下布隧道超前支護施工方案

1、下布隧道超前支護施工方案及施工工藝一、工程概況下部隧道為上下分離的三車道小凈距大跨度隧道，隧道左幅起訖樁號為ZK39+135-ZK39+500(全長365m)，右幅起訖樁號為YK39+075-YK39+395(全長420m)，隧道最大埋深約65m。地質條件復雜，施工難度很大，設計上采取強有力的輔助施工措施。主要有：超前長管棚、超前小導管、超前錨桿、加固注漿等。 1.1 超前長管棚設于隧道4個洞口V級圍巖地質條件較差的地段，通過注漿提高圍巖自身承載能力，提高巖體對結構的彈性抗力，改善結構受力條件。管棚按入土長度為28m，鋼管均采用節(jié)長3m、6m1086熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距中至中50。鋼管設置于

2、襯砌拱部，管心與襯砌設計外輪廓線間距要求大于30，平行路面中線布置。2.2超前注漿小導管適用于V級、級圍巖一般地段，小導管采用長為4.5m423.5熱軋無縫鋼管，在鋼管距尾端1m范圍外鉆8壓漿孔。鋼管環(huán)向間距約40，外插角控制在10O15O左右，尾端支撐于鋼架上，每排小導管縱向至少需搭接1.0m。2.3超前錨桿適用于V級圍巖導坑內側超前支護，以確保圍巖穩(wěn)定和施工安全。超前錨桿采用長為4.5m的20MnSi22藥卷錨桿，環(huán)向距間約40，縱向間距不小于1.0m搭接。外插角可采5O15O不等。2.4加固注漿分長管棚、小導管和周邊加固注漿，主要用在V級、級圍巖地段，通過注漿提高圍巖自身承載能力，提高巖

3、體對結構的彈性抗體力，改善結構受力條件。長管棚或小導管注漿是利用洞口長管棚或洞身小導管先行敷設的鋼花管進行；周邊加固注漿是利用D25中空注漿系統(tǒng)錨桿進行。注漿宜采用單液注漿，注漿前均應進行單液注漿實驗，單液注漿以水泥為主，添加5%的水玻璃（重量比），如單液注漿效果好，能達到固結圍巖的目的，全隧道均可用單液注漿方案。主要注漿參數(shù)如下：水泥漿水灰比：1：1：水玻璃濃度：35波美度；水玻璃模數(shù)：2.4；注漿壓力：0.41.0MPa；終壓：2.0MPa如地下水量較豐富，單液注漿可灌性差，再進行水泥-水玻璃雙液注漿實驗。雙液注漿參數(shù)在設計的基礎上通過現(xiàn)場實驗按實驗情況調整。一般按單管達到設計注漿量作為注

4、漿結束的標準。當注漿壓力達到設計終壓10分鐘后，進漿量仍達不到設計注漿量時，也可結束注漿。注漿作業(yè)中認真作好記錄，隨時分析和改進作業(yè)，并注意觀察初期支護和工作面狀態(tài)，保證安全。二、施工組織安排2.1 施工組織機構及勞動力安排為保證工程的順利實施，項目部成立了以項目部試驗室，工程技術部，質檢部為首的組織機構。施工組織機構見圖1，管理人員名單見表1。 超前支護施工組織機構框圖 圖1項目部質安部測量工程部機械材料室試驗室合約部隧道施工隊超前支護施工管理人員表 表1部門姓名職稱經理室李曙光項目監(jiān)理、工程師總工室孫紅強總工程師、高級工程師質安部萬德新質檢部長、工程師耿譽安全主任工程部趙祥虎工程部長、助理

5、工程師趙永安技術員、助理工程師李振軍隧道工程師曾聯(lián)金隧道工程師測量鐘敏達助理工程師試驗羅壽梅試驗室主任、工程師宦途飛助理工程師材料室全志濱物資部長合約部付有榮合約部長、工程師 勞動力安排技術工人60人。2.2 施工計劃安排左線超前支護：2007.6.20-2008.5.1；右線超前支護：2007.6.6-2008.6.23。2.3 施工主要機械設備（見表2）主要施工機械表 表2設備名稱型號產地功率單位數(shù)量備注潛孔鉆機90型臺2錨桿鉆機YSP45臺8汽車吊臺1濕噴機TK961臺2注漿泵ZTG-60/120臺2砼攪拌站套2砼運輸車6m3臺5砼輸送泵臺2發(fā)電機康明斯262KW臺1變壓器630KVA臺

6、1空壓機20m3臺5四、超前長管棚施工方案設于隧道洞口V級圍巖地質條件較差的地段，通過注漿提高圍巖自身承載能力，提高巖體對結構的彈性抗力，改善結構受力條件，以保障進洞施工安全。管棚按入土長度為28m，鋼管均采用節(jié)長3m、6m1086熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距中至中50。鋼管設置于襯砌拱部，管心與襯砌設計外輪廓線間距要求大于30，平行路面中線布置。4.1、工程數(shù)量表 一個洞口長管棚工程數(shù)量表 表3材 料單位L=28m長 管 棚1086mm 有孔鋼花管kg9054.41086mm 無孔鋼管kg8601.3絲扣1086mm鋼管kg396.11鉆 孔m1092.00掃 孔m2184.00M30水泥砂漿（長

7、管棚充填）m39.31長管棚注漿32.5號水泥砂漿液（添加5%水玻璃）m331.65套 管20b工字鋼kg1849.1325鋼筋kg395.011274mm 孔口管kg921.88C25混凝土m348.64.2、長管棚施工、施作套拱洞口前端采用2m 長套拱(25#砼) 作為大管棚導向墻。套拱在洞口襯砌外輪廓線以外施作。套拱內埋設3榀20b型工字鋼，型鋼與1273.5mm 管棚孔口套管焊成整體（采用127孔口管可以滿足套筒跟進）?？卓谔坠苎毓叭Νh(huán)向布設間距、位置及方向必須準確。利用土拱做套拱內模，土拱根據(jù)地形盡量采用原狀土，如拱上部無法利用原狀土時，采用人工夯填土，拱頂部輪廓用噴射混凝土封閉，人

8、工砂漿抹面修飾。夯填土分層厚度不超過15cm，壓實度大于90%。為保證混凝土美觀，土拱上面鋪上一層油毛氈。為減少對原地面的擾動，避免洞口處大規(guī)模刷坡，外模采用竹膠板。套拱采用臺階法挖坑，一次性澆筑，混凝土采用強制式攪拌機攪拌，采用汽車吊起吊澆筑。套拱及管棚設置見圖2。、長管棚施工管棚施工先施鉆、安設及注漿所有有孔鋼管，再施作無孔鋼管。無孔鋼管可以作為檢查管檢查注漿質量。大管棚采用108mm熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距50cm。管棚仰角為10（不包括路線縱坡），方向與路線中線平行。為利于管棚整體受力，縱向同一斷面內的接頭數(shù)量不大于50%，相鄰管的接頭前后至少錯開1m，選用節(jié)長3m、6m二種規(guī)格的鋼管。

9、棚管四周梅花形鉆8mm出漿孔眼凈距150mm，管棚前端設長為100mm錐頭，尾部焊A10mm加強箍，鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm。管棚施工工藝流程見圖3。1、鉆孔鉆孔順序為從拱腰往拱頂方向，左右對稱施鉆，即1#、39#、3#、37#2#、38#、4#、36#20#。根據(jù)套拱中預埋的鋼套管作為導向管進行鉆孔。掌子面必須按要求先噴一層素混凝土作為止?jié){墻，以確保掌子面在進行壓力注漿時不出現(xiàn)漏漿、坍塌。（1）、鉆孔前先檢查鉆機機械狀況是否正常；鉆孔時根據(jù)情況確定是否加泥漿或水泥漿鉆進，當鉆至砂層易塌孔時，應加泥漿護壁方可繼續(xù)鉆進；如不能成孔時，可加套筒或將鉆頭直接焊接在鋼管前端鉆；（2）、鉆機

10、就位后，準確地畫出需鉆孔位置；施鉆時，頂緊掌子面，提高施鉆精度；鉆機開孔時鉆速宜低，鉆深至20cm以后轉入正常鉆速；（3）、第一節(jié)鉆桿鉆入巖層尾部剩2030cm時鉆進停止，用兩把管鉗人工卡緊鉆桿，鉆機低速反轉，脫開鉆桿。鉆機沿導軌退回原位，人工裝入第二節(jié)鉆桿，并在鉆桿前端安裝好聯(lián)接套，鉆機低速送至第一根鉆孔尾部，方向對準后聯(lián)接成一體。每次接長，按上述方法進行。（4）、換鉆桿時，要注意檢查鉆桿是否彎曲，有無損傷，中心水孔是否暢通等，不符合要求的應更換，以確保正常作業(yè)。（5）、為防止鉆桿在推力和振動力雙重作用下鉆桿上下顫動，導致鉆孔不直，鉆孔時應把扶直器套在鉆桿上，隨鉆桿鉆進向前平移。2、頂管（1

11、）、先鉆大于棚管直徑的引導孔，然后利用鉆機的沖擊和推力，將安有工作管頭的管棚沿引導孔鉆進，接長棚管，直至孔底。（2）、管棚接長時先將第一根鋼管頂入鉆好的孔內，再逐根聯(lián)接。事先需加工好連接絲扣。（3）、接長管件應滿足管棚受力要求，相鄰管的接頭應前后錯開，避免接頭在同一截面受力。（4）、頂管時，當?shù)谝还?jié)鋼管推進孔外剩余3040cm時，人工裝上第二節(jié)鋼管，鉆機低速前進對準第一節(jié)鋼管端部，嚴格控制角度，人工持鉗進行鋼管聯(lián)接，使兩節(jié)鋼管在聯(lián)接套處聯(lián)成一體。鉆機再以沖擊壓力和推進壓力低速頂進鋼管。3、注漿（1）、施工程序及方法a、注漿前先檢查管路和機械狀況，確認正常后做壓漿實驗，確定合理的注漿參數(shù)，才可以

12、施工。設計注漿參數(shù):水泥漿水灰比1：1，水玻璃濃度35波美度，水玻璃模數(shù)2.4，注漿初壓力0.51.0MPa。b、注漿按鉆孔順序進行。注漿過程中隨時檢查孔口、鄰孔、覆蓋層較薄部位有無串漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿，在有多臺注漿機的條件下，應同時注漿；無條件時，應立即停止注漿或采用間歇式注漿封堵串漿口，也可采用麻紗、木楔、快硬水泥砂漿或錨固劑封堵，直至不再串漿時再繼續(xù)注漿。注漿過程中壓力如突然升高，可能發(fā)生堵管，應停機檢查。圖2 套拱及長管棚設置圖圖3 管棚施工工藝流程圖c、水泥砂漿注漿進漿量很大，壓力長時間不升高，應調整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時間，進行小泵量低壓力注漿或間歇式注漿，使?jié){液在裂隙中有相

13、對停留時間，以便凝膠，停留時間不超過混合漿的凝膠時間。d、注漿壓力達到2Mpa，并持壓5min以上，可停止注漿，并及時封堵注漿口。e、注漿過程應派專人負責，填寫注漿記錄表，記錄注漿時間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值，監(jiān)控連通裝置，避免因壓力猛增而發(fā)生異常情況。(2)、待有孔鋼管已全部注漿完畢后，再進行無孔鋼管的鉆孔、安設。(3)、注漿效果評定：a、單根鋼管理論注漿量：Q=r2L+R2L式中：r為鋼管半徑，L為鋼管總長度，考慮與鉆機連接，取29m；R為漿液擴散半徑，取0.5m；為地層孔隙率，堆積體經測試為6%；為漿液有效充填率，取0.9；為漿液損耗系數(shù)，取1.15。經計算，單根鋼管注

14、漿量理論注漿量為：Q=1.58m3。如實際注漿量與理論注漿量偏差太大，則應調整注漿參數(shù)。b、對注漿加固區(qū)進行鉆孔取芯，觀察注漿充填情況。c、在進行無孔鋼管鉆孔時觀察孔內涌水顏色及涌水量，水顏色如較澄清或夾帶水泥渣塊，涌水量小于0.4L/min，則注漿效果較好，如涌水為泥漿顏色或涌水量較大時，應補注或重注 4、防止管棚施工的偏位措施在鉆孔施工中，影響管棚偏位的因素有：(1)、開口時方向沒控制好。管棚施工中，為了使管棚前端不致侵限，在打管時需設1外插角，施打時準確掌握外插角，嚴格掌握開口方向，不然以后很難控制其方向。(2)、巖層不均質。在鉆孔打管過程中，由于圍巖軟硬不均，使鉆頭（管前端）偏向軟的一

15、側，此傾斜方向很難估計與控制。(3)、鉆頭自重產生下?lián)希较蚩刂拼胧?4)、嚴格按外插角鉆孔；(5)、控制鉆頭的下?lián)希?6)、扶直器套在鉆桿上，施鉆可調直，效果比較明顯。五、超前小導管施工超前小導管用于V級、級圍巖一般地段，鋼花管采用42、長4.5m，厚3.5mm的熱扎無縫鋼管，環(huán)向間距40cm，外插角1015，水平搭接長度不小于1m。鋼管前端做成尖角錐狀，尾部焊上箍筋。小導管管尾1.0m范圍內不鉆孔外，其余鉆8注漿孔，間距為15cm，梅花型布置。5.1 超前小導管施工方法小導管施工采用鉆孔頂進法，鉆孔直徑比鋼管直徑大35mm，用鉆機頂入，并用高壓風將鋼管內的砂石吹出。5.2 超前小導管施工

16、技術措施、小導管用鉆機鉆孔及頂進安裝好后，用塑膠泥封堵孔口及周圍裂隙，必要時在小導管附近及工作面噴射砼。5.2.2、隧道的開挖長度應小于小導管的注漿長度，預留部分作為下一循環(huán)的止?jié){墻。5.2.3、注漿前后應進行壓水試驗，檢查機械設備是否正常，管路連接是否正確，為加快注漿速度和發(fā)揮設備效率，可采用群管注漿（每次35根）。5.2.4、注漿施工前應進行注漿試驗，以確定合適的注漿參數(shù)值。注漿液采用水泥漿（添加5%水玻璃），漿液參數(shù)如下：水泥漿液水灰比 11（重量比），注漿壓力：0.51.0MPa。5.2.5、注漿量達到設計注漿量和注漿壓力達到設計終壓時可結束注漿。5.2.6、注漿過程中要隨時觀察注漿壓

17、力及注漿泵排漿量的變化，分析注漿情況，防止堵管、跑漿、漏漿。做好注漿記錄，以便分析注漿效果。超前小導管施工工藝流程見圖4；超前小導管作業(yè)示意見圖5。鉆孔打小導管安孔口止?jié){塞地質調查效果檢查現(xiàn)場試驗漿液配置注漿站布置開 挖注 漿連接止?jié){塞噴混凝土封閉掌子面機具準備材料準備管材加工設備準備施工準備制定施工方案進入施工注漿設計注漿參數(shù)配比試驗漿液選擇圖4 超前小導管施工工藝流程圖圖5 小導管超前支護作業(yè)示意圖六、超前錨桿施工超前錨桿配合V級圍巖地段復合襯砌雙側壁導坑使用。超前錨桿采用長為4.5m的20MnSi22藥卷錨桿，施工時錨桿與襯砌中線平行以10O15O仰角打入拱部圍巖。環(huán)向距間約40，縱向間

18、距不小于1.0m搭接。采用YT28鑿巖機鉆孔，ZW早強錨固劑錨固。錨桿尾部設絲扣，安裝鋼墊板。ZW錨固劑使用方法為:1、將藥卷浸入清水1min后取出（以軟而不散為度）；2、將錨固卷逐個用炮棍裝入孔內搗實；3、利用鑿巖機的沖擊力打入錨桿旋轉直至漿液流出。裝藥長度不得少于孔長的1/3。超前錨桿布置見圖6，藥卷錨桿細部見圖7。圖6 超前錨桿布置圖圖7 藥卷錨桿細部圖七、實測項目噴射混凝土支護實測項目 表5項次檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查方法和頻率權值1噴射混凝土強度（MPa）在合格標準內按附錄E檢查32噴層厚度（mm）平均厚度設計厚度；檢查點的60%設計厚度；最小厚度0.5設計厚度，且50鑿孔法或雷

19、達檢測儀：每10m檢查一個斷面，每個斷面從拱頂中線起每3m檢查1點33空洞檢測無空洞，無雜物鑿孔或雷達檢測儀：每10m檢查一個斷面，每個斷面從拱頂中線起每3m檢查1點3錨桿支護實測項目 表6項次檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查方法和頻率權值1錨桿數(shù)量（根）不少于設計按分項工程統(tǒng)計32錨桿拔力（kN）28d拔力平均值設計值，最小拔力0.9設計值按錨桿數(shù)1%做拔力試驗，且不小于3根做拔力試驗23孔位（mm）50尺量：檢查錨桿數(shù)的10%24鉆孔深度（mm）50尺量：檢查錨桿數(shù)的10%25孔徑（mm）砂漿錨桿：桿體直徑+15；其他錨桿：符合設計要求尺量：檢查錨桿數(shù)的10%26錨桿墊板與巖面緊帖檢查錨桿數(shù)的10%1鋼筋網支護實測項目 表7項次檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查方法和頻率權值1網格尺寸(mm)10尺量：每50m2檢查2個網眼32鋼筋保護層厚(mm)10鑿孔檢