小导管的施工设计和开挖断面的中线，沿拱顶外轮廓线中心高程和支距进行布孔放样，并以插钎作为标记控制小导管的间距。
② 成孔：
首先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角，采用风枪打眼成孔，钻孔方向要求顺直，不得弯曲和塌孔等。
钢管与隧道轴线平行以10o仰角打入拱部围岩，钢管环向间距40cm。
③ 插管：
安设小导管时要求对准管孔的方向和角度，必要时使液压或风动推进器将导管推入，并力求导管尾端在同一剖面且外露长度以30cm为宜。
④ 封口：
喷混凝土5-8cm厚度，对管尾周围加强封闭。
⑤ 每打完一排小导管注浆后，开挖拱部及施作径向系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土并架设钢拱架，初期支护。
完成后，在设计位置再打下一排钢管并注浆，每排之间搭接长度须大于1.0m。
如图4-7所示。
图4-7超前小导管示意图
九、超前砂浆锚杆
超前锚杆用于Ⅳ级围岩地下水较贫乏地段及岩脉地段，设计上超前锚杆采用20MnSiφ22砂浆锚杆，锚杆环向距40cm，外倾角8°～10°，如图4-8所示。
图4-8超前砂浆锚杆示意图
超前锚杆施工工艺流程见《施工工艺框图<超前锚杆施工工艺框图>》。
十、超前小管棚
超前小管棚按隧道地段的不同采用不同模式，超前小管棚（a）用于陆域和海底风化深槽全风化花岗岩Ⅴ级围岩地段，采用10m超前自进式锚杆和4m钢花管组合形式，注水泥浆液。
超前小管棚（b）用于浅滩全风化花岗岩Ⅴ级围岩地段，采用10m和4m两种超前钢花管组合形式，注水泥浆液和超细水泥。
1、超前小管棚（a）
行车隧道超前小管棚采用（a），采用10m及4m长两种形式，长短结合，每2排长导管之间设置2排短导管，形成双层小管棚超前支护。
10m长导管采用Φ38自进式锚杆，壁厚8mm，钢管与隧道轴线平行并以10°仰角打入拱部围岩，钢管环向间距60cm。
4m短导管采用外径为42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上φ6加劲箍，管壁四周钻8mm压浆孔。
尾部1m不设压浆孔，短导管与隧道轴线平行并以10°仰角打入拱部围岩，钢管环向间距40cm。
超前小管棚（a）布置见图4-9。
图4-9超前小管棚（a）示意图
自进式锚杆在专业厂家购买，机械运输，锚杆钻机或钻孔台车钻孔，液压平台辅助人工安装，专用高压注浆泵注浆。
注浆采用纯水泥浆：
水泥浆水灰比：
1:
1.5～1:
2；注浆压力0.5～1.0MPa，施工过程中注浆材料及参数根据试验、注浆效果检查适当进行调整。
2、超前小管棚（b）
超前小管棚（b）：
行车隧道超前小管棚（b）采用10m及4m长两种形式，长短结合，每2排长导管之间设置2排短导管，形成双层小管棚超前支护。
10m长导管采用Φ50壁厚4.0mm热轧无缝钢管和4m短导管L=4.0m长外径为42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上φ8加劲箍，管壁四周钻8mm压浆孔。
尾部1m不设压浆孔，超前长导管施工时，钢管与隧道轴线平行并以15°仰角打入拱部围岩，长导管环向间距60cm，短导管钢管环向间距40cm。
每打完一排钢管注浆后及时开挖拱部及施作径向系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土并架设钢拱架，初期支护完成后，在下一设计位置再打另一排钢管注浆。
超前小管棚（b）布置见图4-10。
图4-10超前小导管（b）示意图
在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线，越小越好。
孔深以设计图为准，孔径比管棚钢管直径大20～30mm。
钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。
具体施工工艺和方法见《3.2.2.超前小导管》。
采用分段注浆形式，一般都采用纯水泥浆液，特殊地段可采用超细水泥。
超前小管棚注浆采用超细水泥浆液，注浆参数如下：
水灰比1:
1～1:
1.5；
注浆压力0.5～1.5MPa。
超前小管棚短导管注浆采用纯水泥浆液，注浆参数如下：
水灰比1:
1.5～1:
2；
注浆压力0.5～1.0MPa。
注浆前应先进行注浆现场试验，注浆参数通过现场试验按实际情况确定。
3、超细水泥浆液注浆
材料性能：
超细水泥注浆材料（简称MC）既具有化学浆液良好的可注性，又具有水泥浆液的力学性能，同时对人和环境无污染，被称为新型绿色环保建材。
超细水泥的主要性能见表4-6。
表4-6超细水泥的主要性能表
序号
项目
指标
适用条件
1
平均粒径
4μm
粉细砂层和黏土层等
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