隧道支护施工过程控制手册

目 录1.概述12.施工工艺流程13.过程质量控制要点13.1超前支护13.2系统支护33.3支护作业质量控制要点及检测方法104.支护作业的安全控制要点124.1支护应符合下列规定124.2喷锚支护应采取防尘措施并符合下列规定1313支护施工过程控制手册1.概述本手册编制依据主要为：客运专线铁路隧道工程施工技术指南（TZ214-2005）;客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准（铁建设2005160号）；铁路隧道超前地质预报技术指南（铁建设2008105号）；铁路工程施工安全技术规程(上册)(TB10401.1-2003)。本手册适用于铁路隧道支护工程施工。2.施工工艺流程支护作业流程见下图1系统支护施工（锚杆、钢筋网、钢架）开 挖 后 初 喷 混 凝 土复 喷 混 凝 土 至 设 计 厚 度超 前 支 护（如 有）图1 支护作业施工工艺流程3.过程质量控制要点3.1超前支护超前支护的形式主要有管棚和超前小导管3.1.1管棚管棚是利用钢拱架，沿着开挖轮廓线，以较小的外插角，向开挖面前方打入钢管或钢插板，形成对开挖面前方围岩的顶支扩，管棚一般由钢管和钢架组成，并辅助锚杆和喷射混凝土。长度根据地质、机械没备及施工条件确定，长度一般为1040m，如需设置管棚段落过长，可分组设置。1）管棚适用范围管棚适用用于极破碎岩体如洞口堆积体、坍方体、砂土质地层、强膨胀性地层、裂隙发育岩体、断层破碎带等不良地质的施工。根据使用范围，可分为洞口管棚和洞内管棚两种。2)管棚施工要点（1）小直径管棚通常采用钻机成孔，大直径管棚可用夯管或顶管方式布设。（2）管棚环向间距3050cm，超浅埋地带可采用密排方式，一般沿隧道周边布设，外倾角15°，管棚开孔径向误差不应大于5cm。（3）控制钻机立轴方向，钻进中经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。（4）管棚采用热轧无缝钢管，壁厚不小于6mm，节长36m。接头宜采用丝扣连接，丝扣长度15cm，隧道纵向同一截面内接头数不大于50%，相邻钢管的接头应错开1米。（5）开孔管棚压注单液水泥浆，无孔管棚压注水泥砂浆，注浆初压应控制在0.51.0MPa以内，终压应控制在2.0 MPa以内。(6)洞内施做大管棚时除采用特殊工艺外一般设置扩大洞室。3.1.2超前小导管 超前小导管注浆是在开挖掘进前，先用喷射混凝土将开挖面和隧道一定范围内的地段封闭，然后隧道拱部轮廓线打人带孔的小导管，并向小导管内注浆浆液即由导管渗透到地层中，在隧道拱部形成固结体并加固围岩。1）超前小导管适用范围超前小导管支护一般用在施工断层及其影响带、浅埋地段和洞口附近。2）超前小导管施工要点（1）超前小导管支护参数根据地质条件，隧道断面大小及支护结构形式选用。（2）采用风钻或凿岩台车成孔，沿隧道周边布设，环向间距不大于40cm，外插角控制在1015°（3）钻孔至设计深度后，用吹管将碎渣吹出清空，防止孔位坍塌。（4）顶入加工好的钢花管，小导管周圈缝隙用塑胶泥封堵，并用面纱将孔口堵塞，喷射混凝土封闭工作面，孔口露出喷射混凝土面15cm。（5）连接注浆管路，进行压水试验，注浆压力控制在1.0 MPa以内，观察工作面及管路漏浆情况，并及时封堵。（6）根据地质情况采用单液水泥浆、超细水泥浆、水泥水玻璃，改性水玻璃或化学浆液。3.2系统支护系统支护的主要方法是素喷射混凝土、打设锚杆、网喷混凝土及钢架支护。3.2.1喷射混凝土（1）喷射混凝土作业前，应做好以下准备工作： 检查开挖断面净空尺寸。 清除松动岩块和墙脚岩砟、堆积物，并向料斗加水冲洗受喷面(当岩画受水容易潮解、泥化时，只能用高压风清扫)；应从顶部工作面往下清洁。设置控制喷射混凝土厚度的标志。 检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转，喷射机应具有良好的密封性能，输料连续、均匀，附属机具的技术条什应能满足喷射作业需要。 岩面如有渗漏水应予妥善处理。（2）喷射混凝土配合比设计必须同时满足混凝土性能和喷射混凝工作度(可喷性)要求，喷射混凝土配合比应通过试验确定，并应遵守下列原则： 水胶比：根据喷射混凝土强度由试验确定，宜控制在0.40.5之间； 用水量：根据混凝土坍落度要求确定(采用减水剂时可降低用水量)； 胶凝用量：根据水胶比和用水量计算确定，但不宜小于400mgm3； 砂率：应为4560； 和易性：喷射混凝土拌和物应无离析和泌水、粘聚性好；稀薄流喷射混凝土最适宜坍落度为812cm，稠密流喷射最适宜坍落度为1016；早期强度：按照回弹法测试混凝土抗压强度技术规程(JGJT 23)测试喷射混凝土早期强度时，其24h抗压强度应不低于10Mpa。（3）混凝土喷射作业可参照以下要求进行： 喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序自下而上； 次喷射度可根据喷射部位和设计厚度确定，且拱部不得超过10cn，边墙不得超过15； 喷嘴与岩面保持垂直，且距受喷面0.81.2m为宜； 喷混凝土时控制好风压和速凝剂掺量，减少同弹，喷射压力以控制在0.150.2MPa为宜； 分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝l h后再喷射，应先用风水清洗喷射表面； 对于较大的凹洼处，首先喷射填平； 喷射作业紧跟开挖作业面时，下一循环爆破应在喷射混凝土终凝3 h以后进行； 对有渗水和大面积潮湿的的岩面与喷混凝土不易粘结，为了增加粘结性，初喷在岩面上的混凝土可适当增加水泥用量。 （4）喷射混凝土养护应符合下列规定： 混凝土喷射终凝2 h后，应采用养护台架进行湿润养护，养护时间不得少于14d。黄土或其他土质隧道，以喷雾养护为宜，防止喷水过多软化下部土层； 隧道内环境气温低于5时，不得进行喷水养护。（5）喷射混凝土冬期施工应符合下列规定： 喷射作业区的气温不应低于5，在结冰的岩面卜，不得喷射混凝土；混合料进入喷射机料斗前温度不应低于5； 对液体速凝剂进行加热处理，温度不应低于10(最佳20)； 喷射混凝土强度末达到6 MPa前，不得受冻。3.2.2锚杆锚杆施工应符合现行锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB 30086)、铁路隧道喷锚构筑法技术规范(TB 10108)的有关规定。锚杆类型选择，应根据地质条件、使用要求及锚固特性，可选用中空注浆锚杆、树脂锚杆、自钻式锚杆、砂浆锚杆和摩擦型锚杆等。锚杆杆体半成品、成品的类型、规格、性能符合设计要求和国家有关现有技术标准的规定。锚杆按设计要求，在洞外加工：或由厂家直接提供，由运料车运至洞内。锚杆粘结剂的粘结强度、凝同时间、抗老化及抗侵蚀性能应满足设计要求，对环境无污染。水泥砂浆不应低于M20。（1）锚杆孔应符合下列条件： 钻孔机具应根据锚杆类型、规格及围岩情况选择； 应按设计要求定出位置，孔位允许偏差为±100； 应保持直线，应与其所在部位的围岩主要结构面垂直； 深度及直径应与杆体相匹配，锚杆杆体露出岩面长度不大于喷层厚度； 有水地段应先引出孔内的水或在附近另行钻孔； 对成孔困难的地段，应采用自钻式锚杆。 （2）锚杆安装应符合下列要求： 杆体插入锚杆孔时，应保持位置居中，插人深度应满足设计要求。 砂浆锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实，砂浆或水泥浆内可添加适量的微膨胀剂和速凝剂。 药包型锚杆、树脂锚杆应先检查药包和树脂卷质量，受潮或变质者不得使用。在杆体插入过程中应注意旋转，使粘结剂充分搅拌。 锚杆垫板应与孔口混凝土密贴，并随时检查锚杆头的变形情况，及时紧固垫板螺帽。锚杆垫板安装应在锚杆已经具有抗拔力情况下进行。 锚杆安设后不得随意敲击，其端部在填充砂浆终凝前不得悬挂重物。（3）普通水泥砂浆锚杆施工普通水泥砂浆锚杆主要设置在边墙部位，施工时采用锚杆台车或风钻钻锚杆孔，机械配合人工安装锚杆，水泥砂浆终凝后安设孔口垫板。普通水泥砂浆锚杆的施工应满足以下要求： 砂浆配合比(质量比)：水泥：砂：水宜为l：(11.5)：(0.450.5)，砂的粒径不宜大于3； 砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完； 注浆作业应遵循下列规定： 注浆开始或中途暂停超过30min时，应用水润滑注浆管路；注浆孔口压力不得大于0.4Mpa；注浆管应插至距孔底510处，随水泥砂浆的灌入缓慢均匀地拔出，随即迅速将杆体插入，杆体插入长度不得短于设计长度的95。若孔口无砂浆流山，应拔出杆体重新注浆。 （4）中空注浆锚杆的施工： 中空注浆锚杆主要设在开挖断面的拱部及围岩较差地段的拱墙，部分地段的超前支护也采用超前中空注浆锚杆。中牢注浆锚杆的施工应满足以下要求： 锚杆原材料应选用Q345钢材，公称壁厚应不小于5，杆体外径允许偏差、公称质量允许偏差及材料力学特性等应符合中空注浆式锚杆金属杆体及其附件的要求；其长度、直径应符合设计要求，锚杆杆体除锈；锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求，锚杆用的水泥浆或砂浆，其强度不低于C20；水泥用普通硅酸盐水泥，砂用细砂，粒径不大于2.5； 注浆作业应遵循下列规定：一般按单管达到设计注浆量作为结束标准，当注浆压力达到设计终压不少于20min，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆，并保证锚杆孔浆液注满；在综合检查判定注浆质量合格后，用专用螺帽将锚杆头封堵，以防浆液倒流管外。3.2.3钢筋网钢筋网材料一般采用Q235钢，钢筋材质、规格、性能满足设计要求。钢筋直径宜为612 ，网格边长尺寸宜采用150300，搭接长度应为12个网格边长。钢筋网使用前要除锈，在洞外分片制作，用汽车运至洞内。钢筋网铺设应符合下列要求： 钢筋网宜在初喷混凝土后铺挂，使其与喷射混凝土形成一体，底层喷射混凝土的厚度宜不小于4 cm； 砂土层地段应先铺挂钢筋网，沿环向压紧后再喷混凝土； 采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度不应小3 cm； 钢筋网可利用风钻气腿顶撑，以便贴近岩面，钢筋网应与锚杆或其他固定装置连接牢固，和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧； 喷射混凝土时，应调整喷头与受喷面的距离、喷射角度，以减少钢筋振动，降低回弹，并保证钢筋网喷混凝土保护层厚度不小于4； 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。3.2.4钢架钢架应在初喷混凝土后及时架设。钢架用钢材的规格、型号、材质满足设计要求和国家有关现有技术标准的规定。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，加工后必须进行试拼检查，严禁不合格品进场。钢架不宜在受力较大的拱顶及其他受力较大的部位分节。格栅钢架的主筋直径一般不小于18，且焊接应符合设计要求。钢架安装时，应严格控制其内轮廓尺寸，且预留沉降量，防止侵入衬砌净空。钢架与围岩间的间隙必须用喷混凝土充填密实；钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于4。钢架安装应符合下列条件：安装前应清除底脚的虚渣及杂物； 安装允许偏差：横向和高程为：±5cm，垂直度为±2°；各节钢架间应以螺栓连接，连接板应密切，连接板局部缝隙不超过2 mm； 沿钢架外缘每隔2m应用钢楔或混凝土预制块楔紧； 钢架之间一般用直径为22的钢筋采用焊接方式连接，环向间距符合设计要求。3.3支护作业质量控制要点及检测方法支护作业质量控制要点及检测方法见表1表1 支护作业质量控制要点及检测方法序号质量控制项目质量标准和要求检验方法1喷射混凝土原材料符合施工质量验收标准要求按批试验检测验收2喷射混凝土施工配合比测定砂、石含水串，确定施工配合比砂、石含水率试验3喷射混凝土厚度按设计厚度施工。平均厚度不小于设计厚度；检查点的80及以上大干设汁厚度；最小厚度不小于设计厚度的2/3。每个断面自拱顶每3 m设立一个检查点尺量检查控制喷层厚度的钢筋头和锚杆4超挖处理隧道超挖部分喷射混凝土与周边补平，个别严重超挖处挂钢筋网分层补喷观察5断面测量初期支护后每10 m测量一个断面复核，保证二衬厚度不小于设计值自动断面仪测量6喷射混凝土施工喷射分段进行，喷射顺序自下而上，分段长度不大于6 m；分层喷射时，后一层喷射在前一层混凝土终凝时进行，终凝时间不大于10min。一次最大喷射厚度：拱部为10cm，边墙为15 cm尺量7喷射混凝土与岩面粘结粘结密实锤击检验8喷射混凝土坍落度符合设计配合比要求，一般813 cm，偏差不大于士2 cm坍落度试验9初期支护表面质量表而平整，无空鼓、裂缝、松酥，个别松散部位凿除补喷，并用混凝土或砂浆对基面找平处理。平整度允许偏差：侧壁5 cm、拱部72m直尺检查平整度10喷射混凝土强度28 d强度满足设计要求标准养护试件抗压试验11锚杆原材料满足钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的规定和设汁要求，抗拉力不小于180 kN产品合格证、出厂检验报告以及屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验12锚杆数量符合设计要求，围岩较差时适当增加现场计数13锚杆水泥砂浆施工符合设计要求，不低于M20，保证锚杆钢筋保护层不小于8 mm配合比设计、砂浆强度试验14锚杆安装锚杆孔的深度应大于锚杆长度10；锚杆孔距偏差为：±15cm；锚杆长度符合设计要求插入长度不小于设计长度的95现场尺量15钢筋网原材料符合低碳钢热轧圆盘条的规定和设计要求按批试验检验16钢网施工：钢筋网在岩面喷射一层混凝上后铺挂，混凝土厚度小于4，与锚杆或其他固定装置连接牢固，钢筋网混凝土保护层厚度不小于3；钢筋网搭接采取焊接方式，搭接长度不小于15尺量17钢架原材料符合碳素结构钢、热轧普通工字钢等的规定和设计要求按批进行屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验等相关试验18钢架的加工符合设计要求尺量19钢架的施工符合设计要求，允许偏差如下：(1)钢架间距允许偏差为±100；(2)钢架横向允许偏差为+50；(3)高程偏差允许偏差为±50；(4)垂直度偏差允许偏差为±2º；(5)钢架保护层厚度允许偏差为5，不得小于40；同时不得侵入二次衬砌断面。仪器测量和尺量20超前小导管原材料符合没计要求，直径一般为42按批进行屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验21超前小导管纵向搭接长度符合设汁要求，一般为lm尺量22超前小导管注浆浆液配合比符合设汁要求，一般重量比l：1配合比选定试验23超前小导管注浆符合设计要求，注浆必须饱满，注浆压力一般为0.51Mpa观察并记录注浆量和往浆压力24超前小导管方向角、孔口距、孔深符合设计要求，一般外插角宜小于10，孔口间距40cm，孔深不小于3.5m，允许偏差：方向角2º、孔距±50mm、孔深（+50，0）仪器测量、尺量4.支护作业的安全控制要点4.1支护应符合下列规定1根据围岩稳定情况采取有效支护。2施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期的检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固。3构件支撑的立柱不得置于虚砟和活动石块上。在软弱围岩地段，立柱底面应加设垫板或垫梁。4暂停施工时，应将支护直抵开挖面。5正洞与辅助坑道的连接处，应加强支护。4.2喷锚支护应采取防尘措施并符合下列规定1、在砟堆上作业时，应避免踩踏活动的岩块。2、在梯、架上作业时，安置应稳妥，应有专人监护。3、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、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、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。6、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。当险情危急时，应将人员撤出危险区。超前锚杆或超前小导管支护时，应有防护措施。