隧道锚喷支护施工方案.docx
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隧道锚喷支护施工方案
锚喷支护施工技术方案
一、工程概况
邵阳至怀化高速公路是国家重点建设的“五纵七横”国道主干线中上海至瑞丽高速公路的一段，是我国中西部地区交通运输的大通道。
起于湘潭至邵阳高速公路的终点周旺铺互通式立交桥，终点至方县的竹田，与规划的怀化至新晃高速公路连接，主线全长156公里。
邵阳至怀化高速公路洞口至铁山段起点位于洞口镇贺家冲的石嘴响，终点位于怀化境内洪江市铁山乡的文昌阁，本段路线全长34.679Km。
第十六合同段起点里程Y（Z）K99+200，终点里程K103+370，全长4.17Km。
1.1气候
路线所经地区属中亚热带季风湿润气候，具有明显的季节特征，气候温和，四季分明，热量充足，雨量集中，无霜期长，春温多变，夏季多旱，严冬期短，暑热期长。
气候对沿线施工的影响主要在雨季，全年降雨量大于1300mm，雨季多集中于四、五、六月份，约占全年降雨量的50%。
因气候影响施工的是冬春交替期，一般在每年12月下旬开始至第二年二月中旬期间，约20天左右。
年平均气温15.6℃，最高气温为39.3℃，最低气温-7.6℃。
1.2地貌、地质、水文
1.2.1地形地貌
本项目路线大致呈东西走向。
主要跨越资水流域，由于水系发育，沿线地形侵蚀强烈。
沟壑纵横，岸坡陡峻，地面相对高差一般在100～280m之间，山坡坡面自然坡度一般为15º～55º，植被发育，灌木、乔木茂盛，通行困难。
1.2.2工程地质
项目区在总体构造上地处江南地体之东南缘，雪峰山加里东一印支复合山链中段祁阳山字型前弧，山体走向均受构造控制。
区内主要经历四次大的构造运动：
即雪峰运动、加里东运动、印支运动及燕山运动，形成了一系列北东向延伸的褶皱和断裂构造。
高速公路沿线发现断层10多条，以小型断层为主，宽度一般不大，多为压扭性断层，一般与路线大角度相交，且多被第四系地层覆盖，对路线影响较小，有利于路线的基础和边坡稳定。
沿线无大的山体滑坡，山体基本稳定。
总之本区域地质稳定性较好。
雪峰山隧道前后地层地表主要为第四系洪冲积层及残积层，下部为无古界板岩。
根据板岩的成分及变质程度，分为泥质板岩与砂质板岩。
泥质板岩软，砂质板岩较硬。
1、雪峰山隧道围岩相对较好，除洞口段和断层破碎带有部分属Ⅱ、Ⅲ围岩外，大部分为Ⅳ、Ⅴ类围岩。
2、雪峰山特长隧道受5条断层影响，其中：
ZK100+335～ZK100+640段断裂带影响最大。
3、地震基本烈度小于Ⅵ度。
1.3水文地质
沿线地表水系较发育，地表水主要来源于大气降水，河水位受季节降水影响大。
路线所经区域地下水包括岩溶水、基岩裂隙水和空隙水，受大气降水补给，水量随季节变化。
沿线地下水对钢筋混凝土无腐蚀。
雪峰山隧道段地下水主要为空隙水、基岩裂隙水和构造裂隙水。
覆盖层中的空隙水主要赋存于碎石土中，依靠大气补给，水位随地形与降雨波动，一般顺岩面下流，局部以泉水的形式集中排泄，基岩裂隙水主要赋存于全强风化岩层中，水量较小，构造裂隙水主要是断裂带内的裂隙水和褶皱核部的裂隙水，由于区内断层和褶皱核部透水性较差，因此，推测构造裂隙水对工程的影响不大。
1.4主要技术标准
公路等级：
高速公路（4车道）
设计荷载：
汽车-超20级，挂车-120
设计行车速度：
80Km/h
路基宽度：
24.5m（分离式2×12.5m）
1.5施工条件
线路位于邵阳、怀化两市境内，沿线有湘黔铁路，320国道、省道S220线、S221线以及县、乡公路与拟建公路交叉、相接或平行，交通比较方便。
扩修３２０国道至线路K103+370段乡村公路约15Km（16、17、18、19合同段共用），新修至雪峰山隧道出口便道约0.66Km，至3号竖井便道约8.328Km.
电力由业主架设的高压线路接出。
施工用水：
从隧道口小溪抽水至山坡新修高压水池，供生产生活用水。
筑路材料：
块（片）石、碎石料场位于洞口县江口镇，距路线14Km；水泥从洞口县第三水泥厂购买，运距100Km；石灰在洞口县茶铺石灰厂购买，运距100Km；砂、砾石在黄桥镇明丰村砂场购买，运距120Km。
通讯与当地电信部门联系安装程控电话。
1.6主要工程数量
第十六合同段起点里程Y（Z）K99+200，终点里程K103+370，全长4.17Km，主要结构工程为雪峰山特长隧道，另有双孔盖板涵一座，圆涵一座。
其主要工程数量为：
（一）隧道（雪峰山特长隧道出口）左线隧道长3611m，右线隧道长3622m（本合同段），竖井383m。
（二）路基土石方挖方41021m3，填方498219m3，土工格栅23255m2。
（三）涵洞两座：
1座2-4×4m盖板涵，涵长48.75m，一座1-Ф0.5m圆管涵，涵长18m。
（四）防排水工程：
浆砌片石边沟806.2m，路基盲沟546.2m，截水沟182.2m，PVC-U管697.3m，中央分割带渗沟54.2m。
护坡：
C20现浇混凝土17.7m3，M7.5砌片（块）石205m3。
路堑钢筋方格骨架锚杆护坡：
现浇混凝土272m3，浆砌10m3，锚杆11821Kg。
（五）水泥稳定碎石底基层13391.1m2。
二、具体施工方案
1、工字钢钢架、格栅钢架
钢架在洞外钢筋加工棚按设计单元尺寸加工成片，采用18a、16a型工字钢制作，共分成10段加工，段与段之间采用高强螺栓连接，工字钢焊接在1cm连接钢板上。
加工前清除工字钢、钢筋上油污浮锈，用冷弯设备弯制成型，再焊接连接钢板，钢架加工时其尺寸须放大7～10cm作为预留变形量，确保初期支护不侵入衬砌净空。
工字钢与钢板的焊接必须符合技术规范要求。
将加工成型的钢架在加工场试拼合格后，运到开挖点安装。
安装前先检查开挖断面中线和高程、开挖轮廓是否符合要求，初喷4cm厚砼再架设钢架。
钢架的基础必须按照要求处理，对于台阶法施工地段，钢架拱脚必须放置在实地，若围岩比较破碎时，必须支垫混凝土块或木板，并在拱脚铺盖5～10cm的砂石，便于下导坑施工时清理。
钢架在自制简易台车上架设。
钢架垂直于线路方向架设，允许偏差±2°，中线及高程允许偏差±50mm。
钢架与初喷砼必须紧密接触，空隙处用砼垫块楔紧，每榀垫块不少于14处。
钢架单元间用M20高强螺栓连接，钢架纵向用连接钢筋连接，其环向间距应符合设计尺寸，钢架与纵向连接筋采用连接套连接，连接套采用25mm直径钢管加工，长度5cm，连接套与工字钢焊接，连接筋两头弯制成90°插入连接套，钢架定位焊连在系统锚杆上。
钢架加工、安装应符合下列要求：
①钢架质量和接头位置必须符合要求，钢架无漏焊、开焊。
②加工成型的钢架应圆顺；允许偏差为：
拱架矢高及弧长+20mm，架长±20mm，焊缝厚度不小于4mm。
③钢架组装后应在同一个平面内，断面尺寸允许偏差为±20mm，扭曲度为20mm。
④钢架应架设在与隧道轴线垂直的平面内，安装位置允许偏差为：
与线路中线位置支距不大于30mm，垂直度5%。
⑤钢架保护层厚度应大于25mm，其背后应保证喷射混凝土密实。
⑥钢架安设正确后，纵向必须连接牢固，并与锁脚锚杆焊接成整体。
2、Φ25中空注浆锚杆
Φ25中空注浆锚杆，按纵环向间距75（纵）×100（环向）梅花形布置，原则上径向设置，并适当考虑与围岩层面的关系，尽量与岩面垂直，锚杆单根长度3m。
锚杆用锚杆机或气腿式风动凿岩机在简易台车上施工，孔径45mm，钻眼位置、方向、孔径严格控制，钻孔完毕后，用气清孔，并将锚杆边旋转边送入眼孔，安装止浆塞、φ10塑料排气管、垫板、螺母，垫板要紧贴岩面。
注入水泥砂浆，注浆时应将眼孔中气体排出，注浆压力控制在0.5～1Mpa，砂浆锚杆施作方法同中空锚杆施作方法。
锚杆施工要求锚杆孔位偏差不大于200mm，孔洞保持直线；孔深不得小于设计长度，杆体露出面的长度，不应大于喷层厚度。
3、钢筋网
钢筋网采用8mm直径圆钢焊接，尺寸20×20cm，双层布置。
钢筋网在洞口钢筋棚加工成片，每片加工尺寸1.5m×2m，然后运到洞内安装，钢筋网应与钢架焊接成整体并焊接在系统锚杆上，保护层厚度不小于4cm。
钢筋网的加工、安装要求：
钢筋网的网眼尺寸误差±10mm，对角线误差10mm；钢筋网的漏焊、开焊不得超过焊点的2%，且不应集中；钢筋网在安装时应搭接10cm；钢筋网与钢架的焊接必须牢固，防止喷射混凝土的过程中发生塌落。
4、喷射砼
喷混凝土采用湿喷工艺，以减少回弹及粉尘，创造良好的隧道施工条件。
喷射用砼在拌合站拌制，由运料车运至喷射工作面。
喷射砼配合比由现场试验室根据试验选择，并经过试验验证。
同时使用2～4台湿式喷射机喷射C25混凝土或C20混凝土。
喷前检查净空尺寸，处理局部欠挖，清除松动危石，按经监理工程师批准的配合比将配料在洞口拌合站拌合均匀，用砼运输车将混合料运送到喷射点，用湿喷机分层喷射砼，分层厚度拱部一次不超过5cm，边墙一次不超过10cm，自下而上分段进行，每次喷射分段长度不超过6m。
喷射作业要配熟练的喷射工，喷嘴应与受喷面保持垂直，同时与受喷面保持一定的距离，一般为0.6～1.0m。
按照设计与规范要求，设置预埋点，作为围岩的压力变形监控量测点，取得围岩形变参数，作为施工与调整依据，画出围岩形变曲线，在一定时间围岩趋于稳定后，方可二次模注砼。
回弹料严禁重复使用。
喷射混凝土的喷层厚度平均厚度≥设计值；最小厚度≥0.5设计值，且≥60mm。
对于超挖部分或受喷面明显凹凸不平处，采用同等级强度混凝土喷射补平和回填。
喷射工艺流程见图3.9。
图3.9湿喷工艺流程图
5、注意事项
（1）所用材料必须符合图纸及相关文件、规范的规定。
（2）混合拌料时，应采用钢纤维播料机均匀撒入混合料中，搅拌好的混合料中钢纤维分布均匀，不得结团，搅拌时间不得小于3分钟。
（3）干混合料宜随拌随用，无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过2小时，掺速凝剂后，存放时间不得超过20分钟。
（4）在喷射钢纤维混凝土表面，应再喷射10mm厚度的水泥砂浆，水泥砂浆的强度不应低于钢纤维混凝土的等级。
（5）喷射的混凝土表面不允许开裂、漏水，也不允许钢筋、锚杆外露和混凝土侵占隧道净空。
（6）施工前应认真检查和处理作业区的危石，施工机具布置在安全地带。
（7）检查电源、设备、管路，发现问题应及时处理，锚喷支护作业中应有人随时观察围岩变化情况。
（8）喷射堵管时，应将管路顺直，紧按喷头并不得朝向人员和设备。
（9）喷射混凝土如果出现尚在扩展或危及使用安全的裂缝和离鼓现象时，应凿除重喷。
（10）当受喷面有水时，先清除岩层表面之水。
通过实验结果在混凝土中增添外加剂。
（11）对于钢架金属构件，应保证其喷射填满，粘结良好。
（12）喷射混凝土表面应平整，如有缺陷或损伤应修复完好。
（13）新喷射的混凝土应洒水养护。
（14）在已有混凝土表面上进行喷射时，应清楚剥离部分，以保证新老混凝土之间具有良好的粘结强度。
（15）喷射混凝土作业需紧跟开挖面时，下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔不得小于4h。
6、施工通风与防尘
雪峰山隧道属特长隧道，左、右线隧道单口掘进均超过3600米。
清除有害气体污染，供给洞内足够的新鲜空气，并冲淡排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，确保施工人员健康，洞内施工期间必须进行机械通风。
在隧道一侧架设直径1500mm软管通风，每个洞口安装一台160KW风机进行压入式通风，风管距工作面不少于15m。
当导坑开挖超过1500m，压入式通风已不能保证工作面空气新鲜时，采用混合式通风。
即：
除洞口一台160KW风机外，在1000m处串联一台160KW风机进行压入式通风。
同时再增加一台55KW辅助风机进行吸出式通风，通风管的吸风口距工作面不大于5m。
除运输机械外，所有洞内施工机械均使用电力机械。
掘进超过竖井后，利用竖井通风，当超过3000m后，在3000m处再串联一台风机升压。
风机后500采用镀锌铁皮硬管，其余采用软风管，管径1500mm。
经常检查修补施工区段管路，严防管道漏风降阻，控制百米漏风率，使进口压入风压不小于4800Pa，风量不小于2000m3，串联风机升压不小于1500Pa，施工段风速不小于0.15m/s，保证炮烟在40min内排出洞外，并保证每个工人所需的新鲜风量3m3/min人。
采用湿式凿岩机钻眼，严禁干式凿岩，采用湿式喷射混凝土作业，尽量减少粉尘浓度。
放炮前后进行喷雾和洒水，出碴前用水淋透碴堆。
压入式的出风口设置喷雾器、净化风流中的粉尘，保证含量不超标，工作面工人佩戴防尘面罩。
通风系统布置见图2.4。
7、监控量测
隧道监控量测成立专门量测小组，由一名有丰富隧道施工经验的工程师任组长。
量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养工作，及时将量测信息反馈于施工，并报监理工程师，根据量测信息反馈，决定下一工序时间方法。
如需变更施工方法报监理工程师批准后实施。
（1）地质和支护状况观察：
每次爆破后进行，由隧道工程师负责。
对岩层种类、分布情况、岩层强度、风化和变形情况、节理裂隙发育方向、断层位置走向和破碎程度、充填物的性态进行观察；对开挖面稳定状态、拱部有无危石滑落坍塌；对地下水进行观察；已施工段有无锚杆拉断，托板有无松动或陷入危石现象，喷射砼是否产生裂缝、剥离和剪切破坏，喷射砼粘结情况，
二次衬砌有无变形、开裂和破坏情况，漏水大小范围，有无底鼓现象；浅埋或洞口附近施工时，对地表下沉开裂、滑移及地表建筑物安全状况进行观察。
（2）周边位移量测
周边位移量测：
周边收敛位移量测，开挖初期支护后及时用围岩收敛仪对围岩变化、围岩支护的受力状况进行监控量测。
每10～50m一个断面，每个断面2～3对测点，半个月内每天测1～2次，半月后2天测一次，一个月后一周测1～2次。
将量测数据处理、绘制形变曲线，用以指导施工。
（3）拱顶下沉量测，每10～50m一个断面，用精密水平仪测量拱顶下沉值。
半个月内每天测1～2次，半个月后2天测一次，一个月后一周测1～2次。
拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/h，周边位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，及时施作二次衬砌。
（4）浅埋段地表下沉量测：
洞口浅埋段每5～50m一个断面，每个断面7个测点。
地表下沉用精密水平仪测，测试时间按设计和《规范》执行。
（5）锚杆轴力及抗拨力量测：
选择地质有代表性的地段作为量测断面，每个断面设2～5个测点。
轴力量测用电测锚杆及电阻片。
锚杆抗拔力试验按每300根锚杆抽验一组，每组3根，锚杆抗拔力≥80KN。
（6）洞内围岩内部位移量测，在断面内部埋设单点或多点位移计，每代表性地段1～2个断面，每断面2～5个测点，测试时间符合设计要求。
8、地质超前预报
由业主委托地质单位组成地质超前预报组，施工中我单位给予预报组提供工作方便，并积极配合作好预报工作。
根据地质预报组提供的信息，正确选择施工方案。
三、施工进度计划安排
根据总进度计划安排，开挖锚喷工期595天，开挖锚喷日期：
2004年5月20日，结束日期：
2006年01月10日，分段开挖锚喷计划如下：
YK102+822～YK102+80015天
YK102+800～YK102+7905天
YK102+790～YK102+62035天
YK102+620～YK102+29546天
YK102+295～YK102+03535天
YK101+035～YK102+99510天
YK101+995～YK101+76040天
YK101+760～YK101+50535天
YK101+505～YK101+27035天
YK101+270～YK101+23010天
YK101+230～YK101+17510天
YK101+175～YK101+09511天
YK101+095～YK100+90525天
YK100+905～YK100+68036天
YK100+680～YK100+65010天
YK100+650～YK100+51025天
YK100+510～YK100+47010天
YK100+470～YK100+36520天
YK100+365～YK100+3356天
YK100+335～YK100+2857天
YK100+285～YK099+85565天
YK099+855～YK099+73017天
YK099+730～YK099+69020天
YK099+690～YK099+33049天
YK099+330～YK099+20018天
隧道开挖、初期支护循环计划
工程项目
单位
开挖断面类别
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
应急停车带
测量放线
小时
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
钻孔装药
小时
2.0
3.0
2.5
3.0
3.5
爆破排烟
小时
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
处理危石初喷砼
小时
1.5
1.0
0.5
0.5
1.0
出碴
小时
2.0
2.5
2.5
2.5
3.0
处理欠挖、支立钢架、打入锚杆、挂网
小时
3.0
3.0
2.5
1.5
3.5
喷射砼
小时
2.5
2.5
3.5
每循环时间
小时
12.5
13.5
9.5
9
1６.0
每循环进尺
米
1.5
2.5
3.0
3.5
2.5
每月循环次数
次
40
60
70
64
32
每月进尺
米
60
150
210
224
80
每月进尺共用时间
小时
500.0
810
665
576
512
每月打入超前锚杆时间
小时
80.0
80.0
每月机动时间
小时
140.0
90
55
144
128
备注：
1.Ⅱ、Ⅲ类围岩、Ⅳ、Ⅴ类应急停车带衬砌采用上、下台阶法开挖，本循环为上导施工时间和工作量，下导平行作业不占用时间；
2.Ⅳ、Ⅴ类围岩为全断面开挖。
挂网打入径向系统锚杆、喷射砼滞后开挖2～3个循环。
挂网打入锚杆、喷射砼一次施工12m左右，表中此时两项时间为4m平均施工时间。
四、劳动力及机械安排
劳动力安排表
序号
人员分类
数量
备注
1
负责人
2
2
技术人员
4
3
测试人员
5
4
管理人员
6
5
安全员
6
6
爆破工
18
7
喷射手
12
8
风钻工
36
9
修理工
12
10
混凝土工
24
11
钢筋工
36
12
电气焊工
18
13
浆砌工
14
司机
45
15
电工
6
16
木工
12
17
起重工
18
普工
58
合计
300
主要施工机械设备表
类
别
机械设备
名称
规格
型号
出产国
数量（台）
额定功率或吨位
（千瓦/台）
摊铺宽度或产量（h/t）
单位
产量
购进
日期
隧
道
工
程
设
备
三臂电脑凿岩台车
21SSGBBC-CR
挪威
1
230
2001.10
三臂凿岩台车
BDMG353E
瑞典
2
145
2000.02
气腿式凿岩机
YT28
中国
40
1999.03
隧道挖掘装载机
HZ312H3/
德国
2
160
2002.02
挖掘装载机
LW-150
中国
2
300
1999.3
挖掘机
SK220
中国
4
1.0m3
1997.07
立爪装载机
LZB-120E
中国
2
45
120m3/h
1999.1
立爪装载机
LZB-150E
中国
4
60
150m3/h
1999.12
湿式喷浆机
SSE7500/
瑞典
2
117
17m3/h
2000.2
衬砌台车
12m
中国
4
2000.08
两臂门架台车
TH518-13
中国
2
300
1998.09
锚杆台车
H530
中国
2
235
1999.06
锚杆机
BP-19
无锡
10
1.2
2000.08
通风机
2DT-100
天津
4
160
2000.07
通风机
DT-100
天津
2
37
2000.06
通风机
88-1
天津
2
55
2000.08
空压机
L35-20/8
四川
6
110
20m3
2000.6
发电机组
250KW
扬州
4
250
250KW
2000.05
空压机
L35-40/8
四川
2
220
40m3
2000.04
内燃空压机
2
17m3
2000.02
变压器
400KVA
兰州
2
2000.07
变压器
630KVA
兰州
4
2000.07
型钢加工设备
250t
自制
4
砼喷射机
HPH7
焦作
8
2000.04
注浆机
NZ130A
成都
8
1998.10
砼输送泵
HB60D
湖南
4
77
60m3/h
1999.12
砼输送车
S125×1640×20
8
6m3
1999.08
轨式砼泵车
GHSS60-Ⅰ
8
78
6m3
1999.12
梭矿车
STB14
20
20
14m3
2000.6
电瓶车
KX12-9/192
20
44
2000.6
奔驰自卸车
2619K6×4
德国
5
213
15t
2002.4
黄河自卸车
JN362
山东
20
10t
1999.07
类
别
机械设备
名称
规格
型号
出产国
数量（台）
额定功率或吨位
（千瓦/台）
摊铺宽度或产量（h/t）
单位
产量
购进
日期
隧道工程设备
红岩自卸车
CQZ319002
重庆
20
15t
2000.04
砼搅拌机
JS750L
四川
6
2001.08
砼搅拌机
JS500L
陕西
4
2001.06
双液注浆机
四川
4
5Mpa-10Mpa
5m3/h
2001.10
注浆机
N2130A
成都
4
压力30bar
10m3/h
2001.06
井下潜孔钻机
YQ-140B
宣化
4
Ф140,60m深
2001.02
水平钻机
YQ-140A
宣化
6
Ф140,40m深
2000.10
风镐
C11
天水
30
耗气1m3/min
2000.08
其
他
设
备
装载机
ZL50
徐州
2
178KW
3.0
2000.03
推土机
TY220
山东
2
175KW
2001.02
振动压路机
SD175D
无锡
1
151KW
18t
2002.03
多极水泵
80D30*3
重庆
2
22KW
2
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