隧道支护施工

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隧道支护施工

本标段隧道支护包括加强支护、初期支护及临时支护。其中加强支护包括水平超前钢花桩、超前水平锚杆、大管棚、钢架及锁脚锚杆;系统支护包括喷砼、钢筋网及系统锚杆;临时支护包括喷砼、钢筋网、水平和侧壁锚杆及工字钢架。

1、长管棚施工

进洞辅助施工措施的好坏、强弱是本项工程成败的关键。长管棚是对付隧道不良地质的有效手段,适合特殊困难地带,如极破碎岩体、塌方体、岩堆体等地段。当然在堆积碎石土中因块状碎石含量较多,管棚施工相对来说有一定的难度,容易造成管棚偏位,施工时注意以下方面:做套拱时尽量少破坏坡脚,避免引起边坡失稳,管棚的长度要求拱腰侧的第一根深入坚硬围岩3米,由于围岩松散,施工时要求钻进速度不应冒进,减低转速,防止钻杆在外力作用下偏位。遇到孤石更应减速,不得强行对钻杆施加压力。下管时遇到塌空现象较严重时,可先注浆固化,再钻进,反复多次。

(1)大管棚设计

本线在隧道进出口明暗交界处设计超前大管棚。

设计参数:

①导向钢管规格:φ127×4mm;长管棚:φ108×6mm.

②管距:环向间距50cm;

③倾角:外插角1°~2°,可根据实际情况作调整;

④注浆材料:1:1水泥浆,水玻璃;

⑤设置范围:拱部121度15分40秒范围;

⑥长度:16,28m。

(2)大管棚施工

a、搭钻孔平台安装钻机

为方便钻机施工,明洞拱部土质开挖采用环形开挖,拱部核心土高度留至暗洞开挖外轮廓线下1.0m,以核心土为钻机基本平台,搭设脚手架调整钻机高度。钻孔从拱顶向两侧间隔钻孔,两台钻机同时作业,钻孔由高孔位向低孔位进行随着孔位高度的降低,降低核心土平台高度。

平台支撑于稳固的地基上,脚手架连接要牢固、稳定,防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。

钻机定位:钻机要求与已设定好的孔口管方向平行,必须精确核定钻机位置。用经全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

b、钻孔

①为了便于安装钢管,钻头直径采用φ127mm。

②岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时,需补注浆后再钻进。

③钻机开钻时,低速低压,待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

④钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的状态判断成孔质量,及时处理钻进过程中出现的事故。

⑤钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

⑥认真作好钻进过程的原始记录,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述,作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料,从而指导洞身开挖。

c、清孔验孔

⑴用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔,清除浮渣,确保孔径、孔深符合要求,防止堵孔。

⑵用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

⑶用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

d、安装管棚钢管

①钢管在专用的管床上加工好丝扣,管节长度为3m,6m两种,导管四周钻设孔径10~16mm注浆孔(靠孔口4.5m处的棚管不钻孔),孔间距15~20cm,呈梅花型布置。管头焊成圆锥形,便于入孔。

②棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺,即先钻大于棚管直径的引导孔Φ127 mm,然后用装载机在人工配合下顶进钢管。

③接长钢管应满足受力要求,相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1m。

e、注浆

每完成一根钢管的下管后,即根据设计压注浆液,压浆结束后,用管塞及时封堵管口,防止跑浆。注浆采用注浆泵分段注浆。浆液及凝胶时间控制:注浆前先进行注浆现场试验,通过现场试验按实际情

况确定注浆参数考虑到岩层阻力,注浆压力取初压0.5~1.0Mpa,终压2.0MPa。施工时,注浆压力按分级升压法控制。连接注浆管路后,利用注浆泵先压水检查管路是否漏水,设备状态是否正常,而后再做压水试验。

清孔后进行注浆。达到结束标准后,停止注浆,随即卸下注浆混合器及注浆系统,并用清水清洗管内浆液,然后用水泥砂浆紧密填充,以增强管棚的钢度和强度。

结束标准:以最终注浆量和达到预定压力时的持续时间两个指标表示。一般情况是:注浆压力达到设计终压;稳定约20min即可结束。注浆时先灌注“单”号孔,再灌注“双”号孔。

f、施工控制要点

○1管棚施工前的工作面封闭,不仅可稳定工作室,也是止浆层,喷射混凝土要厚度要满足要求,其误差小于5cm。孔内止浆施工难度较大,选择责任心强、经验丰富的专人负责施作。

○2管棚施工精度要求极高,不仅应测量放样标注孔位,其允许误差小于1.0cm;就位后的钻机应以钻杆前后端的坐标测定,前后端三维坐标点测定误差应小于0.5cm。并对每个孔进行编号。

③严格控制钻孔平面位置,管棚不得侵入隧道开挖线内,相邻的钢管不得相撞和立交。经常量测孔的斜度,发现误差超限及时纠正,至终孔仍超限者应封孔,原位重钻。

④孔内钻孔的精度因钻具自重及地层阻力,不可避免地产生钻孔下沉或偏斜。施工中除预留钻孔下沉高度外,钻孔中应根据地层变化情况进行钻进速度和旋转速度的调整,以减少钻孔误差,成孔后的

钻孔应及时进行质量检查,不合格者应套钻清孔。

超前大管棚施工工艺流程图

⑤在推管过程中应使钢管方向与钻孔方向一致,以防钢管偏斜导致推管困难。

⑥管棚钻进完成一孔,立即注浆一孔。

2水平超前钢花管

本标段隧道Ⅴ级围岩地段采用水平超前钢花桩支护,长度为

3.5m-

4.5m。钢花管采用ِ42热轧无缝钢管,纵向搭接长度不小于1m,方向与线路中线成12°外插角,在开挖作业前先行施工,配用水泥浆

液注浆加固,水平超前钢花桩施工工艺见图

(1)施工顺序:测量放线定位→钻孔→导管安装→注浆→注浆结束→下一根导管施工。采用液压钻机钻孔,用钻杆套筒将小导管顶入,注浆泵注水泥浆。

(2)测量放样:按设计要求, 在掌子面上准确画出本循环需施设的小导管孔位。

(3)钻孔:采用风钻按设计要求钻孔。

(4)钢管加工及施工:将前端加工成尖锥状, 尾部焊ِ6加肋筋。除尾部1m外, 管壁四周钻ِΦ8的压浆孔, 以便向围岩内压注浆液。用台车钻杆钻孔, 再将钻杆换成特殊钎尾, 将导管贯入孔中。钢管插入及孔口密封处理: 钢管由专用顶头顶进, 顶进钻孔长度≮90%管长。钢管末端除焊上挡圈外, 再用胶泥麻筋缠箍成楔形, 以便钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。钢管尾端外露足够长度, 并与钢支撑焊接在一起。钢管顶进时, 注意保护管口不受损变形, 以便与注浆管路连接。

(5)钢花管注浆:注浆材料采用水泥砂浆,按设计要求配制浆液,注浆采用电动注浆机压注,注浆压力为0.5~1.5MPa,注浆参数根据现场试验予以调整。注浆结束标准以设计注浆量与设计注浆压力控制,当单孔注浆正常进行无渗漏现象,注浆终压达到设计终压,注浆量达到设计量后,或虽未达到设计终压而达到了设计浆量,即可结束