隧道支护作业指导书.docx
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隧道支护作业指导书
隧道支护作业指导书
1.工程概况
中铁二局贵广铁路工程指挥部四项目部管段内隧道有四座。
胡家寨隧道全长2591米，我部施工一半即1295.5米，团寨隧道全长2004米，翁档隧道全长1246米，斗篷山隧道全长7369米，合计隧道11914.5米。
重点隧道工程是斗篷山隧道，为极高风险隧道，其中下穿在建厦蓉高速木垴山隧道和贵新高速公路，主要不良地质为岩溶、断层破碎带、古崩塌堆积体、浅埋和软质岩大变形，洞身地质主要以灰岩、白云岩为主，节理较发育，地表溶蚀发育程度强烈，洞内岩溶强烈发育，地下水为岩溶管道水，含水量丰富。
团寨隧道穿越刘家正庄断层为Ⅰ级风险隧道。
2.洞身初期支护施工方法
2.1锚杆施工
全隧拱部系统锚杆采用Φ22组合式中空注浆锚杆，锚杆形式为Φ22实心锚杆体与中空锚杆体的组合。
边墙及临时支护采用Φ22螺纹钢筋砂浆锚杆（全长粘结型）。
1、锚杆钻孔规定
钻孔机具应根据锚杆类型、规格及围岩等情况选择；按设计要求定孔位，其允许偏差±150mm；钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直；钻孔应圆而直，锚杆钻孔直径应大于杆体直径15mm；锚杆钻孔深度应大于锚杆设计长度10cm；砂浆锚杆深度允许误差应为±50mm。
2、砂浆锚杆
锚杆必须加垫板，垫板应用螺帽上紧并与喷层面紧贴；锚杆插入长度不得小于设计长度的95%；锚杆杆体使用前应平直、除锈、除油；宜采用中细砂，粒径不应大于2.5mm，使用前应过筛；水泥砂浆强度不低于M20,砂胶比宜为1：
1～1：
2（重量比），水胶比宜为0.38～0.45；灌浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路；灌浆注浆管应插至距孔底50～10mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，杆体插入后若孔口无砂浆溢出，应进行补注，灌浆压力不得大于0.4MPa；砂浆应拌合均匀，随拌随用，一次拌合的砂浆应在初凝前用完；锚杆安装后不得随意敲击；安装垫板和紧固螺帽应在砂浆体的强度达到10MPa后进行。
3、组合中空注浆锚杆
组合式中空锚杆用于锚孔向下倾斜的部位时，锚孔仰角不应大于30°。
按设计间距钻眼，按设计深度钻孔完毕后，安装中空注浆锚杆，用注浆泵注浆，浆液采用水泥浆，从底部向拱部对称注浆，注浆饱满，注浆压力为0.8～1.0MPa。
注浆完后立即安装堵头。
4、锚杆垫板
锚杆必须设置钢垫板、锚头等配件，拱部锚杆必须设置止浆塞，垫板采用6mm厚的钢板，垫板尺寸为150×150×6mm。
砂浆锚杆施工工艺流程
中空注浆锚杆施工工艺流程
组合中空锚杆注浆工艺图
2.2型钢钢架施工
我管段内隧道采用I20b或I18工字钢作为支护的型钢钢架。
钢架施工工艺流程图
1、施工准备
a做好施工用电，机械设备（如电焊机、弯筋机、切断机、卷扬机等）运转调试工作。
b做好材料用量计划，进场计划等工作。
c做好型钢钢架加工钢平台的铺设工作。
2、施工放样
测量人员根据钢格栅设计图和操作工人的要求在钢平台上放样，画出1：
1的型钢钢架大样图，包括各连接点的法线方向。
采用冷弯、分段制作，按设计要求单元拼焊及试拼装后，运至现场安装。
加工做到尺寸准确，弧形圆顺。
钢筋焊接（或搭接）长度满足设计要求，焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，钢架主筋中心与轴线重合，接头处相邻两节圆心重合，连接孔位准确。
加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿隧道周边轮廓误差小于3cm。
3、制作模具
操作者先复核型钢钢架截面设计模具，模具材料型钢、钢板和钢筋（Φ25）均可，做好模具可按大样线直接焊在钢平台上，必须保证焊接牢固和竖向垂直。
4、型钢下料加工
a操作者先复核下料单上型钢的尺寸及用料规格型号，且应少下几根料现场弯制，检查是否符合设计要求。
切严禁以拱部顶点作为分节接头。
b操作者按复核后的下料单进行下料，下料后各种规格、尺寸必须分类分开放置并标识，以免误用。
对一些小料应合理利用。
c操作者进行钢筋弯制，可用人工也可用机械弯制，但弯制必须做到以下几点要求：
弯起点必须做标记；型钢弯制形状正确，平面上无翘曲不平现象。
5、型钢钢架焊接
a先将弯制成型的型钢摆在模具中间，核定好数量。
b将不能对接焊的接头部分型钢切割，必须保证焊缝的长度和高度。
c最后焊接连接板、焊前角钢按设计尺寸钻孔。
连接板的焊接必须保证孔位与型钢的距离、及两个板孔的模距必须一致。
本道工序为型钢钢架作业要点之一，施工时必须符合以下要求：
型钢的预弯和安装必须保证两型钢的轴线在同一条直线上;定位焊缝应离搭接端部20mm以上;施焊时主焊缝与定位焊缝，特别是在定位焊缝的始、终端应连接良好；焊缝长度不小于搭接长度，焊缝高度H≥0.3d，且不小于4mm，与连接板焊接时焊缝高度不小于10mm；焊缝表面平整，不得有较大的凹陷，焊缝接头处不得有裂纹。
焊后必须敲掉焊碴;单元焊接必须标准化、标准件。
6、检查验收
a型钢钢架焊缝检查，应逐一焊点检查。
b按规范要求制作试件，试验检查。
c第一榀完成后必须进行试拼检查净空尺寸。
d批量生产随机抽样检查成榀的净空尺寸及连接板的位置。
7、准确复核里程，避免型钢钢架安装出现纵向错位现象。
钢架运至现场拼装，安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖部分，首先测定出线路中线，确定高程，然后再测定其横向位置。
保证钢架正确安设，钢架外侧有大于5cm、内侧有大于3cm的喷射混凝土，安设拱脚或墙脚前清除垫板下的松碴，将钢架置于原状土体上，在软弱地段，采用拱脚下垫钢板的方法。
钢架与封闭混凝土之间紧贴，在安设过程中，当钢架与岩体（或土体）间有较大间隙时安设垫块，两榀钢架间沿周边设Φ22纵向连接筋，形成纵向连接体系，拱脚高度不够时设置钢板调整。
安设到位后再采用锁脚锚管（Φ42钢管）或锁脚锚杆（Φ22螺纹钢筋）对钢架进行固定，锚管尾部与钢架焊接在一起。
2.3格栅钢架施工
格栅钢架的加工：
与型钢一样要求放出1:
1的大样控制尺寸。
钢架加工的焊接不得有假焊，焊缝面膜不得有裂纹、焊瘤的缺陷。
每榀钢架加工完后应放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲允许偏差应为2cm。
角钢的孔眼应采用机床冲孔形式加工而成，不得采用乙炔烧成孔。
钢架应分节编号进行摆放，安装前按对应编号运至施工现场。
钢架应在开挖及初喷混凝土后及时架立，安装前应清除底脚下的虚碴及杂物，钢架底脚应置于牢固的基础上。
成品格栅钢架从加工厂运至现场→选单元→吊运→就位→复核→定位连接→检查。
工艺措施和作业要点：
1、格栅钢架制作同型钢钢架。
2、选单元
根据施工方法（开挖方法）选定需用单元，运至施工现场（隧道内）。
选定的单元从加工厂用车运至隧道工作面，该过程注意保护格栅避免弯扭等现象。
3、初步就位
人工将运至工作面的格栅按放线的位置先就位。
并将各单元用螺栓连接上。
不要扭紧以便调整。
4、复核
格栅初步就位后，马上进行复核。
主要复核中线及标高，及时调整，达到正确符合设计要求。
5、定位复核合格后，扭紧连接螺栓，并与定位筋焊接牢固。
6、连接
格栅定位后，及时焊接纵向连接筋和拱脚槽钢，与前一榀焊接牢固。
安装过程复核，连接为作业要点，因此必须符合下列要求：
格栅净空必须符合设计要求，不得侵限；格栅标高必须符合设计要求；螺栓必须扭紧;连接筋和槽钢焊接必须符合施工规范、规定；准确复核里程，避免格栅安装出现纵向现象错位现象。
2.4型钢钢架及格栅钢架安装标准
钢架架立允许偏差表
序号
项目
允许偏差
检查方法
1
横向位置
±50mm
尺量
2
纵向间距
±100mm
尺量
3
垂直度
±2º
垂球吊线
4
高程
±50mm
测量
5
钢筋保护层允许厚度
-5mm
拉线尺量、吊线
2.5喷射混凝土
喷混凝土工艺流程图
在隧道临时支护和初期支护采用喷C25砼，施工均采用湿喷施工，以减少回弹及粉尘。
分多次喷至设计厚度，初喷厚度3～5cm，复喷在完成锚杆、钢筋网、型钢钢架或格栅钢架安装后进行，分层喷射达到设计厚度。
喷射用砼采用带自动计量装置的拌合站拌合，用运料车运至喷射工作面进行喷射。
喷射混凝土配合比由现场试验室根据试验选择，并经试验验证。
1、施工准备
喷混凝土工序施工之前，应做好原材料试验，进场的准备，施工机械设备的安装调试工作，风、水、电等的供应，及对喷混凝土施工人员的技术培训和安全、质量教育。
2、喷射混凝土的原材料及其配合比的选择
a水泥：
优先选用普通硅酸盐水泥。
标号应不低于425号，性能符合现行水泥标准。
b细骨料：
采用粗砂或中砂，细度模数应大于2.5，含水率控制在5%～7%。
砂子过细，会使干缩增大；砂子过粗，会增加回弹。
砂子中小于0.75mm的颗粒不应超过20%，否则由于骨料周围粘有灰尘，会妨碍骨料与水泥的良好粘结。
c粗骨料：
采用碎石或卵石；粒径应不大于15mm。
为取得最佳表观密度，应避免使用间断级配的骨料。
喷射砼中掺入速凝剂时，不得使用含有活性SiO2的细骨料，以免碱骨料反应而使喷射砼开裂破坏。
d水：
采用饮用水。
e速凝剂：
质量合格。
使用前应作与水泥相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝时间不应超过5min，终凝时间不应超过10min。
f泵送剂：
符合试验要求。
g配合比：
水泥与砂石含量比应取1：
4～1：
5。
砂率应取45%～55%，水灰比应取0.4～0.45。
速凝剂、泵送剂掺量也应通过试验确定。
h原材料称量允许偏差：
水泥和速凝剂±2%，砂子石子±3%。
运输和储存中应严禁受潮，大块石等杂物不得混入，装入拌和机前应过筛。
混合料应随伴随用，存放时间不应超过20min。
3、受喷工作面的准备。
a喷射砼前，应先清理场地，清扫受喷面，检查开挖尺寸，清除浮渣及杂物、及堆积物，埋设控制砼厚度的标志，对机具设备进行试运转。
b松动地层中，必须清除松动的岩块。
可能暂时稳定的松动岩块在喷敷时会进一步松落给工人带来很大危害。
在剥落地层中，只应迅速撬掉最松动的石板或石片。
c在喷敷初始层或相继喷层以前冲洗受喷面。
采用的方法是用风—水射流。
不能向积水、冻结和松散的地层面上喷砼。
4、喷射的操作
a喷射机的操作主要是控制工作风压和保证喷嘴料流的均匀性。
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，影响喷砼强度。
b喷嘴与受喷面应保持90°角度。
喷嘴与受喷面的最佳距离为0.8～1.0m。
距离大于1m，会增强回弹量，喷距小于0.8m，不仅增加回弹，而且喷射手也会受到回弹料打击。
c喷嘴移动。
移动方法是横过受喷面而系统地作圆形或椭圆形移动，一圈压半圈。
喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm。
d混凝土坍落度的控制。
喷射砼的坍落度控制在9～11cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。
e顶喷。
为避免顶部喷砼易产生垂落现象，因此需要分层喷射，两次间隔时间为2～4h。
f侧喷。
侧喷砼应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。
一次喷砼的厚度以喷砼不滑移不坠落为度。
既不能因厚度大而影响喷砼的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹。
g有钢筋网的喷射作业，喷射比素喷砼更接近于受喷面一些，方向与垂直方向稍偏离一个小角度。
拌合水灰比也比素喷砼大一些。
h喷射顺序：
喷射应分片依次自下而上进行并先喷钢格栅与壁面间砼，然后，再喷，两钢格栅之间混凝土；分层喷射时，应在前一层砼终凝后进行。
严格控制好喷嘴与岩面的距离和高度，喷嘴与岩面垂直。
有钢筋时，角度适当放偏30°左右，喷嘴与岩面的距离控制在0.8～1.0m范围内；并且喷头作连续不断的圆周、螺旋状运动，后一圈压前一圈的三分之一，喷射时自下而上呈“S”形运动。
i施工缝的处理。
喷射砼施工是分段进行的。
故在分段处存在施工缝。
施工缝处，上次喷砼应留斜面，斜面宽度为200～300mm。
斜面上，只需用压力水冲洗润湿，既可接受后续的喷射砼。
j养护。
喷射砼2小时后，应养护，养护时间不小于14d。
当气温低于+5℃时，不得洒水养护。
5、喷射混凝土技术要求
搅拌混凝土采用强制式搅拌机，搅拌时间大于2min。
原材料的称量误差符合规范要求及招标文件主要技术标准和要求；拌和好的混凝土运输时间不得超过2h，做到混合料随拌随用。
喷射机具性能良好，输送连续、均匀，技术性能满足喷射混凝土作业要求。
喷射混凝土作业前，清洗受喷面并检查断面尺寸，保证尺寸符合设计要求。
喷射混凝土作业区有足够的照明，作业人员佩带好作业防护用具。
喷射混凝土在开挖面暴露后立即进行，喷射混凝土作业要分段分片进行，喷射作业自下而上。
喷射砼分层进行，初次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定，一般为4cm。
复喷砼在先喷层凝固后进行，若终凝后或间隔一小时后喷射，受喷面要用风水清洗干净。
喷射混凝土喷头垂直受喷面，喷头距受喷面距离以0.8～1.2m为宜。
喷头运行轨迹为螺旋状，使受喷面均匀、密实。
喷射混凝土作业要保持供料均匀，喷射连续。
正常情况采用湿喷工艺混凝土的回弹量小于15%。
喷射混凝土终凝2h后开始洒水养护，洒水次数以能保证混凝土具有足够的湿润状态为度，养护时间大于14d。
喷射混凝土表面要密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象。
6、保证喷射混凝土密实的技术措施。
严格控制混凝土施工配合比，配合比经试验确定，混凝土各项指标都必须满足设计及规范要求，混凝土拌和用料称量精度符合规范要求。
严格控制原材料的质量，原材料的各项指标都满足要求。
喷射混凝土施工中确定合理的风压，保证喷料均匀、连续。
同时加强对设备的保养，保证其工作性能。
采用湿喷机喷射，喷混凝土效率为15～30m3/h。
水灰比，坍落度在现场试验室配制检测后确定，在洞外拌制砼，砼罐车运到洞内，直接卸料到砼喷射机进料漏斗，喷射砼先供风后供料，喷射时喷嘴垂直于受喷岩面，保持1m左右距离，分片作螺旋往复运动，直到达到规定厚度。
对于渗漏水比较小的地方，喷射从无水处向有水处进行，对于渗漏水较大的地方，先采取引流措施后再喷砼。
2.6钢筋网
1、钢筋网使用前应调直，钢筋表面不得有裂纹、油渍、颗粒及片状锈蚀。
钢筋网应在初喷混凝土后安装，钢筋应与锚杆连接牢固。
砂层地段应先铺挂钢筋网，沿环向压紧后再喷混凝土。
钢筋网应随受喷面起伏铺设，与受喷面保持一致距离，并与锚杆或其他固定装置连接牢固。
开始喷射时，应减少喷头至受喷面的距离，并不断调整喷射角度。
喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住，应及时清除。
2、钢筋网材料采用HPB235钢筋，钢筋直径为8mm。
3、钢筋网网格尺寸采用150～300mm（根据设计图），搭接长度为1～2个网格，搭接方式为焊接。
4、钢筋网片应在洞外加工好后，拉到施工现场安装，每个网片宜为0.8～1.2m2。
5、钢筋网片应安装在格栅钢筋或型钢后面，并紧贴岩面，同时保证钢筋的最小混凝土保护层厚度。
3.超前支护施工
3.1超前小导管
超前小导管施工工艺流程图
1、超前小导管适用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋段、洞空偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。
2、超前小导管施工应符合下列规定：
a沿隧道拱顶均匀布设。
b间距应根据开挖工作面前方的地质条件和自稳能力确定，间距为30～50cm。
c外插角（与隧道纵轴线的夹角）取值应考虑小导管的长度和钢架的间距，一般外插角为10°～15°。
d小导管长度一般为3.5～5.0m，小导管之间的搭接长度不得小于1.0m。
e小导管应同钢架配合使用。
3、小导管制作应该符合下列规定:
a采用直径为Φ42的无缝钢管制作。
b在小导管的前端做成约10cm长的圆锥状，在尾部焊接直径6～8mm钢筋箍。
距后端100cm内不开孔，剩余部分按20～30cm梅花形布设直径6mm的溢浆孔。
4、小导管的钻孔、安设应符合下列规定：
a小导管的安设应采用引孔顶入法。
b钻孔方向应顺直。
c钻孔直径应与注浆管径配套，一般不大于50mm，孔深视小导管长度确定。
d采用吹孔法清孔。
e在孔口端用沾有CS胶泥的麻丝缠绕成不小于孔径的纺锤形柱塞，把小导管插入孔内，带好丝扣保护帽，用风钻或风镐打入到设计深度，把麻丝柱塞与孔壁压紧。
f小导管外露长度以为30cm，以便连接孔口阀门和管路。
6、第一循环小导管安设后应对开挖工作面进行喷混凝土封闭，厚度我为10～15cm。
封闭范围为开挖工作面及临近开挖工作面3m范围的环向开挖面。
5、小导管注浆应符合下列规定：
a小导管安装完后，应进行压水试验，压力一般不大于1.0MPa，并根据设计和试验结果确定注浆参数。
b注浆材料可安下表参照选用
注浆材料的选择
地质条件
细砂
中粗砂
砂夹卵石层
砂黏土
空隙率（%）
30～50
30～50
40～50
30～60
有效注浆率
0.3～0.5
0.3～0.5
0.5～0.7
0.3～0.5
注浆材料
改性水玻璃
CS浆液
水泥浆
水玻璃
c水泥浆液应采用拌合桶配制，配制水泥浆或稀释水玻璃浆液时，应防止杂物混入，拌制好的浆液必须过滤后使用。
d注浆应采用专用注浆泵注浆，为加速注浆，可安装分浆器同时多管注浆。
e配制好的浆液应在规定时间内注完，随配随用。
f注浆顺序为由下往上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，注浆压力由小到大。
g当发生串浆时，应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。
当注浆压力突然升高时应停机查明原因；当水泥浆进浆量很大、压力不变时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。
h注浆压力应符合设计要求，浆液必须充满钢管及其周围的空隙。
i注浆结束标准：
当压力达到设计注浆终压并稳定10～15min，注浆量达到设计注浆量的80%以上时，可结束该孔注浆。
6、当采用单液水泥浆时，开挖时间为注浆后8h，采用水泥-水玻璃浆液时为4h。
7、开挖过程中应检查浆液渗透及固结状况，并根据压力—流量曲线分析判断注浆效果，及时调整预注浆方案。
3.2超前锚杆
超前锚杆施工工艺流程图
1、超前锚杆是沿开挖轮廓线，以一定的外插角打入开挖工作面，形成对前方围岩的预支护。
2、超前锚杆采用砂浆锚杆，砂浆锚杆体用螺纹钢筋加工（Φ25螺纹钢筋），将钢筋头部加工成扁铲形或尖锥形。
3、用气腿式风钻（YT28）引孔，钻时应控制用水量，以防塌孔。
钻孔应保证设计的位置和锚杆外插角。
4、砂浆锚杆可利用注浆泵往孔内注入早强水泥砂浆。
注浆时，以水引路，将拌合好的砂浆装入注浆器并充满管路，并将注浆管外插入到管口孔底10cm。
开进分阀门，用高压空气将水泥砂浆压入孔眼中，注浆管逐渐被砂浆向外推挤，注到孔深的2/3以上时停止注浆。
5、推入锚杆，孔内多余的砂浆被挤出孔口，将锚杆端头与钢架焊接牢固。
3.3超前管棚
超前管棚施工工艺流程图
1、大管棚适用于自稳能力差的Ⅴ级围岩地段及有特殊要求的情况。
2、在开挖轮廓线外拱顶120°范围施工砼导向墙，导向墙采用C20砼，截面尺寸为1m*1m，环向场地可根据实际情况确定，要保证其基础稳定。
3、用潜孔钻钻孔，钻头采用直径为φ108的钻头。
钻孔间距40cm，外插角1°～3°，可根据实际情况作调整。
4、为提高管棚的抗弯能力，可在导管内增设钢筋笼。
钢筋笼有四根主筋和固定环组成，主筋为φ18圆钢，钢筋之间每1m间距用5cm长Φ42钢管连接，钢管壁厚3.5mm。
每根Φ108导管长20m，导管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔纵向间距15～20cm，呈梅花型布置，尾部留不小于100cm的不钻孔止浆段。
5、管棚安装采用人工配合震动锤安装。
6、注浆前，应先在开挖工作面、拱圈及孔口管周围岩面喷射10cm厚的C25混凝土，以防钢管注浆时岩面缝隙跑浆。
注浆采用双液注浆机进行注浆，注浆压力为0.6～1.0MPa。
注浆液采用水泥浆，从拱脚往拱顶依次对称间隔注浆。
7、注浆应做好详细注浆记录。
4.安全技术保证措施
4.1根据围岩稳定情况采取有效支护。
4.2施工期间，应对支护的工作状态进行定期好不定期的检查。
在不良地质地段，应由专人每班检查。
当发现支护变成或损坏时，应立即修整加固。
4.3构件支撑的立柱不得置于虚碴和活动石块上。
在软弱围岩地段，立柱底面应加设垫板或垫梁。
4.4暂停施工时，应将支护直抵开挖面。
4.5正洞与辅助坑道的连接处，应加强支护。
4.6在梯、架上作业时，安置应稳妥，应有专人监护。
4.7清除开挖面上的松动岩体、开裂的喷混凝土时，人员不得处于被清除物的正下方。
4.8作业中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时，必须依次停风、水、料的输送。
4.9钢架及钢筋网的安装，作业人员之间应协调动作，在本排钢架或本片钢筋网未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。
4.10对锚喷支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时，应采取补救措施。
当险情发生时，应将人员撤出危险区。
4.11超前锚杆或超前小导管支护时，应有防护措施。
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