V级围岩开挖支护技术交底.docx
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V级围岩开挖支护技术交底
V级围岩开挖支护技术交底
一、工程简介
南山一号隧道为双向四车道分离式隧道，隧道进口位于重庆市綦江区北渡镇宗德村，隧道出口位于重庆市綦江区古南镇连城村。
南山一号隧道起讫里程：
左线K40+923～K43+445，全长2522m；右线YK40+942～YK43+440，全长2498m。
V级围岩主要主要在洞口段左线：
K40+940-K40+960，K43+407-K43+432为V加强，共计45m。
K40+960-K40+981，K43+380-K43+407为V浅，共计48m。
右线：
YK40+958-YK40+978，YK43+398-YK43+423为V加强，共计45m、YK40+978-YK41+020，YK43+362-YK43+398为V浅，共计78m。
二、初期支护参数表
衬砌
类型
适用条件
喷砼（cm）
锚杆（cm）
纵×横
钢筋网
钢架（cm）
预留变形量（cm）
辅助工程措施
备注
Ⅴ加强
洞口浅埋土质、洞口厚层块碎石土以及洞身受构造影响严重的Ⅴ级围岩地段
24含仰拱
300
@100×100
φ6.5
@20
I18
@50
12
Φ108大管棚超前支护
锚杆全断面布置
Ⅴ浅
洞口V级围岩浅埋段和洞身穿越较小断层破碎带地段
24
300
@100×120
φ6.5
@20
I18
@70
10
Φ42单层注浆小导管超前支护
Ⅴ
洞身一般Ⅴ级围岩地段
24
300
@120×120
φ6.5
@20
I18
@80
10
Φ42单层注浆小导管超前支护
三、施工工艺及方法
1、开挖
隧道主洞洞身V级围岩浅埋段以及洞身段上方有房屋或水塘等情况下采用CD法开挖；较差的V级围岩采用环形开挖预留核心土开挖；V级围岩及洞口IV级浅埋一般采用台阶法开挖，当上台阶掌子面稳定性差时可采用留核心土环形开挖。
南山一号隧道进出口围岩较差，采用台阶法开挖，上台阶留核心土环形开挖，开挖作业由上至下，衬砌施工由下而上；施工过程应严格遵循“管超前、短进尺、少扰动、强支护、快加固、早成环、勤量测”的原则。
施工以机械开挖为主，辅以人工手持小型机具配合修边；做到分部、依序进行（见施工步序图）；部分需爆破地段采用人工手持风钻打眼、浅孔弱爆破方式进行。
施工步序见下图“台阶法挖预留核心土环形开挖”工法施工步序图。
第一步：
先行开挖上弧形1部（大管棚或超前小导管已经完成），每循环开挖进尺控制，V加强在55～60cm之间，V浅埋在75～80cm之间，V在85～90cm之间。
开挖成形后施作Ⅱ部的初期支护和临时支撑、药卷锚杆Φ22L=3.0m，锁脚锚杆位置可根据实际情况调整；开挖时视情况在中心部位留核心土，待支护结束后下一循环开挖。
“台阶法预留核心土”工法施工步序图
第二步：
当1部开挖进行约3～5m后进行3部土方开挖，随后进行第4部土方开挖和Ⅴ部的初期支护，每循环开挖进尺控制与第一步进尺相同。
第三步：
当4部开挖进行约3～5m后进行6部开挖，成形后施作Ⅶ部的初期支护，封闭成环。
2、支护
初期支护方案是按新奥法原理施工，即施作注浆小导管、铺设钢筋网、喷射砼等与围岩共同承受围岩压力，充分发挥围岩自承能力。
因此，支护施作的及时性将成为支护成败的关键。
小导管施作、挂网、喷射砼作业由专业工班紧随开挖面及时施作。
在开挖运输结束之后（必要时可在碴堆上），可喷射5cm厚砼封闭岩面，减少围岩暴露时间。
小导管钻孔方式为锚杆钻机钻孔，施工完成后，随后安设钢筋网片，进行分层喷射砼，喷射时注意分层逐层喷射，直到达到设计厚度。
整个支护过程中，必须建立健全质量保证措施，并且由质量控制小组随时进行现场监督，把好质量关。
初期支护工艺流程图如下：
（1）锚杆施工
①工艺流程
隧道支护结构采用药卷砂浆锚杆，长为3.0m，按梅花形布置。
施工中采用手风钻钻孔，随后用高压风冲洗眼孔，经检查合格后，使用锚固剂风枪将锚固剂打入内锚段，插入锚杆，然后进行安装垫板螺帽，对锚杆进行张拉与锁定后，进行自由端注浆。
施工工艺流程图如下：
自由自
②施工要点及技术措施
1）施工要点
a.锚杆药包封堵前必须用高压风冲洗干净，且锚固剂达到70%强度后方可注浆，并随时注意注浆压力及孔口情况。
b.锚杆长度在保证设计的锚固长度外，尚应计入工作长度。
锚杆施作后三天内不得悬吊重物。
c.锚杆轴线应与岩体主结构面或滑移面成较大角度相交。
2）技术措施
a.根据围岩开挖的实际情况，结合设计图纸的要求，孔位定位准确，孔位允许偏差为±150mm，孔深允许偏差为±50mm，角度适宜，尽量与节理面垂直。
b.施工前对锚固药包进行检查，同时注意控制药包浸泡时间，确保锚固质量。
c.药包填塞饱满，锚杆抗拔力不得低于150KN。
d.施工完成后要按《规范》要求抽样进行锚固力检查，其平均值不得低于设计值。
（2）钢筋网施工
①工艺流程
钢筋网一般在初喷砼之后安设，采用φ6.5钢筋，先在钢筋房焊接加工制作成间距20×20cm的网片，施工时运至工作面进行挂设，挂设时紧贴岩面，钢筋网之间及钢筋网与锚杆之间要焊接牢固。
其工艺流程见图14：
②技术要求
a、钢筋应在雨棚下存放，不得锈蚀和沾有污物。
b、钢筋冷拉时要拉力适中，焊接时采用点焊，不得烧伤主筋。
c、钢筋网、工字钢与径向小导管接头需焊接牢固，确保在喷射砼作业时不颤动。
d、钢筋网铺设随砼初喷面起伏，并与壁面接触密实。
e、铺设钢筋网前，先喷射5cm厚的砼形成钢筋保护层。
f、钢筋网加工时网格尺寸的允许误差为±10mm，安装时搭接长度为1~2个网孔，允许偏差为±50mm。
（3）I18钢架施工
1）I18钢架的制作
a.钢架在现场冷弯制作，按1:
1比例放样，设立1:
1胎模的工作台架，分段制作，按单元拼焊后，运至现场安装。
b.加工做到尺寸准确，弧形园顺，钢筋焊接（或搭接）长度满足规范要求；沿钢架两侧对称进行焊接成型，钢架主筋中心线与轴线重合，接头处相邻两节园心重合，连接孔位置要准确。
c.钢架加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀之间可以互换，沿隧道周边轮廓误差≤3cm。
d.焊缝必须饱满，无漏焊现象。
2）型钢钢架安装
安装工作内容包括定位测量，安装前的准备和安设。
a.定位测量：
首先测定出衬砌中线，确定高程，然后再测定其横向位置，安设方向与衬砌中线垂直，各榀位置应定位准确，间距允许偏差为±5cm，横向偏差为±5cm，高程偏差不小于设计标高，斜度为±2°。
b.钢架须与径向小导管联接，径向小导管安装须沿钢架定位线一致，以方便钢架安装固定。
c.就位多功能台架，便于安装人员作业。
3）安装前的准备工作：
运至现场的单元钢架分单元堆码。
安设前进行断面尺寸检查，及时排险以及处理欠挖侵入净空部分，保证钢架正确安装。
安设前，应清除拱脚或墙脚下的松碴，将钢架置于原状岩石上，在软弱地段，采用拱脚下垫钢板的方法。
（4）锁脚锚杆
锁脚锚杆采用Φ25L=3.0m，插入深度不得小于设计的95%，要求与钢架焊接牢固。
（5）喷射混凝土
本隧道喷射混凝土采用湿喷工艺，其施工工艺如下：
①湿喷工艺
a、喷射砼的工艺流程：
喷射机械安设调整好后，先注水、通风、清除管道杂物；同时用高压水或高压风吹洗岩面，清除岩面尘埃；上料保证连续性，校正好配料的输出比；
操作顺序：
喷射从拱部至边墙脚，风压由高变低，拱部的风压为0.4~0.65Mpa，边墙的风压为0.3~0.5MPa。
喷射时，先开外加剂，后开风再送料，以易粘结减小回弹，喷射面以表面湿润光泽为准。
严格控制好喷嘴与岩面的距离和高度，喷嘴与岩面垂直。
有钢筋时，角度适当放偏30°左右，喷嘴与岩面的距离控制在0.8~1.0m范围内；并且喷头作连续不断的圆周、螺旋状运动，后一圈压前一圈的三分之一，喷射时自下而上呈“S”形运动。
湿喷砼施工工艺流程如下图所示。
b、喷射砼的原材料
水泥：
普通PO42.5号硅酸盐水泥。
砂：
采用坚硬耐久的中砂，砂率根据试验确定。
石：
采用坚固耐久的碎石，粒径小于15mm。
速凝剂：
速凝剂掺量不宜大于水泥用量的5%，在使用速凝剂之前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，严格控制掺量，并要求初凝事件不大于5min，终凝不应大于10min。
水：
水质应符合工程用水标准，水中不含有影响水泥正常凝结于硬化的有害杂质。
每盘称量的允许偏差水泥为±2%，粗细骨料为±3%，水、外加剂为±2%。
②喷射砼作业除满足《规范》的有关规定外，增加如下技术要求：
a、本隧道均为Ⅴ级围岩，初喷、复喷均紧跟工作面。
b、渗漏水地段的处理，当围岩大面积渗水但水量不大时，在喷射砼前用高压风吹扫；开始喷射时，喷射砼由远而近；临时加大速凝剂掺量，缩短初、终凝时间，逐渐合拢喷射砼。
水止后，按正常配合比喷射砼封闭。
c、试验室负责优选喷射砼配合比与施工控制，喷射砼中掺液体速凝剂，粘稠剂，以减少回弹和粉尘；按配合比称料拌合，电动流量计控制外加剂的掺量，确保喷射砼强度符合设计要求。
d、每隔10m检测测开挖断面和喷射砼完毕后的断面，两断面相减就得喷射砼厚度。
喷射混凝土的厚度应符合以下要求：
平均厚度大于设计厚度；检查点的60%以上≥设计厚度；最小厚度不得小于设计厚度的1/2，且不小于5cm。
不够设计厚度的重新加喷补够。
e、喷射砼由专人喷水养护，以减少由于水化热引起的开裂，发现裂纹用红油漆作上标志，进行观测和监测，确定其是否在继续发展，如有发展找出原因进行处理，对可能掉下的喷射砼撬下重喷，对不发展的裂纹采取在其附近加设锚杆或加喷－层砼的办法处理，以策安全。
f、坚决实行“四不”制度，即喷锚工艺不完毕掌子面不前进；喷射砼厚度不够不前进不开挖；喷锚后发现的问题不解决不前进；量测结果判断不全未经补强不前进。
以上制度由工地领工员负责实施，并将实施情况填入工程日志簿备查，项目经理部负责检查督促。
（6）超前小导管施工
进口段地质条件较差，拱部设置了Φ42超前小导管处理。
其施工方法如下：
1）超前小导管注浆
超前小导管采用外径42mm，壁厚4.0mm热扎无缝钢管长4.5m，钢管前端呈尖锥状，，管壁四周钻φ8mm压浆孔，孔间距10cm，呈梅花形布置，尾部留有30cm不设压浆孔。
施工时，钢管与衬砌中线外插角10º-14º打入拱部围岩，拱部120°范围，钢管环向间距40cm，纵向搭接长度不小于1.0m。
每打完一排钢管注浆后，开挖拱部及第一次喷射砼、打锚杆、架设钢架、挂网等完成初期支护，隔3.5m再打另一环超前小导管钢管，两环钢管保持1.0m的搭接长度。
超前小导管注浆采用纯水泥浆（W/C=1.0），如围岩裂隙较不发育，整体性较好，可采用水泥砂浆（W/C=0.5～0.8），注浆压力0.5～1.0MPa，以填充导管孔。
超前小导管尾部与钢架焊接连接成整体。
（2）工艺流程：
注浆作业包括打孔、布管、封孔、注浆4道工序。
打孔布管：
钢管长4.5m，管上按梅花形布置小孔，间隔10cm，孔眼直径8mm，尾部置于钢架腹部。
采用凿岩风钻打孔，孔口偏差不大于±50mm；孔眼长度应大于设计的小钢管长度，允许偏差为0～50mm；小钢管应平直，尾部焊箍，顶部成尖锥状，采用锤击或钻机顶入，外插角允许偏差为2°。
封孔注浆：
在掌子面喷一层5cm厚砼，孔口处设止浆塞，采用水泥浆液注浆，注浆压力0.5～1.0Mpa，浆液配比现场试验确定，注浆时先注无水孔，后注有水孔，从拱顶向拱脚方向灌注,遇窜浆或跑浆时，则采取间隔一孔或几孔灌注的方法。
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