隧道超前及初期支护施工工艺

隧道超前及初期支护施工工艺在不同的开挖方法下，支护参数不同，主要支护的施工方法相同。

洞身支护施工工序流程为：开挖后初喷砼→系统支护（系统锚杆、钢筋网、钢架）施工→复喷砼至设计厚度→辅助支护措施（超前大管棚、超前锚杆、超前小导管注浆）。

1）喷射混凝土施工工艺开挖后找顶、撬帮完成立即进行初喷砼封闭围岩，充分发挥围岩的自稳能力。

在地下水不发育地段，喷砼采用湿喷机进行作业。

湿喷混凝土施工工艺流程见“湿喷混凝土工艺流程图”。

喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产，混凝土搅拌车运输，湿喷机喷射，重点控制隧道采用20m3/h 的湿喷机喷混凝土。

2）砂浆锚杆施工工艺系统支护采用的砂浆锚杆主要设置在拱墙部位，施工时采用锚杆台车或风钻钻孔，机械配合人工安装锚杆，水泥砂浆终凝后安设孔口垫板。

施工工艺见下图“砂浆锚杆施工工艺流程图”。

质量检查合格断面检查 压力风清理基面断面整修埋设检测标识桩 喷射混凝土喷射机就位混凝土养护 预拌喷射砼不合格不合格合格湿喷混凝土施工工艺框图3）正反循环注浆锚杆施工工艺1、锚杆安装⑴ 钻孔前检查锚杆是否中空，钻头水孔是否有异物堵塞，若有应清理干净，保证杆体与钻头通畅。

⑵ 连接钻头钻杆，连接钻机和钻杆。

由于在破碎岩层中钻进，钻头的水孔易堵塞，因此在钻进过程中，应放慢钻进速度，多回转，少冲击，若在钻孔中有水孔堵塞现象，应后撤钻杆50cm ，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢钻进，直至设计深度。

⑶ 钻到设计深度后，要用水或高压风洗孔，检查钻头水孔是否畅通，确认畅通后将钻机连接套从锚杆上卸下，要求锚杆外露孔口长度10~15cm 。

⑷ 若锚杆需加长时，用钻杆连接套连接已施作锚杆和另一根锚杆，继续钻进，直到要求深度。

⑸ 钻孔完成后，用钢管将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm 左右，同时安装锚杆垫板及螺母，但此时不宜上紧。

布设孔位钻 孔清 孔 灌砂浆 砂浆拌制机具调试锚杆入孔锚杆加工 安设垫板灌浆密实度试验砂浆锚杆施工工艺框图中空注浆锚杆施工工艺流程见下图(1) 注浆采用锚杆注浆泵反循环注浆工艺，注浆前应先检查注浆泵及其零件是否齐备和正常，严格按操作程序作业。

⑵ 检查水泥、砂的粒径、比例、温度等是否符合规定，浆液严格按设计配合比配制。

⑶ 用水或风再次检查锚孔是否畅通，孔口返水或风即可。

迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。

⑷ 开动注浆泵，整个注浆过程要连接灌注，不得停顿，必须一次完成，观察当浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。

若注浆过程中出现堵管现象，应及时清理锚杆，注浆管及泵，此时若压力表显示有压力，应反转电机1~2秒卸压，方可卸下各接头。

⑸ 当完成一根锚杆的注浆后，应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装到另一根锚杆，继续注浆；若停泵时间较长，应放掉泵及管中余浆，以免堵孔。

⑹ 注浆过程中，要及时清洗接头，以保证注浆过程的连续性，完成整个注浆后，应及时清洗及保养泵。

⑺ 在注浆达到初始设计强度后，上紧螺母及垫板。

3、注意事项清洗整理标出锚杆位置钻 孔检查锚杆 安装锚杆体、止浆塞和垫板 注 浆 封 口制 浆备 料⑴ 在钻孔过程中，为保证钻孔顺直，保证锚固安装质量，应使用十字钻头（Cross cut bit ）或纽扣钻头（Botton bit ）,不宜使用一字钻头。

⑵ 为保证注浆效果，止浆塞打入孔口应不小于10cm ，而且待排完气后应立即用快凝水泥砂浆封闭止浆塞以外的孔隙，以保证注浆压力及效果。

⑶ 采用纯水泥浆，建议水灰比（w/c ）在0.5:1。

4）钢架施工工艺 （1）工艺流程钢架具体施工工艺流程见下图“钢架施工工艺流程图”。

（2）施工方法 ①制作钢架按设计尺寸在洞外下料分节焊接制作，制作时严格按设计图纸进行，保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节两端均焊连接板，节点间通过连接板用螺栓连接牢靠，加工后进行试拼检查，严禁不合格品进场。

②安装钢架按设计要求安装，安装尺寸允许偏差：垂直度±2°，横向和高程为±5cm 。

钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm 。

拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。

安装后利用锁脚锚杆定位。

超挖较大欠挖处理前期准备，钢拱架、钢筋加工测量定位 断面检查 不合格钢架架立就位 锚杆锁定、系统锚杆施作 设置纵向连接钢筋、安设钢筋网喷混凝土设计厚度结束注浆泵等设备就位合格钢架施工工艺流程图初喷混凝土施工 洞外试拼钢架时,拱背喷填同级混凝土,以使支护与围岩密贴,控制其变形的进一步发展。

两排钢架间用钢筋拉杆纵向连接牢固，间距严格安设计要求施做，以便形成整体受力结构。

6）钢筋网铺设钢筋须经试验合格，使用前进行除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于1~2个网格。

，贴近岩面铺设并与锚杆和钢架焊接牢固。

钢筋网焊接在钢架靠近岩面一侧，以确保整体结构受力。

喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和控制风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。

7）、超前小导管施工作业流程图施工准备测量定位钻孔作业清孔钻孔验收下管、封堵孔孔口喷混凝土封堵工作面连接、调试注浆管路注浆作业注浆效果分析管尾与钢架焊连结束原材料进场检验浆液配比设计注浆试验注浆试验调整注浆参数小导管制备不合格合格满足要求不能满足要求（1）、施工工艺及方法①、测量放线技术室按照设计尺寸在掌子面绘出开挖轮廓线，并在开挖轮廓线上按设计间距定出小导管中心位置，标出钻杆方向。

超前小导管正面设计图②、钻孔小导管钻孔采用TY28手风钻造孔。

钻孔时采用普通钻杆，钻头采用直径Φ50钎头，以满足成孔后孔径大于钢管直径3～5mm的要求。

钻孔时严格按定出的孔位进行，施钻过程中及时观察钻杆方向及外插角度，当发现方向及外插角偏差较大时应予以调整。

以保证钻孔按设计要求完成，小导管能起到预期的支护效果。

成孔后其钻孔长度应比设计深10cm。

③、小导管制作及安装超前小导管采用壁厚3.5mm，外径42mm的热轧无缝钢管制成。

并在小导管前部钻注浆孔，孔径6~8mm，孔间距10~20cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，尾部留长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段。

小导管的加工在钢筋加工场完成。

加工完成后由质检工程师组织验收，并由试验室标识合格。

小导管安装在现场由锤击打入或钻机顶入，要求顶入长度不小于设计长度的95%。

小导管安装完成后及时用高压风将钢管内的砂石吹干净，并用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。

小导管安装完成后及时报质检工程师和监理检查签认。

④、注浆小导管注浆采用水泥浆液，其施工配合比为1：1(重量比)，根据隧道内围岩情况，注浆时取压力为0.5～1.0Mpa 。

注浆过程中及时观察掌子面围岩情况，并根据吸浆量及压力上升情况，当两者之一达到设计规定时可结束注浆作业。

水泥浆液采用专用的浆液拌制机在现场拌制，拌制时用磅称对水泥及用水量进行称量控制。

当一盘浆液拌制好后即可将其引流至事先准备好的盛浆容器内，而浆液拌制机可继续拌制浆液，以满足注浆连续性的需要。

注浆采用ZYB70/80D 型双浆液注浆机，注浆时必须连续进行。

当出现有串孔和漏浆现象发生时，可采用间隔一段时间后再行补注的方式进行。

为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆(每次3～5根)。

注浆时遵循从下到上，从无水至有水的原则进行。

⑤、超前锚杆施工作业流程图 超前锚杆施工作业见下图（下一页）。

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。

它主要适用于围岩应力较小，地下水较少、岩体软弱较破碎，开挖面有可能坍塌的隧道中，一般应和钢架配合使用。

施工测量锚杆风钻钻清孔验孔 注浆 插入锚固定锚孔口处验收结注浆准备 加工锚杆合合格补孔不合不合(2)超前小导管技术要点②①、小导管钻孔前应按设计要求进行精确定位，以防止穿孔或交叉。

②、小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。

③、隧道的开挖长度应小于小导管的注浆长度，预留部分作为下一次循环的止浆墙。

④、注浆前应进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆(每次3～5根)。

⑤、注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时可结束注浆。

⑥、注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。

做好注浆记录，以便分析注浆效果。

(3)、超前锚杆技术要点①、超前锚杆一般采用砂浆锚杆，也可采用组合中空锚杆，砂浆锚杆体用螺纹钢筋加工，将钢筋头部加工成扁铲形或尖锥形。

②、钻孔：用凿岩机或凿岩台车引孔，钻孔时应控制用水量，以防塌孔。

钻孔应保证设计的位置和锚杆外插角。

③、注浆：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，将拌和好的砂浆装入注浆器并充满管路，并将注浆管插入到管口离孔底10cm。

开进风阀门，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。

④、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。

8）大管棚施工工艺（１）、管棚设计参数：①.钢管规格：热轧无缝钢管∅108mm, 壁厚6mm，节长4m、6m。

②.管距：环向间距中至中为50cm。

③.外插角：钢管轴线与衬砌外缘线夹角1～3°。

④.钢管施工误差：径向不大于15cm。

⑤.钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm。

隧道纵向同一断面处的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少需错开1m。

⑥.管棚长度 L（不包括套拱段）须根据具体情况选择，一般小于40m。

（２）、管棚施工：①.配备电动油压钻机2～3台，用以钻孔及推进钢管。

②.采用C25混凝土套拱作为管棚导向墙，套拱内埋设3榀工18型钢，工字钢与管棚钢管焊成整体。

③.管棚的钢管：偶数号孔采用无缝钢管，奇数号孔采用注浆钢花管，钢花管浆液渗滤孔布置如图所示（钢花管由无缝钢管加工而成）。

④.管棚应按设计位置施工，钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根长钢管。

管棚施工顺序为自下而上。

拱部管棚施工前必须架设拱部管棚施工平台。

管棚施作时应先钻设钢花管，注浆凝固后再钻设无孔钢管。

在无孔钢管的钻孔过程中应检查钢花管的注浆质量，当注浆质量达到要求时，再安装无孔钢管，并注浆使管周浆液饱满；当注浆质量达不到要求时，则安装钢花管并进行补充注浆。

⑤.为保证钻孔方向准确，应运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，当偏斜度较大时应及时纠正。

各钻孔均应做好施工记录。

⑥.套拱基底承载力应大于0.3MPa。

（３）、管棚注浆：①.注浆机械：注浆泵2~3台。