隧道Ⅲ级围岩初期支护施工技术交底

璧山隧道Ⅲ级围岩初期支护施工技术交底

一、交底说明

本交底适用于中铁二局成渝客运专线经理部第五分部璧山隧道暗洞Ⅲ级围岩地段初期支护施工。

二、施工概况

璧山隧道Ⅲ级围岩初期支护施工主要包括初喷混凝土、安设锚杆、架立钢架（Ⅲ级Ⅰ型复合式衬砌）、挂设钢筋网以及复喷混凝土等。在上一工序施工结束后，应立即施作初期支护，约束围岩变形。

璧山隧道Ⅲ级围岩初期支护参数见下表2-1：

表2-1 Ⅲ级围岩初期支护参数

三、施工工艺工序

1、施工工序

（超欠挖处理完毕后）第一次初喷砼→施作拱顶普通中空锚杆及边墙砂浆锚杆→铺挂钢筋网→安装锚垫板→立钢拱架（Ⅲ级Ⅰ型复合式）→施作锁脚锚杆（Ⅲ级Ⅰ型复合式）→复喷砼至设计厚度

图3-1 初期支护施工流程图

2、施工工艺

喷射混凝土采用湿喷工艺，利用湿喷台车或湿喷机械手施作。安装锚杆时采用YT-28气腿式风钻钻孔后，将锚杆打入孔内并注浆和施作钢垫板。钢架在洞外加工成型并试拼装后运输进洞，利用装载机配合人工架立，及时加设锁脚锚杆和纵向连接筋。钢筋网片在洞外加工成1.5m2片状，运进洞内进行铺设，搭接1～2个网格。最后必须复喷混凝土至设计厚度。

四、初期支护喷射混凝土施工

1、喷射混凝土原材料

①水泥

喷射砼采用P042.5R普通硅酸盐水泥。

②砂

喷砼采用坚硬耐久的中粗砂，细度模量大于2.5，含水率宜控制在5%～7%之间，喷射砼不得采用细砂。砂的各项技术标准必须符合规范要求。

③石子

采用坚硬耐久的碎石，石子粒径不大于15mm，使用前筛洗干净，含水率控制在2%左右，石子的级配符合设计要求。已选定5-10mm 的小石子。碱骨反应

合格。

④速凝剂

速凝剂的用量与要求凝结时间、水泥品种、风化程度和温度有关，要根据施工工艺要求的凝结时间，对所用水泥做不同掺量的凝结时间试验和强度试验，以确定最佳掺量，要求初凝不大于5min，终凝不大于10min。根据施工工艺要求，采用液体速凝剂。

⑤水

采用饮用水。

⑥外加剂

喷砼主要有耐腐剂，粉煤灰和减水剂。为便于施工控制，采用防腐剂、粉煤灰和减水剂根据试验确定最佳掺量，然后三种复合。主要用于改善砼结构，提高砼抗渗、抗裂、抗腐性能。

2、喷射混凝土的拌合和运输

璧山隧道Ⅲ级围岩拱墙及仰拱（Ⅲ级Ⅱ型）喷射混凝土型号均为C25混凝土。

喷射混凝土由拌合站集中拌合，采用自动计量配料、强制拌和机拌合，混凝土罐车运输至施工现场。混凝土原材料的用量按照实验室提供的配合比考虑。

3、喷射混凝土施工前准备工作

①岩面的处理

1）一般岩面可用高压水冲洗受喷面上的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面，以保证喷射砼与受喷岩面粘结牢固，保证喷射砼和地层良好的共同受力。

2）大股涌水宜采用注浆堵水在喷射混凝土。小股涌水或裂隙渗漏水，视具体情况宜进行岩面注浆（补孔宜密，钻孔宜浅），或顺股水出露点打孔压注速凝浆液，或插排水管将水引到隧底部水沟或纵向排水管；待受喷面上无流淌水后再喷混凝土。大面积潮湿的岩面可再混凝土中掺高效减水剂和增粘剂。

图4-1 涌水、渗水或潮湿岩面喷射前的处理措施

②混凝土厚度标志设置

为控制喷射混凝土厚度我们预先在岩层面上埋设钢筋，用以指示混凝土喷射厚度。

③机具设备试运转

选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量要求；压风进入喷射机前必须进行油水分离，输送管应能承受0.8Mpa以上的压力，并应具有良好的耐磨特性；另外保证作业区内具有良好的通风和照明条件。检查速凝剂的泵送剂计量装置性能。

4、喷射混凝土施工工序流程

隧道采用湿喷机械手湿式喷射混凝土其工艺流程见下图。

图4-2 湿喷砼施工工序流程

5、喷射混凝土施工工艺

①喷射设备

混凝土喷射采用TK系列湿喷机或进口湿喷机械手。高压风采用美国寿力空压机。施工平台采用掌子面作业台车。

②喷射混凝土作业

1）砼喷射机安装调试好后，在料斗上安装振动筛（筛孔20mm），以免超粒径骨料进入喷射机。喷射时，送风之前先打开计量泵（注意：此时喷嘴应朝下，

以免速凝剂流入输送管内），以免高压砼拌合物堵塞速凝剂环喷射孔。喷射手应保持喷头具有良好的工作状态，以喷射砼回弹量小，表面湿润有光泽，易粘着为好，同时喷射机司机与喷锚手要密切配合，根据喷射手反馈的喷射情况及时调整风和计量泵，控制好风压和速凝剂掺量。

2）喷头与受喷面的距离以1.5～2.0m 较为适宜。喷射时喷头由注意角度、距离等，喷射路线呈小螺旋形绕圈运动，绕圈直径30cm 左右为宜。后一圈压前一圈的1/3～1/2，喷射路线呈“S”形运动，每次“S”形运动长度为3～4m，喷射纵向第二行时，要依顺序从第一行的起点处开始，行与行间须搭接2～3cm，料束旋转速度，原则上要均匀不宜太慢或太快，喷射区段划分和喷头活动顺序如下图。

图4-3 喷头活动顺序示意图

3）喷头与受喷面的角度，一般应垂直于受喷面，但在喷边墙时，宜将喷头略向下俯10°左右，使砼束喷射在较厚的砼顶端，可避免料束中的粗骨料直接与受喷面撞击，减少回弹量，当喷射有钢架位置时，适当调整喷头角度，保证钢架背后混凝土密实。

4）喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。一一次喷射厚度不宜超过10cm。分层喷射时，后一层喷砼应在前一层喷砼终凝后进行，时间间隔一般为15～20min，若终凝1 小时后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。喷射混凝土的一次喷射厚度：拱部为60～100mm，边墙为80～150mm。

③喷射混凝土厚度控制

喷射混凝土前必须在岩层面上安设钢筋作为厚度控制标志。

④喷射混凝土养护

为使水泥充分水化，减少和防止收缩裂缝，在喷射砼终凝后2h 即开始洒水养护。养护时间和洒水次数，取决于水泥品种和空气湿度，在任何情况下，养护时间不小于14d。气温低于+5℃时不得喷水养护。

6、喷射混凝土质量检验

喷射混凝土必须满足设计的强度、厚度及其与岩面粘结力要求。

①喷射混凝土与围岩粘结强度的试验方法：

1）成型试验法：在模型内放置面积为10×10cm、厚5cm，粗糙度近似于实际岩面的岩块，用喷射混凝土掩埋，等强后加工成10×10×10cm 的立方体并养护28 天，用劈裂法进行试验。

2）直接拉拔法：在围岩表面预先设置带有丝扣和加力板的拉杆，用10cm 厚的喷射混凝土将加力板埋入，试件面积30×30cm（与周围喷射混凝土分离），养护28 天后进行拉拔试验。

②回弹率

回弹率的测定方法是：按标准操作喷射0.5～1.0m3 的混凝土，在长度3.0m 的墙部或拱部喷10cm 厚的喷层，用铺在地面上的彩条塑料布或钢板收集回弹物，称重后换算为体积与全部喷出混凝土体积的比值。

③喷射砼强度

试件采用边长15cm 的立方体无底试模射成型、大板切割方法制取。在本项目中准备两种方法均使用。

④喷射砼表面平整度

对所时行的喷射砼及时进行喷射混凝土表面检查，砼表面应密实、砼表面用2m 直尺进行检查时，凸或凹入度不得超过5cm，无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆头钢筋无外露。

7、喷射混凝土质量控制标准

①厚度

喷射混凝土平均厚度应大于设计厚度。

喷射混凝土厚度检查点数的80％及以上大于设计厚度。

喷射混凝土最小厚度不小于设计厚度的2/3。

②表面平整，允许偏差为100mm，混凝土密实，无空洞，无片石，无石棉瓦。混凝土早期强度及终凝强度复核设计要求。

8、人员配置

喷射混凝土作业人员配置表。

9、安全环保措施

①开机时应按先开风阀，再依次开计量泵、主机的顺序进行，严禁将喷枪对准施工人员，以防止突然出料伤人。

②喷射作业时，如压力表指针突然上升，并出现往复摆动时，说明堵管，此时应立即停机疏通管路，喷射手和辅助操作人员要紧握喷枪，以免送风时喷枪甩动伤人。

③严格控制工作压力，在满足工艺要求的条件下，工作风压不宜过大，同时要控制好拌合物水灰比，经常检查速凝剂注入环的工作情况，发现问题及时解决。

④喷射作业完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、风阀，然后用清水将机内输送管路内残留物清洗干净。

⑥喷射手要配带好防护面罩或防护眼镜、胶布雨衣和手套，洞内作业人员要带防尘口罩。

⑦喷射作业机旁的粉尘容许浓度应小于10mg/m3。测定条件是：在洞内停止通风的环境中，开始喷射作业5min 后，距喷射点5m 处的测定值。

五、初期支护锚杆施工

1、施工概况

璧山隧道暗洞Ⅲ级围岩地段初期支护边墙采用Φ22砂浆锚杆，拱部采用Φ25普通中空锚杆。详细参数见表2-1璧山隧道Ⅲ级围岩初期支护参数表。

2、锚杆施工工艺

砂浆锚杆：准备工作→测量定位→钻孔→清孔→压入砂浆或灌注药包→插入、固定锚杆→安装锚垫板

普通中空锚杆：准备工作→测量定位→钻孔、清孔→插入中空锚杆→连接注浆管注浆→安装锚垫板

锚杆施工工艺流程图见。

图5-1 锚杆施工工艺流程图

3、锚杆施工过程

①钻设锚杆孔

钻孔机具应根据锚杆类型、规格及围岩情况选择，按设计要求定孔位，其允许偏差±150mm，钻孔应与围岩璧面或其他所在部位岩层的主要结构面垂直；钻孔应圆而直，锚杆钻孔孔径应大于杆体直径15mm；钻孔深度应大于锚杆设计长度10cm，砂浆锚杆深度允许误差为±50mm。

②砂浆制备

砂浆强度等级不低于M20，宜采用中细砂，粒径不应大于2.5mm，使用前应过筛；砂浆比宜为1:1～1:2（重量比），水胶比为0.38～0.45.砂浆应拌合均匀，随拌随用，一次拌合的砂浆应在初凝前使用完毕。

③锚杆安设和注浆

锚杆插入长度不得小于设计长度的90%；锚杆杆体使用前应平直、除锈、除油。灌浆注浆管应插至距孔底5～10mm，随砂浆的注入缓慢的拔出，杆体插入后若孔口无砂浆溢出，应进行补注，灌浆压力控制在0.4Mpa，锚杆安装后不得随意敲击。

④安装锚垫板

锚杆必须加设钢垫板，垫板应用螺帽上紧并与喷层面紧贴，安装锚垫板和紧固螺母应在砂浆强度达到10Mpa后进行。

4、锚杆施工要点及注意事项

①孔位应按设计布置，偏差小于10cm，孔深误差±10cm。

②钻孔直径应大于锚杆直径15mm。

③钻孔本身应成直线，不应弯曲。方向应沿隧道周边径向，并根据岩层节理、产状予以调整，不得平行于岩面。

④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。

⑤砂浆应随备随用，在砂浆初凝前应使用完。

⑥注浆应使用灌浆罐和注浆管，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。

⑦锚杆插入长度不得小于设计长度。

⑧锚杆插入后不得随意敲击，三天内不准悬挂重物。

⑨每100根锚杆应随机抽样三根，作拉拔试验，以了解锚杆的锚固质量。

⑩施作锚杆时，同时应预埋格栅钢架的定位锚杆。

六、初期支护钢架施工

璧山隧道暗洞Ⅲ级围岩Ⅲ级Ⅰ型复合式衬砌须在拱部180°范围内安装四肢格栅钢架，间距1.5m。具体参数见表2-1隧道Ⅲ级围岩初期支护参数表。

1、钢架施工钎的准备工作

①钢架的制作和运输

五分部隧道使用的初支钢架统一在钢筋加工场集中加工，隧道作业队必须提前做出钢架使用计划，包括使用的型号和数量。加工合格的钢架利用自卸汽车运输至施工现场。

②做好施工用电，机械设备（如电焊机、弯筋机、切割机、卷扬机等）的运转调试工作。

③架子队必须修建1:1钢架试拼装平台，从钢筋场运至的钢架首先在洞外进行试拼装，确保钢架的质量和尺寸符合要求。

2、钢架安装工艺工序

①钢架安装工序

钢架安装施工工序见图6-1。

图6-1钢架施工工艺流程图

②钢架安装

钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。安装工作内容包括：测量定位、安装前的准备和安装。

1）测量定位

首先测设出线路中线，确定高程，然后再测定其横向位置；钢架设于曲线上时，安设方向为该点的法线方向；安设于直线上时，安设方向与线路中线垂直。测量点位需用红油漆逐榀标示。安装位置的允许偏差为:距线路中线位置支距不大于3cm，垂直度5%，前后两榀间距±10cm，矢高积累＋5cm。

2）安设前的准备工作

运至现场的单元钢架先分单元堆码于型钢拱架及钢筋堆放场内，安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分，保证钢架正确安设，钢架外侧有不小于5cm的喷射混凝土，安设拱脚或墙脚前，清除垫板下的虚碴，将钢架置于原状岩石上，在软弱地段，采用拱脚下垫钢板的方法。

3）钢架按设计位置安设

钢架与封闭混凝土之间紧贴，在安设过程中，当钢架与围岩之间有较大间隙时安设垫块，垫块数量大于10个，两排钢架间沿周边每隔1m用Ф22的纵向钢筋焊接，形成纵向连接系。拱脚高度不够高设置钢板调整，拱脚高度低于上半断面底线以下10cm。

④锁脚锚杆的安设

拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，钢架锁脚采用两根L=3.0m的Φ22锁脚锚杆锁定，压注水泥浆液进行锚固。

3、质量验收要求

①钢架安装允许误差见

表6-1 钢架安装允许偏差

②钢架间距必须按照设计要求施作，不得超过允许误差。

③钢架安装时，必须保证有5cm厚的混凝土保护层，可设置混凝土垫块控制。

④钢架不得扭曲，连接钢板、连接螺栓稳靠，纵向安装Φ22连接筋，环向间距不大于1m。

⑤钢架两端头必须置立于坚固的基岩上面，防止钢架下沉。

4、安全环保要求

①钢架安装时，机械设备提升钢架单元时，必须有专人统一指挥，注意台架上作业人员安全。

②钢架两端头不得被水浸泡，防止基岩软化，钢架下沉。

③焊接作业时，注意安全用电，台架上作业使用36V安全电压。

④对作废的钢架进行回收利用。

七、初期支护钢筋网施工

1、施工概况

璧山隧道暗洞Ⅲ级围岩初期支护钢筋网采用φ6圆钢，网格25×25cm，主要铺设在拱部位置。具体参数见表2-1隧道Ⅲ级围岩初期支护参数表。

2、施工准备

①钢筋网片加工

钢筋网片采用Ⅰ级φ6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。网片重量控制在100kg左右，同时用在墙部网片应一侧带钩（如图4），从上而下方便挂钩。

②成品存放

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。

3、挂钢筋网片

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。

4、施工要点

①钢筋网格尺寸应符合设计要求。 ②铺设钢筋网按照以下要求执行：

1）钢筋网在初喷混凝土4cm 以后铺挂，且保护层厚度不得小于2cm 。 2）砂层地段应先加铺钢筋网，沿环向压紧后再喷射混凝土。

3）钢筋网应随初喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm ，与锚杆（锚杆安装3d 后）或其它固定装置连接牢固。

4）开始喷射时，应减小喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度，钢筋网保护层厚度不得小于4cm 。

5）喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除后再喷射混凝土。

八、初期支护综合接地

璧山隧道暗洞Ⅲ级围岩复合式衬砌初期支护综合接地施工详见《隧道初期支护综合接地技术交底》内容。

九、初期支护安全环保措施

1、喷射混凝土

①喷射混凝土时，所有操作工人必须带安全帽，防尘口罩，防尘工作服，雨靴，橡胶手套。

②喷射手，控制好风压、喷射距离，避免回弹骨料伤人。 ③电线包皮应完好，开关应装在固定闸刀盒内。

④安全员应随时观察地质变化，发现有松动滑块现象，应立即撤离工作面。 ⑤喷浆结束后，应清洗喷射机及管路，避免堵管炸裂伤人。 2、锚杆施工

①施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。

②暂停施工时，应将支护直抵开挖面。

初喷混凝

钢

筋

钢

筋

③锚杆简易台架应安置应稳妥。

④作业中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时，必须依次停止风、水、料的输送。

⑤对锚杆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。当险情危急时，应将人员撤出危险区。

⑥若已锚地段有较大变形或锚杆失效，立即在该地段增设加强锚杆，长度不小于原锚杆长度的1.5倍。

3、格栅钢架

①施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固，当险情危急时，应将人员撤出危险区。。

②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。

③钢架的安装作业时，作业人员之间应协调动作，在本排钢架未安装完毕，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、钢筋网片

①施工人员应经培训合格后上岗。焊工应持有特种工人作业证。

②焊工必须穿戴防护衣具。施工时焊工应站在木垫或其它绝缘垫上。

③焊机必须接地，以保证操作人员安全，对于焊接导线及焊钳接导线处，都应有可靠的绝缘接地。

④大量焊接时，焊接变压器不得超负荷，变压器升温不得超过60℃，为此，要特别注意遵守焊机暂载率规定，以免过分发热而损坏。

⑤钢筋的调直、切断所使用的机械设备必须指定专人操作。

⑥钢筋网的安装，作业人员之间应协调动作。