超前支护及初期支护施工

超前支护及初期支护施工隧道初期支护必须紧随开挖面及时按照设计标准施做，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松弛剥落。

根据本标段所处区域的不同，暗洞设计分别采取不同的具有针对性的隧道支护参数，分为一般地段和洞口段、下穿浅埋冲沟地带等。

施工顺序：开挖后初喷混凝土→系统支护（系统锚杆、钢筋网、钢架）施工→复喷混凝土至设计厚度→进入下一循环。

支护参数：喷射混凝土采用C25、C30网喷混凝土；系统锚杆拱部采用Φ22组合中空锚杆、边墙Φ22mm砂浆锚杆，拱墙分界以拱部140°划分；钢筋网为φ6.5、φ8；钢架采用格栅钢架、型钢钢架，型钢为I18～I25a类型。

主要工艺：钢架、钢筋网和锚杆由洞外钢构件厂加工，经检验合格后，人工配合机械安装钢架、挂设钢筋网、风动凿岩机施作系统锚杆；喷射混凝土采用湿喷工艺，配备机械手进行喷混凝土作业。

1、喷射混凝土本标段隧道初期支护喷射混凝土全部采用湿喷工艺。

喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产，混凝土搅拌车运输至洞内。

喷混凝土料用湿喷射机压送到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后，湿喷机喷射。

施工工艺流程见下页“喷射砼施工程序图”。

1）喷射前准备工作（1）查受喷面轮廓尺寸，并修整，使之符合设计要求，松散清除干净；（2）用高压风或水清洗喷面；（3）备好工作平台，防护用具；（4）根据喷射量添加速凝剂，并转动计量泵转盘调节好速凝剂的用量；（5）接好电源及风管、喷管、速凝剂管等；（6）检查喷射机的转子、振动器、计量泵及安全阀、压力表是否完好，并进行试运转；（7）向喷射机的料斗加入约半料斗砂浆（水泥：砂：水-1：3.5:0.45），开动主电机将砂浆转入转子腔和气料混合仓。

1） 喷射作业 （1）操作顺序打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

（2）开机后注意观察风压，起始风压达到0.5MPa ，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。

一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa ，拱部0.4～0.65MPa 。

（3）混凝土拌和要充分，直径大于15mm 的粗骨料及时清除。

（4）喷嘴与受喷面尽量垂直，两者的距离一般为 1.5～2.0m ，对挂有钢筋网的受喷面，喷嘴略倾斜，距离也相减少。

（5）喷嘴均匀地按螺旋轨迹，分区段（一般不超过6m ），自下而上，一圈压半圈，缓慢移动，每圈直径约20cm 。

若受喷面不平，先喷凹坑找平。

（6）喷射作业在工作平台上进行，有条件时，把喷嘴固定在机械手上。

（7）停机前，把喷射料斗中的混凝土全部喷完，并严格按以下顺序关机：关主电机、振动器、关速凝剂计量泵、关主风阀；利用计量泵加水清洗速凝剂管路；再将喷嘴离开受喷面，依次打开主风阀、计量泵电机、主电机，向料斗中加水清洗气料混合仓、混凝土管道，最后关主电机、关主风阀、计量泵、停风。

喷射砼施工程序图受喷面隧道锚喷机械作业流水线（8）清理喷射机表面的混凝土。

2、锚杆（中空、砂浆锚杆）1）砂浆锚杆钻孔使用锚杆台车，YT-28凿岩机、煤电钻钻眼；锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。

按设计要求钻凿锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，用注浆泵注浆，然后将加工好的杆体打入孔内，并将锚杆与钢筋网联为整体。

隧道锚喷机械作业顺序砂浆锚杆施工工艺框图见下图。

砂浆锚杆施工工艺框图施工工艺说明:（1）钻孔：采用锚杆台车或风枪。

孔位偏差不大于10mm，孔深偏差不大于50mm，采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工，钻头直径大于锚杆直径15mm。

（2）安装：系统锚杆在围岩开挖和初喷混凝土后打设，钻孔时确保孔口岩面平整，使岩面与钻孔方向垂直，局部随机锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向方向相反，其与滑动面的交角大于45°，间距1.0～1.5m，梅花形布置。

锚杆注浆后，在砂浆凝固前，不敲击、碰撞和拉拔。

（3）质量检查：注浆密实度试验：选取与现场锚杆直径和长度、锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管，采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆，并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7天后检查其密实度。

（4）拉拔力试验：每300根锚杆中抽查3根进行拉拔试验。

砂浆锚杆养护28天后，安装拉拔设备，逐级加载至锚杆拔出或拉断为止，拉力方向与锚杆轴线一致。

2）中空注浆锚杆中空注浆锚杆施工钻孔使用锚杆钻机或YT-28风动凿岩机和煤电钻钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直，钻孔直径φ42mm，钻孔深度大于锚杆设计长度10cm。

见下图“中空注浆锚杆工艺框图”。

（1）钻孔：按设计位置沿拱部开挖轮廓上标出锚杆位置；用锚杆钻机或风枪钻孔，钻至设计深度后，用水或高压风清孔，经检查后进行锚杆安设。

（2）锚杆安装：中空锚杆按设计要求在厂家定做，使用前先检查锚杆孔中有无异物堵塞，如有异物清理干净，用风枪将锚杆送入孔内，锚杆的外露长度10～15cm，然后安装孔口帽（止浆塞）。

（3）注浆准备：为了保证连续不间断注浆，注浆前认真检查注浆泵的状况是否良好，配件是否备齐；检查制浆的原材料是否备齐，质量是否合格。

浆液采用水泥浆，检查无问题后开始注浆。

（4）注浆作业：迅速将锚杆、注浆管及注浆泵用快速接头连接好。

开动注浆泵注浆，直至浆液从孔口周边溢出或压力表达到设计压力值为止。

每根锚杆注浆必须连续注满。

一根锚杆完成后，迅速卸下注浆软管和锚杆接头，清洗后移至下一根锚杆使用。

注浆过程中，每次移位前及时清洗快速接头，以保证注浆连续进行。

浆液严格按配合比配制，并随配随用，以免浆液在注浆管、注浆泵中凝结。

注浆过程中若出现堵管现象，及时清理锚杆、注浆软管和注浆泵；当注浆泵的压力表显示有压力，则卸压后再拆接头进行处理。

为保证注浆效果，严格控制注浆压力，橡胶止浆塞打入孔口不小于30cm，而且要待排完气之后立即用快凝水泥砂浆封闭止浆塞以外的钻孔。

3、钢筋网钢筋网沿拱墙铺设，钢筋网的铺设在初喷和系统锚杆施作后安设。

钢筋网固定在锚杆末端，钢筋类型及网格间距按设计施作。

钢筋网必须安装顺直，随被支护岩面的实际起伏状铺设，与被支护岩面间隙约3cm，钢筋网与钢筋网连接处、钢筋网与锚杆连接处点焊在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。

钢筋网在加工厂加工成片，在洞内再焊接起来形成整体。

钢筋网加工允许偏差：间距±10mm，搭接长度±15mm；表面保护层厚度不小于20mm，不允许将锚杆、钢筋头外露。

4、钢架（格栅、型钢）制安本标段隧道采用型钢钢架加强初期支护。

（1）加工型钢钢架加工时首先根据各单位长度下好料，然后在车间工装台上弯制。

钢架的焊接在胎模内焊接，控制变形。

按设计加工好各单元钢架后，组织试拼，检查钢架尺寸及轮廓是否合格。

加工允许误差：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm，平面翘曲小于±2cm，接头连接要求同类之间可以互换。

结构试验时，在工作台上将钢架拼装成环。

外侧焊油顶座，采用油顶按设计荷载加压。

使用钢筋力计及收敛仪量测钢架内力和变形情况。

（2）钢架的安装钢架在初喷混凝土后安设。

确保钢架外缘有足够的混凝土保护层厚度，在安设过程中当钢架和围岩间有空隙时，设垫块。

定位筋一端与钢架点焊在一起，另一端锚入围岩中，当钢架架设处有锚杆时，尽量利用锚杆定位。

钢架根部加设径向锁脚锚杆，防止下沉。

（3）钢架安装标准钢架安设前检查掌子面开挖净空，并挖除钢架底脚处虚碴，决不允许用虚碴填在超挖拱脚底部，垫方木或型钢进行高差调整，开挖尺寸允许误差±5cm。

钢架落底接长在单边交错进行。

每次单边接长钢架1～3排。

在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射混凝土。

接长钢架和上部通过垫板用螺栓牢固准确连接。

焊接两榀之间的连接钢筋。

5、锁脚锚管锁脚锚管用φ42钢管加工成长3.5m，前端成锥形，尾端焊箍，管壁周围每隔15cm交错，孔眼直径8mm，尾端1m不钻孔。

采用YT-28风动凿岩机在拱脚位置钻孔，钻孔成型后，安装导管，加设止浆塞，用注浆泵注水泥浆。

注浆压力0.6～1.0Mpa，难注地段最多1.5Mpa，浆液配合比按设计要求和地质情况，现场试验确定。

6、管棚隧道进、出口地段及浅埋段竖井进洞处岩体较破碎、埋深浅，为确保进洞安全，均需采用大管棚超前支护加固地层，大管棚施工方案如下：1）施工导向墙在洞口明暗交界处施工混凝土套拱作为大管棚导向墙，内设型钢钢架，按设计管棚位置埋设导向管并与钢架焊接。

套拱采用型钢钢架支设钢模板浇筑。

2）搭设脚手架砼达一定强度后，在洞口搭设脚手架，钻机就位对中后固定，然后开始钻孔，钻孔过程中由专人测定钻孔精度，确保孔位准确。

3）钻孔与顶管利用管棚钻机作为钻孔机械，钻机按预埋的导向管就位。

施钻深孔时，钻机大臂顶紧在掌子面上，当第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20～30cm时停止钻进，接长第二根钻杆，用联接套把两根钻杆连接牢固，又重新钻孔，直至钻孔达到要求深度（比管棚长0.5m以上）后，按同样方法拆卸钻杆。

用钻机将大管棚逐节顶入孔内，连接管路并密封孔口，进行压水检查达到要求后，进行注浆。

4）大管棚注浆根据设计压注水泥砂浆，进行围岩加固。

注浆参数符合设计要求。

管棚施工见下页图。

5）保证施工工艺的技术措施（1）施工前根据设计洞门的里程和标高刷好洞门仰坡，如果边仰坡石质不良或为土质时，根据地质情况用水平锚杆、挂网、喷砼加固，保证其稳定。

（2）设置两榀临时钢支撑工字梁拱架，焊好纵向连接，并注意预留保护层。

（3）在两榀钢拱架上，按管棚设计位置（间距和水平标高、仰角），准确的焊上套管，套管外端焊一个法兰盘，用来平衡钻孔和压浆的后座力，里面一端用胶纸封口，以防砂浆流入。

导管的导向直接影响管棚的质量，必须严格按设计安装、焊牢。

（4）导管全部焊好后即可灌注套拱砼，边墙部分不影响管棚施工，可以在洞身开挖后一并施作。

（5）钻孔时随时检查孔眼的方向与仰角，以免超过误差限度。

钻眼达到设计长度后，检查管内钻碴是否冲洗干净，否则再用较小钻头加高压水在管内钻除余碴。

（6）压浆时注意将压浆管伸入孔底，保证压浆饱满。

待水泥砂浆达到70%设计强度即可进行洞身拱部开挖。

7、超前小导管大管棚施工工艺流程图1）超前小导管加工超前小导管采用φ42/φ50无缝钢管制作，管身预留止浆段不小于0.3cm，导管加工在现场专业车间进行，其注浆孔采用钻床成孔，先将导管一端做成尖形，另一端加焊ф6管箍，并经质量人员检验合格方可交付使用。

2）钻孔、插入小导管小导管钻孔前，先进行孔位测量放样，做到位置准确，钻孔严格按放样进行，孔位外插角度符合设计要求，避免造成串孔，影响注浆效果。

钻孔完成后，先用高压风（或水）清孔，然后进行注浆。

3）注浆根据设计采用压注水泥砂浆进行围岩加固，必要时在施工中对富水地段采用水泥-水玻璃双液浆进行围岩加固。