超前支护及初期支护施工.docx
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超前支护及初期支护施工
超前支护及初期支护施工
隧道初期支护必须紧随开挖面及时按照设计标准施做,以减少围岩暴露时间,抑制围岩变形,防止围岩在短期内松弛剥落。
根据本标段所处区域的不同,暗洞设计分别采取不同的具有针对性的隧道支护参数,分为一般地段和洞口段、下穿浅埋冲沟地带等。
施工顺序:
开挖后初喷混凝土→系统支护(系统锚杆、钢筋网、钢架)施工→复喷混凝土至设计厚度→进入下一循环。
支护参数:
喷射混凝土采用C25、C30网喷混凝土;系统锚杆拱部采用Φ22组合中空锚杆、边墙Φ22mm砂浆锚杆,拱墙分界以拱部140°划分;钢筋网为φ6.5、φ8;钢架采用格栅钢架、型钢钢架,型钢为I18~I25a类型。
主要工艺:
钢架、钢筋网和锚杆由洞外钢构件厂加工,经检验合格后,人工配合机械安装钢架、挂设钢筋网、风动凿岩机施作系统锚杆;喷射混凝土采用湿喷工艺,配备机械手进行喷混凝土作业。
1、喷射混凝土
本标段隧道初期支护喷射混凝土全部采用湿喷工艺。
喷混凝土料由洞外自动计量拌和站生产,混凝土搅拌车运输至洞内。
喷混凝土料用湿喷射机压送到喷头处,再在喷头上添加速凝剂后,湿喷机喷射。
施工工艺流程见下页“喷射砼施工程序图”。
1)喷射前准备工作
(1)查受喷面轮廓尺寸,并修整,使之符合设计要求,松散清除干净;
(2)用高压风或水清洗喷面;
(3)备好工作平台,防护用具;
(4)根据喷射量添加速凝剂,并转动计量泵转盘调节好速凝剂的用量;
(5)接好电源及风管、喷管、速凝剂管等;
(6)检查喷射机的转子、振动器、计量泵及安全阀、压力表是否完好,并进行试运转;
(7)向喷射机的料斗加入约半料斗砂浆(水泥:
砂:
水-1:
3.5:
0.45),开动主电机将砂浆转入转子腔和气料混合仓。
1)喷射作业
(1)操作顺序
打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。
(2)开机后注意观察风压,起始风压达到0.5MPa,才能开始操作,并据喷嘴出料情况调整风压。
一般工作风压:
边墙0.3~0.5MPa,拱部0.4~0.65MPa。
(3)混凝土拌和要充分,直径大于15mm的粗骨料及时清除。
(4)喷嘴与受喷面尽量垂直,两者的距离一般为1.5~2.0m,对挂有钢筋网的受喷面,喷嘴略倾斜,距离也相减少。
(5)喷嘴均匀地按螺旋轨迹,分区段(一般不超过6m),自下而上,一圈压半圈,缓慢移动,每圈直径约20cm。
若受喷面不平,先喷凹坑找平。
(6)喷射作业在工作平台上进行,有条件时,把喷嘴固定在机械手上。
(7)停机前,把喷射料斗中的混凝土全部喷完,并严格按以下顺序关机:
关主电机、振动器、关速凝剂计量泵、关主风阀;利用计量泵加水清洗速凝剂管路;再将喷嘴离开受喷面,依次打开主风阀、计量泵电机、主电机,向料斗中加水清洗气料混合仓、混凝土管道,最后关主电机、关主风阀、计量泵、停风。
(8)清理喷射机表面的混凝土。
隧道锚喷机械作业顺序
2、锚杆(中空、砂浆锚杆)
1)砂浆锚杆
钻孔使用锚杆台车,YT-28凿岩机、煤电钻钻眼;锚杆预先在洞外按设计要求加工制作,施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确,锚杆要除去油污、铁锈和杂质。
按设计要求钻凿锚杆孔眼,达到标准后,用高压风清除孔内岩屑,用注浆泵注浆,然后将加工好的杆体打入孔内,并将锚杆与钢筋网联为整体。
砂浆锚杆施工工艺框图见下图。
施工工艺说明:
(1)钻孔:
采用锚杆台车或风枪。
孔位偏差不大于10mm,孔深偏差不大于50mm,采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工,钻头直径大于锚杆直径15mm。
(2)安装:
系统锚杆在围岩开挖和初喷混凝土后打设,钻孔时确保孔口岩面平整,使岩面与钻孔方向垂直,局部随机锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向方向相反,其与滑动面的交角大于45°,间距1.0~1.5m,梅花形布置。
锚杆注浆后,在砂浆凝固前,不敲击、碰撞和拉拔。
(3)质量检查:
注浆密实度试验:
选取与现场锚杆直径和长度、锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管,采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆,并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆,养护7天后检查其密实度。
(4)拉拔力试验:
每300根锚杆中抽查3根进行拉拔试验。
砂浆锚杆养护28天后,安装拉拔设备,逐级加载至锚杆拔出或拉断为止,拉力方向与锚杆轴线一致。
2)中空注浆锚杆
中空注浆锚杆施工钻孔使用锚杆钻机或YT-28风动凿岩机和煤电钻钻孔,钻孔前根据设计要求定出孔位,钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直,钻孔直径φ42mm,钻孔深度大于锚杆设计长度10cm。
见下图“中空注浆锚杆工艺框图”。
施工工艺说明:
(1)钻孔:
按设计位置沿拱部开挖轮廓上标出锚杆位置;用锚杆钻机或风枪钻孔,钻至设计深度后,用水或高压风清孔,经检查后进行锚杆安设。
(2)锚杆安装:
中空锚杆按设计要求在厂家定做,使用前先检查锚杆孔中有无异物堵塞,如有异物清理干净,用风枪将锚杆送入孔内,锚杆的外露长度10~15cm,然后安装孔口帽(止浆塞)。
(3)注浆准备:
为了保证连续不间断注浆,注浆前认真检查注浆泵的状况是否良好,配件是否备齐;检查制浆的原材料是否备齐,质量是否合格。
浆液采用水泥浆,检查无问题后开始注浆。
(4)注浆作业:
迅速将锚杆、注浆管及注浆泵用快速接头连接好。
开动注浆泵注浆,直至浆液从孔口周边溢出或压力表达到设计压力值为止。
每根锚杆注浆必须连续注满。
一根锚杆完成后,迅速卸下注浆软管和锚杆接头,清洗后移至下一根锚杆使用。
注浆过程中,每次移位前及时清洗快速接头,以保证注浆连续进行。
浆液严格按配合比配制,并随配随用,以免浆液在注浆管、注浆泵中凝结。
注浆过程中若出现堵管现象,及时清理锚杆、注浆软管和注浆泵;当注浆泵的压力表显示有压力,则卸压后再拆接头进行处理。
为保证注浆效果,严格控制注浆压力,橡胶止浆塞打入孔口不小于30cm,而且要待排完气之后立即用快凝水泥砂浆封闭止浆塞以外的钻孔。
3、钢筋网
钢筋网沿拱墙铺设,钢筋网的铺设在初喷和系统锚杆施作后安设。
钢筋网固定在锚杆末端,钢筋类型及网格间距按设计施作。
钢筋网必须安装顺直,随被支护岩面的实际起伏状铺设,与被支护岩面间隙约3cm,钢筋网与钢筋网连接处、钢筋网与锚杆连接处点焊在一起,使钢筋网在喷射时不晃动。
钢筋网在加工厂加工成片,在洞内再焊接起来形成整体。
钢筋网加工允许偏差:
间距±10mm,搭接长度±15mm;表面保护层厚度不小于20mm,不允许将锚杆、钢筋头外露。
4、钢架(格栅、型钢)制安
本标段隧道采用型钢钢架加强初期支护。
(1)加工
型钢钢架加工时首先根据各单位长度下好料,然后在车间工装台上弯制。
钢架的焊接在胎模内焊接,控制变形。
按设计加工好各单元钢架后,组织试拼,检查钢架尺寸及轮廓是否合格。
加工允许误差:
沿隧道周边轮廓误差不大于3cm,平面翘曲小于±2cm,接头连接要求同类之间可以互换。
结构试验时,在工作台上将钢架拼装成环。
外侧焊油顶座,采用油顶按设计荷载加压。
使用钢筋力计及收敛仪量测钢架内力和变形情况。
(2)钢架的安装
钢架在初喷混凝土后安设。
确保钢架外缘有足够的混凝土保护层厚度,在安设过程中当钢架和围岩间有空隙时,设垫块。
定位筋一端与钢架点焊在一起,另一端锚入围岩中,当钢架架设处有锚杆时,尽量利用锚杆定位。
钢架根部加设径向锁脚锚杆,防止下沉。
(3)钢架安装标准
钢架安设前检查掌子面开挖净空,并挖除钢架底脚处虚碴,决不允许用虚碴填在超挖拱脚底部,垫方木或型钢进行高差调整,开挖尺寸允许误差±5cm。
钢架落底接长在单边交错进行。
每次单边接长钢架1~3排。
在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射混凝土。
接长钢架和上部通过垫板用螺栓牢固准确连接。
焊接两榀之间的连接钢筋。
5、锁脚锚管
锁脚锚管用φ42钢管加工成长3.5m,前端成锥形,尾端焊箍,管壁周围每隔15cm交错,孔眼直径8mm,尾端1m不钻孔。
采用YT-28风动凿岩机在拱脚位置钻孔,钻孔成型后,安装导管,加设止浆塞,用注浆泵注水泥浆。
注浆压力0.6~1.0Mpa,难注地段最多1.5Mpa,浆液配合比按设计要求和地质情况,现场试验确定。
6、管棚
隧道进、出口地段及浅埋段竖井进洞处岩体较破碎、埋深浅,为确保进洞安全,均需采用大管棚超前支护加固地层,大管棚施工方案如下:
1)施工导向墙
在洞口明暗交界处施工混凝土套拱作为大管棚导向墙,内设型钢钢架,按设计管棚位置埋设导向管并与钢架焊接。
套拱采用型钢钢架支设钢模板浇筑。
2)搭设脚手架
砼达一定强度后,在洞口搭设脚手架,钻机就位对中后固定,然后开始钻孔,钻孔过程中由专人测定钻孔精度,确保孔位准确。
3)钻孔与顶管
利用管棚钻机作为钻孔机械,钻机按预埋的导向管就位。
施钻深孔时,钻机大臂顶紧在掌子面上,当第一节钻杆钻入岩层,尾部剩余20~30cm时停止钻进,接长第二根钻杆,用联接套把两根钻杆连接牢固,又重新钻孔,直至钻孔达到要求深度(比管棚长0.5m以上)后,按同样方法拆卸钻杆。
用钻机将大管棚逐节顶入孔内,连接管路并密封孔口,进行压水检查达到要求后,进行注浆。
4)大管棚注浆
根据设计压注水泥砂浆,进行围岩加固。
注浆参数符合设计要求。
管棚施工见下页图。
5)保证施工工艺的技术措施
(1)施工前根据设计洞门的里程和标高刷好洞门仰坡,如果边仰坡石质不良或为土质时,根据地质情况用水平锚杆、挂网、喷砼加固,保证其稳定。
(2)设置两榀临时钢支撑工字梁拱架,焊好纵向连接,并注意预留保护层。
(3)在两榀钢拱架上,按管棚设计位置(间距和水平标高、仰角),准确的焊上套管,套管外端焊一个法兰盘,用来平衡钻孔和压浆的后座力,里面一端用胶纸封口,以防砂浆流入。
导管的导向直接影响管棚的质量,必须严格按设计安装、焊牢。
(4)导管全部焊好后即可灌注套拱砼,边墙部分不影响管棚施工,可以在洞身开挖后一并施作。
(5)钻孔时随时检查孔眼的方向与仰角,以免超过误差限度。
钻眼达到设计长度后,检查管内钻碴是否冲洗干净,否则再用较小钻头加高压水在管内钻除余碴。
(6)压浆时注意将压浆管伸入孔底,保证压浆饱满。
待水泥砂浆达到70%设计强度即可进行洞身拱部开挖。
7、超前小导管
1)超前小导管加工
超前小导管采用φ42/φ50无缝钢管制作,管身预留止浆段不小于0.3cm,导管加工在现场专业车间进行,其注浆孔采用钻床成孔,先将导管一端做成尖形,另一端加焊ф6管箍,并经质量人员检验合格方可交付使用。
2)钻孔、插入小导管
小导管钻孔前,先进行孔位测量放样,做到位置准确,钻孔严格按放样进行,孔位外插角度符合设计要求,避免造成串孔,影响注浆效果。
钻孔完成后,先用高压风(或水)清孔,然后进行注浆。
3)注浆
根据设计采用压注水泥砂浆进行围岩加固,必要时在施工中对富水地段采用水泥-水玻璃双液浆进行围岩加固。
注浆压力控制在0.4~0.6Mpa。
见下图“超前小导管注浆施工工艺流程图”。
注浆前认真做好机具设备的检修工作,并加入清水进行试运转,发现问题及时排除和修复,使其处于良好工作状态。
对注浆管路系统包括接头、阀门等进行认真检查,如有破损予以更换,不好用的接头、阀门不使用,防止注浆时在较高压力下发生脱扣。
注浆过程中随时注意检测所注浆液的凝结时间是否与要求相一致,否则及时找出原因予以排除,注浆作业前后配合,统一指挥。
注浆管的止浆和固定:
在注浆管预定的位置,用沾有胶泥的麻丝缠绕成不小于钻孔直径的纺锤形柱塞,把管子插入孔内,再用台车把管顶入孔内,使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧,然后在麻丝与孔口空余部分填充胶泥。
注浆作业完毕后,对所有的机具设备,特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等认真清洗干净,收好后撤出洞外,并定期进行检查、保养,保证其处于良好状态,以备下段注浆使用。
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