隧道超前及初期支护施工工艺
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初期支护施工安全技术措施1、领工员、技术员对支护的工作状态进行定期和不定期的检查,在不良地质地段应指派专人跟班检查,当发觉支护变形或损坏时,应马上修整加固。
2、构件支撑的立柱不得置于虚碴和活动石块上,在脆弱围岩地段,立柱底面应加设垫板或混凝土垫块。
暂停施工时”应将支护直抵开挖面,确保平安。
3、隧道支护施工作业面用电符合临时用电的要求,其照明应满意平安作业的需要。
4、隧道支护每项工序施工前均应对作业面进行检查,清除松动的岩石和喷射混凝土块。
隧道支护必需按初喷→架设钢架(钢筋网)、复喷→锚杆的程序施工。
5、在爆破、找顶后,应马上初喷混凝土封闭围岩。
隧道支护施工质量必需达到有关标准规定的要求。
超前支护应在完成开挖工作面的加固后进行,每循环之间应有足够的搭接长度并与初期支护有效连接。
6、施工作业台架应坚固牢靠,临边应设置平安防护栏杆,平安网和上下平安步梯,阅历收合格后方可使用。
7、预注浆必需安装流量计和压力表,严禁注浆压力超过注浆管和止浆设施的最大额定值。
注浆管接头应连接坚固,防止爆管伤人。
8、预注浆过程中应支配专人对其影响范围内的围岩和结构进行观看和量测,防止因注浆压力过大而引起围岩失稳和结构损坏。
9、采纳预注浆加固围岩或止水,每循环结束后应实行超前探孔或取芯等手段检查注浆效果,达到要求后方可进入下道工序施工。
10、喷射混凝土作业前应清除工作面松动的岩石,确认作业区无塌方、落石等危急源存在。
11、喷射混凝土作业人员应佩戴防尘口罩、防护眼镜等防护用具,并避开直接接触液体速凝剂,不慎接触后应马上用清水冲洗。
12、非施工人员不得进入正在进行喷射混凝土的作业区,施工中喷嘴前严禁站人。
喷射混凝土作业中如发生输料管路堵塞或爆裂时,必需依次停止投料、送水和供风。
13、锚杆的设置应沿隧道轮廓法线方向,倾斜岩层应与岩面或围岩主要节理面垂直。
锚杆施工时应依据锚杆设置及围岩实际状况准时调整锚孔角度及采纳合适的钻杆和钻进方法。
洞口段施工作业指导书1、洞口边仰坡及截水沟施工:洞口截水沟结合地形条件选择地面植被破坏小、排水畅通的地方进行设置。
截水沟开挖采用人工配合风镐进行,水沟浆砌片石采用挤浆法人工进行砌筑。
洞口边仰坡按设计坡度,人工配合挖掘机,自上而下分层进行开挖,随挖随刷一次到位, 局部大孤石采用松动爆破。
2、边仰坡防护:自上而下随挖随喷分层进行,并设置Φ22砂浆锚杆,锚杆长度1.5m,间距1.2m梅花布置;并挂钢筋网,钢筋直径φ8,网格间距20×20cm;喷射混凝土强度等级C20,厚度10cm。
3、洞口长管棚施工①长管棚超前支护刚度大,可承受土体的垂直和侧向压力,长管棚超前预支护具有棚架、锚固、固结地层的三种功能,它将部分荷载有效地吸收和传递到已封闭的支护结构上。
在软弱松散不良地质地带,通过长管棚注浆补充固结土体,增强隧道上方土体的稳定性,保证隧道进洞安全,满足围岩开挖稳定的要求。
②洞口长管棚设计参数隧道进、出口两端均采用长20m的长管棚,长管棚采用φ108×5的无缝钢管,长管棚施工示意图隧道超前管棚施工示意图入土深度18.5m ,由3m 、5m 两种长度管节由丝扣连接组成,丝扣搭接长度15cm 。
长管棚环向间距33.3cm ,在开挖轮廓线外25cm 处,拱部140°范围布置。
外插角1°, 与隧道中线方向一致。
施工采用地质钻水平钻孔,风钻配合顶入,注浆泵注浆。
隧道必须在管棚施工以后才能进洞开挖。
③ 长管棚施工工艺 管棚加工浆液制作隧道开挖注 浆打入管棚钻孔与清孔钻机就位搭设工作平台套拱施工劳材机准备测量放线地质调查④ 长管棚施工注浆工艺流程图长管棚施工注浆工艺流程图⑤长管棚施工方法根据管棚常规施工的过程,可以分为以下几个步骤:制作导向架(套拱)顶管封口注浆。
A 导向架(套拱)导向架的作用是保证钻孔方向的正确,使其孔向不发生偏斜,要求自身要有足够的强度和刚度,可用型钢或混凝土制作而成。
初期支护施工工艺及施工方法洞口偏压地段和洞身Ⅳ类围岩浅埋地段采用喷锚支护,必要时辅以超前小导管和格栅钢架支护;其余Ⅳ类围岩地段采用φ22锚杆作环向支护,锚杆间距为@120cm×120cm成梅花形布置,长度为2.5m。
Ⅴ类围岩地段采用喷射混凝土作初期支护。
1、初期支护施工工艺流程详见《初期支护施工工艺流程图》初期支护施工工艺流程图2、超前小导管预注浆支护施工方法超前小导管采用φ42无缝钢管,长度和环向间距必须满足设计要求。
其施工方法为:(1)小导管管壁每隔10cm~20cm交错钻眼,眼孔为φ6~8mm;(2)注浆管采用风枪钻孔插打或风枪顶入两种方式进行,土质松软时采用风枪直接将钢管顶入;土质较硬时采用风枪钻孔插管,即沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10°~30°的外插角钻孔,将小导管打入地层;(3)小导管注浆前,应对开挖面及5米范围内坑道,喷射厚5~10cm 混凝土进行封闭,并将检查注浆机是否完好,备足注浆材料;(4)为防止孔口漏浆,采用水泥药卷封堵注浆管与钻孔之间的空隙。
(5)为避免注浆管堵塞而影响注浆效果,注浆前采用高压风清洗注浆管。
(6)在小导管前安设分浆器,一次可注入3~5根小导管,注浆压力由小到大,从开始0Mpa升到终止压力1.5Mpa,稳压3min,流量计显示注浆量较小时,即可结束注浆。
必要时可在孔口处设置止浆塞,止浆塞应能承受规定的最大注浆力或水压;(7)注浆时由两侧对称向中间进行,自下而上逐孔注浆,如有窜浆或跑浆时,采用间隔注浆,最后全部完成注浆。
(8)注浆时结束后,拆除注浆接头,并迅速用水泥药卷封堵注浆管口,以防止未凝固浆液外流。
(9)注浆技术措施①严格控制注浆配合比及凝胶时间,初选配合比后,用凝胶时间控制调整浆液配合比,并测定凝结体的强度,选定最佳浆液配合比。
②注浆时严格控制注浆压力,终压必须达到设计要求,保持稳压时间,以确保浆液的渗透范围。
③注浆完成后检查注浆效果。
隧道支护专项施工方案1 编制依据(1)根据《沙厂1号、2号隧道施工图设计》(2005J234-B03S01(02)SD)(2)根据施工规范:《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94)、《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)、《公路工程技术标准》(JTJB01-2003)、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)和《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)等。
(3)根据我项目部进场后编制的《实施性施工组织设计》中的施工方案要求。
(4)根据我单位在其他高速公路隧道的施工经验,和施工能力进行编制。
(5)根据现场踏勘和对隧道明洞的开挖分析。
2 工程概况京承高速公路(密云沙峪沟~市界段)设计起点密云沙峪沟(京承二期终点),桩号K68+300;终点市界,桩号为K131+014.92,路线全长62.66km,全长共分15个标段。
本标段为第3合同段,起讫桩号为K79+000~K83+740,路线长4.74km。
本标段共有沙厂1号、2号隧道两座,位于北京市密云县巨各庄镇沙厂村东南方向,隧道全长2772.8米。
其中沙厂1号隧道左线起讫里程为5K81+933~5K82+206,单洞长273米;隧道右线起讫里程为1K81+985~1K82+230,单洞长245米;沙厂2号隧道左线起讫里程为5K82+426~5K83+550,单洞长1124米;隧道右线起讫里程为1K82+444.2~1K83+575,单洞长1130.8米。
2.1超前支护简介(1)洞口第一环超前支护采用大管棚施工,大管棚采用Φ108、壁厚6mm无缝钢管,布置在拱顶180º。
每环47根,每根长度24米,外插角1~3º,钢管环向间距为50cm。
当洞内遇到极破碎的围岩时,经地勘及设计院认为需要加设时施作。
大管棚预注浆采用水泥浆(30MPa),其参数如下:注浆压力0.5~1.0MPa;水泥浆水灰比1:1;水泥标号为425。
初期支护施工安全技术交底一、交底内容:1、初期支护施工安全技术交底二、安全要求:1、隧道各部开挖后,除围岩完整坚硬,以及设计文件中规定的不需支护外,都必须根据围岩情况、施工设计采取有效的支护。
2、施工期间,现场施工负责人应会同有关人员对支护各部定期进行检查。
在不良地质地段每班应设专人随时检查,当发现支护变形或损坏时,应立即整修和加固;当变形或损坏情况严重时,应先将施工人员撤离现场,再行加固。
3、洞内支护,宜随挖随支护,支护至开挖面的距离一般不得超过4m如遇石质破碎、风化严重和土质隧道时,应尽量缩小支护工作面。
当短期停工时,应将支撑直抵工作面。
4、不得将支撑立柱置于废碴或活动的石头上。
软弱围岩地段的立柱应加设垫板或垫梁,并加木楔塞紧。
7、钢支架安装,宜选用小型机具进行吊装,并应遵守本规程“起重吊装”的规定。
8、喷锚支护时,危石应先清除干净,脚手架应牢固可靠,喷射手应配戴防护用品;机械各部应完好正常,压力应保持在0.2MPa左右;注浆管喷嘴严禁对人放置。
9、当发现已喷锚区段的围岩有较大变形或锚杆失效时,应立即在该区段增设加强锚杆,其长度应不小于原锚杆长度的1.5倍。
如喷锚后发现围岩突变或围岩变形量超过设计允许值时,宜用钢支架支护。
10、当发现测量数据有不正常变化或突变,洞内或地表位移值大于允许位移值,洞内或地面出现裂缝以及喷层出现异常裂缝时,均应视为危险信号,必须立即通知作业人员撤离现场,待制定处理措施后才能继续施工。
安全技术交底主要包括两个方面的内容:一是在施工方案的基础上按照施工的要求,对施工方案进行细化和补充;二是要将操作者的安全注意事项讲清楚,保证作业人员的人身安全。
安全技术交底工作完毕后,所有参加交底的人员必须履行签字手续,施工负责人、生产班组、现场专职安全管理人员三方各留执一份,并纪录存档安全技术交底的作用。
安全技术交底的目的:在工程施工开工前,组织工程技术人员、施工管理人员和一线施工作业人员开展安全技术交底活动,把即将开展施工需要交待的施工工艺、工序、投入的机械设备、工程质量要求、施工过程中存在的危险因素、应对危险的安全技术措施、预防措施、应对突发事件危害的应急处置措施和救援行动需要注意的事项等进行交待。
武汉至深圳高速公路嘉鱼至通城段隧道初期支护施工方案编制:审核:审批:中交二航局武深高速公路嘉通段TJ-5标项目经理部2013年11月目录第一章、编制依据、原则 (1)1。
1编制依据 (1)1.2编制原则 (1)第二章、工程概况 (2)2。
1 工程简介 (2)2。
2 工程设计概况 (2)第三章、资源配置 (4)3。
1 劳动力配置情况 (4)3。
2机械设备配置 (4)第四章、主要施工方法、施工工艺 (6)4.1 总体施工方案 (6)4.2 施工工艺 (6)4.3 施工准备 (6)4.4 初期支护 (7)第五章、质量及安全控制措施 (13)5.1喷射混凝土 (13)5.2 锚杆 (13)5.3 钢筋网 (14)5.4 钢架 (14)5。
5、超前小导管 (15)第六章、安全生产保证措施 (15)6。
1 安全管理措施 (15)6。
2 施工现场安全措施 (16)6。
3 场内交通及水电设施 (17)6.4 临时电力及照明线路 (17)第七章、文明施工及环境保护措施 (19)7.1 组织措施 (19)7.2 防止大气污染措施 (19)7.3 防止水污染措施 (19)7.4 防止施工噪声污染措施 (20)第一章、编制依据、原则1.1编制依据(1)国家、交通部和地方政府(省、自治区、直辖市)的有关政策、法规和条例、规定。
(2)国家和交通部现行设计规范、施工规范、验收标准.(3) 湖北省交通厅建设管理处下发的有关文件和会议纪要。
(4) 中交第二公路勘察设计研究院的《武汉至深圳高速公路嘉鱼至通城段两阶段施工图设计》第四册(隧道)。
(5)湖北省高速公路《隧道施工标准化指南》。
1.2编制原则(1)施工组织设计及时编制,超前于施工,切实起到指导施工的作用。
(2)遵守招标文件的各项条款、各种规范和施工设计图纸的原则。
(3)在充分调查施工现场及当地的自然环境、水文地质、气候气象、交通运输等条件的基础上,采取因地制宜的原则。
(4)统筹安排,突出重点、难点项目,优化施工方案,合理安排施工进度计划,合理配置施工所需劳、材、机具设备,实行标准化作业,组织连续均衡生产,做好工序衔接,紧张有序.(5)运用现代科学技术,采用先进可靠的安全保证措施,确保生产安全,做到文明施工.力求体现施工组织设计的科学性、合理性、经济性,有较强的可操作性和准确实用性。
×××标段隧道工程隧道初期支护作业指导书1、适用范围本作业指导书适用于×××标段×××段范围内隧道及×××隧道初期支护施工。
2、作业准备2.1内业技术准备作业指导书编制后,在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计,阅读、审核施工图纸,澄清有关技术问题,熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施,提出应急预案。
对施工人员进行技术交底,对参加施工人员进行上岗前的技术培训,考试合格后持证上岗。
2.2外业技术准备施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。
修建生活房屋,配齐生活、办公设施,满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。
施工所需电力线路架设已完成,满足机械所需电力供应,并配备适合备用的柴油机。
各类材料进场,检验,抽检均符合规范要求。
3、技术要求3.1隧道开挖必须及时支护,以保证施工安全。
3.2所有原材料必须符合设计要求及国家、铁道部现行的有关标准。
3.3喷锚支护施工中,应做好下列工作:①喷锚支护施工记录②喷混凝土的强度、厚度、平整度等项检查和试验报告③监控量测记录④地质素描资料3.4对软弱围岩施工要采用多种加固措施提高围岩的自承载力。
4、施工程序与工艺流程4.1施工程序为:施工准备→超前支护→初喷砼封闭岩面→锚、网、钢拱架联合支护→喷射砼至设计厚度→围岩量测。
4.2工艺流程见下图。
五、施工要求5.1施工准备施工前对需施作的喷射砼标号应进行核实,喷砼厚度,原材料的技术条件应符合设计要求。
5.2施工工艺5.2.1超前小导管超前小导管规格符合设计要求,布置在隧道拱部135o范围。
每环搭接长度不小于1.0m。
超前小导管施工工艺流程见图。
(1)钻孔的控制先用红油漆标出小导管的孔位,钻孔时必须确保10~15度的外插角,以确保小导管管体不侵入隧道净空断面。
采用简易台车风动凿岩机钻孔,钻头采用梅花形钻头,钻头直径应比导管直径大2cm,钻孔钻进要避免钻杆摆动,保证孔位顺直。
隧道超前小导管(含超前锚杆)施工一、基本原理在隧道开挖轮廓线外一定距离,以一定的外插角,向开挖面前方打(钻、压)入小导管(锚杆)并压注具有胶凝性质的浆液,使浆液在压力的作用下渗透、扩散到地层孔隙或裂隙中,以改善围岩物理力学性能,在开挖面周围形成一个具有既可止水又有一定强度骨架的硬壳固结体,从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性。
超前小导管(含超前锚杆)是辅助隧道稳定开挖的一种方法。
二、施工方法1.超前小导管(1)参数选择和加工超前小导管一般选用φ42~φ50热轧无缝钢管加工制作,多采用的长度为3~6 m。
布置间距根据围岩地质通过试验确定,视地质条件按20~50 cm选用。
可以采用均匀间距布置,也可由拱顶至拱脚采取由密至疏的不均匀布置。
外插角大多为5°~10°,但用于塌方处理,以注浆固结塌体形成人工护顶,其倾角宜选为30°。
超前小导管可根据围岩的地质情况设置一排或数排。
对于超前小导管注浆加固范围较长的地段,前后排之间的搭接长度一般在1~1.5 m。
小导管前部应钻注浆孔,孔径一般为6~8 mm,孔间距为10~20 cm,呈梅花形布置。
小导管前端加工成锥形,尾部长度不小于30 cm,作为不钻注浆孔的预留止浆段。
(2)测量布孔小导管管孔一般布置在开挖轮廓线以外5~10 cm。
用全站仪进行小导管位置的测量放样工作,并用红油漆在作业掌子面上做好小导管位置的标记。
(3)钻孔钻孔时一般采用风钻(台车)开孔,以设计的外插角向外钻孔。
为保证超前小导管的有效搭接长度,施工过程中严格控制隧道开挖的进尺,以使下一循环的施工顺利进行。
钻孔直径应大于设计导管直径3~5 mm,孔深大于设计长度10 cm。
对于砂类土,也可采用直径比小导管稍大的钢管制作吹风管,将吹风管缓缓插入土中,用高压风射孔,成孔后将小导管插入。
(4)布管钻孔完毕后,通常要对钻孔进行冲洗并检查钻孔孔深、孔径和倾斜度符合设计要求后,方能进行小导管的安装,工程中多采用气水联合法对钻孔进行冲洗。
和榆高速(二期)LJ7合同段 隧道初期支护施工技术方案 目 录
一、编制依据 .................................................... 1 二、编制原则 .................................................... 1 三、工程概况 .................................................... 1 四、施工计划 .................................................... 1 五、机械设备及人员配备 .......................................... 3 六、施工工艺 .................................................... 4 七、质量保证措施 ............................................... 11 八、安全保证措施 ............................................... 11 九、文明施工 ................................................... 13 十、环水保措施 ................................................. 15 和榆高速(二期)LJ7合同段 隧道初期支护施工技术方案
1 一、编制依据 1、新建和榆高速(二期)LJ7合同段隧道施工设计图纸; 2、《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004); 3、《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009); 4、《公路隧道施工技术细则》 (JTG/TF60-2009); 5、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB 50086-2001) 6、《项目作业指导书》 二、编制原则 ⑴遵循《招标文件》原则。严格按招标文件明确的内容、顺序及安全、工期、质量等要求编制,使建设单位各项要求得到有效保证。 ⑵服从生态、环保要求的原则。现场布置做到布局合理,节约用地,减少干扰,避免污染环境。充分考虑当地人民群众的长远利益。 ⑶遵循专业化队伍施工和综合管理的原则,在组织施工时,以专业化队伍为基本形式,配备必要的施工机械设备,同时采取综合管理的手段,合理调配,以达到整体优化的目的。 三、工程概况 五指山隧道为本合同段的重点控制性工程。设计为分离式隧道,我标承担和顺端隧道施工,左洞起止里程:ZK61+800~ZK63+790,全长1990m,右洞起止里程:K61+800~K63+825,全长2025m。
隧道工程施工工艺及方法
(1)隧道工程施工工艺要求
隧道开挖必须采用光面爆破,光面爆破炮眼残留率要求硬岩达到80%以上,中硬岩达到60%以上,采用凿岩台车钻孔;采用模板台车衬砌,混凝土必须在现场设置混凝土拌合站,按骨料大小区分入口处,按照拌合设计,通过计算机自动生产管理进行拌合生产,并明确混凝土生产所采取的施工措施,混凝土浇筑必须采用泵送混凝土。
对不良地质隧道必须设立超前地质预测预报系统(方法、设备、工艺组织管理)及监控量测系统,并纳入施工工序。
按规范要求进行平面控制测量。
满足一级防水要求,衬砌结构不允许渗水,表面无湿渍。
隧道工程主要分项工程工艺标准及措施见下表。
隧道工程主要分项工程工艺标准及措施表。
超前支护施工(1)地质超前预报地质超前预报,在该隧道施工中特别是在隧道进出口段,开挖后极易出现滑坡、坍塌或冒顶现象,需重点监控。
本隧道开挖前拟采用TSP202型超前预报仪,预报前方地质情况。
采用超前探孔以探明前方地质情况、地下水压力、大小等,以确定开挖方法和支护参数。
(2)测量放线洞内施工测量,采用Leica TCR702激光全站仪,以加快测量进度。
钻眼前,由专业测量人员用红漆在掌子面上准确绘出开挖断面的中线和轮廓线,标出炮眼位臵,其误差不超过5cm。
中线、水平及轮廓线采用激光导向仪辅助定位。
施工中经常对激光导向仪进行检查校核。
(3)开挖方法Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖采用新奥法施工,因此开挖采用“管棚注浆超前、弱爆破,短进尺,少扰动,早喷锚,勤测量,早成环”等技术措施,以确保施工安全。
施工采用预留核心土钻爆法施工,上半断面开挖后进行初期支护,达到稳定开挖下半断面。
下半断面开挖时尽量单侧落底或双侧交错落底,避免上半断面两侧拱架同时落空,落底长度视围岩开挖情况而定,一般采用1-3 m,并不大于6 m。
上断面利用TY28型风枪钻孔,下断面利用钻孔台架钻孔。
上断面采用挖掘机扒碴到下断面,下断面由侧卸式装载机装渣,自卸汽车运渣。
洞身开挖后,立即喷射砼封闭围岩,及时进行初期支护。
完成隧道开挖及初期支后,应及时进行仰拱封闭,根据量测结果进行二次模筑混凝土的浇筑,宜采用先墙后拱法浇筑二次衬砌混凝土。
(4)钻爆设计①爆破器材:采用2#岩石硝铵炸药,有水地段采用2#乳化炸药,根据隧道所穿越围岩的坚固性系数f以及岩石纵波波速等,选用威力适中、匹配性好、防水性能好、易于切割分装成小卷的2#岩石乳化炸药,引爆器材则选用国产Ⅱ系列非电毫秒雷管。
②掏槽方式:隧道爆破开挖的关键是掏槽,掏槽成功与否直接影响爆破效果,并且掏槽的深度亦直接影响隧道掘进的循环进尺,施工中拟采用两个中空孔的直眼掏槽方式。
③装药结构:为提高爆破效果,控制灰尘,降低爆碴的大块率,便于出碴,掏槽眼、辅助眼采用水封爆破,见图3-8《水封爆破装药结构示意图》。
2014浅谈隧道超前支护技术及其工程应用浅谈隧道超前支护技术及其工程应用摘要:超前支护技术的出现是隧道施工工艺发展的一个重要里程碑,是不良地质条件下隧道安全施工的基本保证措施。
为了对近年来迅速发展的超前支护技术进行总结研究,分别对超前锚杆、超前注浆和超前管棚等施工工艺的原理和方法进行了综合论述和对比,为隧道不良地质条件下超前支护方法的选择提供参考。
关键字:超前支护;隧道;锚杆;灌浆1 引言在一般隧洞工程选线时,洞线应尽可能地选在地质构造简单、岩体完整稳定和水文地质条件有利的地区,尽量避免不利地质区段。
在遇到严重的不良工程地质段,如岩体结构发育、软弱破碎、断层、膨胀、岩溶以及地下水丰富等时,由于围岩自稳能力差,开挖以后围岩的松弛变形发展极快,在实施初次支护结构前,围岩就有坍塌的可能,甚至出现边挖边塌的现象,危及施工安全。
在遇到此类极不稳定的地质段时,必须采用一定的技术处理措施,对尚未开挖的前方一定范围地层进行加固,使围岩的自稳能力得到改善或提高,从而实现隧道的安全施工。
超前支护是一种保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于开挖的辅助措施。
隧道超前支护技术作为一种隧洞施工技术措施,对隧洞的安全施工和提高施工进度意义重大。
虽然工程中应用比较广泛,但发展还不够完全成熟,对其机理研究及参数设计远落后于工程实践,还有很多技术环节有待进一步研究,比如说有关超前支护机理的研究多停留在定性的解释上,缺少完整的理论体系和计算方法;设计参数的优化及施工工艺的控制等内容已成为当前国内外地下隧洞工程施工中的关键研究课题。
2 支护结构对隧道围岩稳定性的影响隧道是处于复杂地质条件下的建筑工程,它受天然形成的地质状态(如地应力、地下水、地质断层等因素)和人工开挖(如开挖方式、支护方式、支护时间等因素) 影响很大。
隧道所处的地质环境不同,其围岩稳定特性也就不同,应采用的支护方式和开挖方式也就不一样。
岩体是一种非线性介质,洞室开挖后围岩中发生的变形一般都是非线性和不可逆的。
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。