中交第一公路工程局有限公司
建兴高速公路
隧道初期支护施工方案
编制： 复核： 审核：
中交一公局海威工程建设有限公司
建兴高速公路项目经理部 2012年11月2日
分部分项施工技术方案审批单
HWGS-JL-07-01 工程概况
编号：
项目名称 方案名称 合同工期 项目经理 所属单位 凌源至绥中高速公路建昌至兴城支线 隧道初期支护 15个月 贺鹏 建兴项目 合同总价 项目总工 技术等级 7.5亿 郝建财 Ⅱ 项目总工审核意见： 签字： 日期： 公司工程技术部审核意见： 签字： 日期： 公司总工审批意见： 签字： 日期：
一． 工程概况 1.工程简介
灰窑子隧道位于建昌县灰窑子村附近，呈北东向展布，为两条分离式单行曲线隧道，左线长1000米，右线长1005米，属长隧道，具体桩号位于ZK3+020～K4+020（左线）、K2+985～K3+990段（右线）。
本隧道左、右线两端洞口纵断面均位于凸型竖曲线上，中间段均位于直线段上；左线洞身直坡段纵坡-2.05%,．右线洞身直坡段纵坡为-2.06%。隧道最大埋深约112m。 2.气象水文及区域地质构造
项目区属半干旱大陆性气候带，夏季炎热，冬季寒冷，风沙干旱，雨量很少。多年平均降水量450～591mm，约有70%集中在六月至八月，多年平均蒸发量1512.4～929.3mm。年平均气温8.3～9.2℃，极端最高气温40.8～43.3℃，极端最低气温-27.5～29.5℃，最冷月为1月，最冷月平均气温-9.8℃，年平均风速2.2-2.6m/s，无霜期140天左右，标准冻深为1.2m。经地表调绘及钻探，隧道区未发现地下水。
区域地层：隧道区地层岩性主要为第四系全新统冲洪枳碎石、块石，白垩系义县组凝灰岩，火山角砾岩及安山岩。
区域构造：设计带处于阴山纬向构造体系中、东段与大兴安岭太行山新华夏构造体系东缘的交接部位，地质构造十分复杂，按构造体系可分为东西向构造、北东向构造、北北东向构造、南北向构造。受构造影响，区内断裂较为发育，以东西向和北东向断裂为主。据区域断裂位置可知，设计带中断层F28从隧道区K3+500～K4+000右侧沟谷中通过。其性质不明，走向北55～75度东，断层西侧为白垩系义县组地层，东侧为蓟县系雾迷
山组地层。 3.施工平面布置图
灰窑子隧道进口平面布置图
灰窑子隧道出口平面布置图
4.工程数量及工期
本隧道支护衬砌结构主要包括超前支护、初期支护和二次衬砌三部分，
其中，Ⅳ级围岩超前支护为φ22超前砂浆锚杆，环距均为40cm，纵距根据不同衬砌类型从0.8～1.2米不等；Ⅴ级围岩超前支护为超前小导管注浆，小导管直径、壁厚、环距和纵距依据不同的衬砌类型而不同。
初期支护包括钢筋网、锚杆、钢拱架、C25喷射混凝土四部分。钢筋网均为φ8@20×20cm的钢筋网片，锚杆为φ25×5的中空注浆锚杆，长度、排距和环距依据不同的衬砌类型而不同，钢拱架主要分为格栅拱架和工字钢拱架，纵距和型号依据不同的围岩级别而不同，喷射混凝土为C25早强混凝土，厚度依据不同的围岩级别而异。
初期支护计划2012年11月开工，2013年7月完工。 二． 初期支护施工工艺流程及工艺要点 1. 超前支护
1.1超前支护施工工艺流程
锚杆制作 测绘出开挖轮廓线，标出孔位 靠掌子面正确安装固定钢架 凿岩机就位，定位开孔 钻孔至预定孔深，并随时调整方向 清孔，成孔检查 锚固剂浸泡、填塞锚固剂 顶入安装小钢管 顶入安装锚杆 小钢管制作 将锚杆(小钢管)尾部和钢架焊连
质量检查合格，进入下道工序 1.2超前小导管预注浆施工工艺流程详见下图：
地质调查，注浆设计 现场注浆试验 制订施工方案 测量布孔 凿岩机钻孔 清孔，成孔检查 小导管加工制作 材料准备 浆液配制 注浆量控制 安装导管，封堵管口 喷混凝土封闭掌子面 连注浆管路，试运转 注浆作业 转入断面开挖 注浆泵就位 注浆压力控制 效果检查，方案调整 1.3超前支护施工工艺
超前锚杆、超前小钢管支护宜和钢拱架支撑配合使用并从钢拱架腹部穿过。施工首先用凿岩机沿隧道外轮廓线向外钻孔，然后安设锚杆或用钻机将小钢管顶入。 1.3.1钻孔施工工艺
锚杆(小钢管)材质符合设计要求，按设计长度切割下料，存放待用。小钢管一端应加工成封闭的尖状。
测量开挖面中线、标高，用红漆准确画出开挖轮廓线，并点出锚杆(小钢管)孔位，孔位允许偏差为±20mm。
钻孔台车和凿岩机就位，对正孔位，开钻。钻孔先由工人按设计外插角度钻 3～5孔，然后插入钎杆控制方向、角度，钻深达设计要求后，用吹管、掏勺将孔内碎渣和水排出。
1.3.2安设锚杆（小钢管）
填塞锚固药卷：将早强锚固剂药卷放在水中浸泡，泡至软而不散时取出，再人工将药卷塞满至孔深1/3～1/2处。
安装锚杆：先用人工持铁锤将锚杆打入，当进入困难时，用凿岩机配专用连接套旋转将其顶入孔内，以锚杆达孔底且孔口有浆液流出为止。
超前小钢管安装：清孔后，用凿岩机配连接套直接将其顶入至孔中，顶入钻孔长度不应小于管长的90%。
将锚杆 (小钢管)的尾部和连接系统锚杆的环向钢筋或钢拱架焊连，以增强共同支护作用。
当超前锚杆 (小钢管)和钢拱架配合使用时，宜先安装钢拱架，再穿过钢拱架腹部钻孔、安装锚杆，以利于钢拱架顺利安装。 1.4超前小导管预注浆施工工艺 1.4.1钻孔、安装小导管
在掌子面测量布孔，并标出孔位，用凿岩机钻眼，成孔后，用吹管或掏勺将孔内砂石吹(掏)出，以免堵塞。成孔检查合格后，人工推送钢管入孔，管口用麻丝和锚固剂封堵。 1.4.2封闭掌子面。
小导管注浆前，应对开挖面及5m范围内的坑道喷射50～100mm厚的混凝土或用模筑混凝土封闭，以防止注浆作业时发生孔口跑浆现象。 1.4.3注浆系统试运转
小导管安装完成后，旋上孔口阀，连接注浆管路。注浆前注浆系统要试运转“热身”，一般为20分钟。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，以冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，
增加浆液充塞的密实性，核实岩石的渗透性。 1.4.4注浆作业。
采用专用注浆泵注浆，为加速注浆，可在小导管前安装分浆器，一次可注入3～5根小导管。
清孔后，按由下至上的顺序施工，注浆前应先清洗管内沉降物。浆液先稀后浓、注浆量先大后小。
注浆压力按分级升压法控制，由注浆泵油压控制调节。具体调法是：启动注浆泵，正常运转后关闭泵口阀门，泵停止运转后，旋转压力调解旋钮，将油压调在要求的油压刻度值上。随着注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定值时，自动停泵。为防止由于压注速度过大，造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，影响注浆质量，在注浆前先压注三分钟的单液水泥浆，检查止浆情况，待确定合适的压入速度后，再进行注浆施工。
以终压控制为主，注浆量校核。当注浆压力为0.7～1.0MPa，持续15min即可终止。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，并用清水清洗干净。以保证下次注浆顺利进行。施工中要加强劳动保护，防止浆液沾染人体。 2. 初期支护施工工艺 2.1中空注浆锚杆施工
锚杆安设作业，应在初喷混凝土后及时进行，Ⅴ级围岩地段，锚杆钻孔作业宜在初喷射混凝土终凝3h后进行。
钻孔前应根据设计要求和围岩情况定出孔位，作出标记。锚杆孔位允许偏差150mm。
钻机就位，连接风水管路，钻机对正孔位按锚杆设计轴线钻孔。钻孔
应圆而直，钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直。
中空注浆锚杆钻孔直径应大于杆体直径15mm，杆体周围砂浆保护层厚度不小于8mm。
中空注浆锚杆施工前 ，孔内积水和粉尘应吹洗干净。
水泥砂浆强度等级不应低于M20，配合比：水泥：砂：水为1：（1～1.5）：（0.45～0.5），砂子的粒径不得大于1mm，必要时可采用用早强水泥砂浆。
2.2钢筋网制作安装。
先在钢筋加工场用钢筋按设计网格间距制成1.5m左右大小的网片，点焊节点不少于全部的20%，其余用扎丝绑扎。待锚杆安装完成，将制好的网片运到现场，开始挂设，点焊固定在锚杆头上，要求网片间搭接长度不小于200mm。
钢筋网宜在岩面喷射一层混凝土后随受喷面起伏铺设，并在锚杆安设后进行，要求与受喷面间隙宜控制在20～30mm之间。
采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。
钢筋网应与锚杆或其他固定装置连接牢固，在喷射混凝土时不得晃动。 2.3钢拱架制作安装。 2.3.1钢拱架制作
钢拱架在钢筋加工场制作，加工后要试拼，允许误差为：沿隧道周边轮廓偏差为±30mm，平面(翘曲)偏差±20mm。 2.3.2钢拱架安装
安装前，应检查钢拱架制作质量是否符合设计要求，不合格禁用。
钢拱架安装时应与初喷混凝土间紧密接触，空隙采用垫块嵌紧。 钢拱架两侧拱脚应放在牢固的基础上。安装前应将底脚处浮渣彻底清除干净；拱脚标高不足时，应设置钢板进行调整；拱脚高度应低于上半断面底线150～200mm，当拱脚处围岩承载力不够时，应向围岩方向加大拱脚接触面积。
钢拱架安装应符合设计要求，钢拱架安装允许偏差横向和高程均为±50mm ，倾斜度不得大于20。
分片钢拱架在开挖面组装成整榀钢拱架，每节连接螺栓应拧牢固。钢拱架立起后，根据中线、水平将其校正到正确位置，然后用定位筋固定，并用纵向连接筋将其和相邻钢拱架连接牢靠，钢拱架与壁面间用钢楔或混凝土垫块楔紧。
上断面钢拱架安装完成后，在Ⅱ型接头处每处各打设2根Φ25砂浆锚杆作为锁脚锚杆，每根长4米，锁脚锚杆弯钩焊接在工字钢临空面侧翼缘上，采用双面焊，焊缝长度、厚度不小于设计要求。 2.3.3钢拱架安装工艺流程
验收 加设鞍形垫块 打锁脚锚杆 焊纵向连接筋 钢筋拱架加工质量验收 清除底角浮渣 钢拱架组拼 安装钢拱架 与系统锚杆焊连定位 测量放样 钢拱架安装工艺流程图
2.4喷射混凝土施工
喷射混凝土采用湿喷工艺进行施工，严禁采用干喷法施工。 2.4.1原材料选择
水泥：采用PO.42.5普通硅酸盐水泥，使用前应做复查试验。 砂：选用天然中砂，细度模数大于3.0～2.３，含水率5%～7%，使用前一律用 5mm筛网过筛。
碎石：采用坚硬耐久的碎石，粒径一般为5～15mm，钢纤维喷射混凝土的碎石粒径不应超过10mm，且级配良好，含泥量小于1%，针片状含量小于10%。当使用碱性速凝剂时，石料不得含活性二氧化硅。
减水剂：为满足混凝土坍落度及品质要求，选用高效减水剂。其质量应符合有关规范规定。
速凝剂：必须使用质量合格的产品，应注意保管，不使其变质。在使用前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，要求初凝时间不超过5min、终凝时间不超过10min。应根据水泥品种、水灰比等，通过试验确定其最佳掺量，并应在使用时准确计量。
水：水质经检验符合工程用水标准。 2.4.2施工机具性能要求
湿喷机性能要求：密封性能良好，输料连续均匀；生产率大于5m/h，允许骨料最大粒径为15mm；混凝土输料距离，水平不小于30m，垂直不小于20m；机旁粉尘小于10mg/m3。
空压机：选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求，当工程需要选用单台空压机工作时，其排风量不应小于9m/min；压风进入喷射机前，必须进行油水分离。
机械设备选型配套：混凝土生产：喷射混凝土的生产在洞外拌和站集中拌和。 混凝土运输设备：混凝土搅拌运输车。 湿喷机：一个工作面配备湿喷机2台，混凝土搅拌运输车2辆，喷混凝土作业台架2个。 2.4.3混凝土配合比
喷射混凝土的配比应通过试验选定，满足设计强度和喷射工艺的要求。施工前至少要设计2～4种配合比，经过试喷试验，优选回弹量低、物理力学性能满足设计的一组作为应用配合比，并根据施工中材料、气候的变化相应调整。 2.4.5混凝土生产
混凝土宜在洞外自动计量拌合站按配合比集中生产，要求称量的允许偏差符合下列要求：水泥与速凝剂均为±2%；砂、石均为±3%。混凝土生产应采用分次投料工艺，其投料顺序及搅拌时间应满足有关规范要求，混凝土坍落度宜控制在80～120mm之间。 2.4.6喷射前的准备工作
喷射前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除开挖面的浮石和墙脚的岩渣、堆积物，拆除作业面障碍物。
用高压风水冲洗受喷面，保证良好接触；对遇水易潮解、泥化的岩层，则应用高压风水清扫岩面。
埋设控制喷射混凝土厚度的标志，宜选择岩面凸出部位，用电钻钻孔，埋设钢筋头，使其外露长度与设计喷混凝土厚度相等。
作业区应有良好的通风和足够的照明装置。
喷射作业前，应对机械设备、风、水管路、输料管路和电缆线路等进
行全面检查及试运转。湿喷机液态速凝剂的泵送及计量装置性能应加强检查。
受喷面有滴水、淋水时，喷射前应按下列方法做好治水工作：有明显
出水点时，可埋设导管排水；导水效果不好的含水岩层，可设盲沟排水。 2.4.7喷射作业
混凝土运至湿喷机料斗，速凝剂在湿喷机专用入口添加，由计量泵将速凝剂通过胶管压入喷嘴，依靠喷射管中压缩空气将速凝剂雾化与物料充分混合后喷出。湿喷机工作时要求系统风压不小于 0.5MPa，风量不小于10m3/min，工作风压一般控制在0.4～0.5MPa。
喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不宜超过6m。 一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度不小40～60mm。首层喷混凝土时，要着重填平补齐，将小的凹坑喷圆顺。岩面有严重坑洼处采用锚杆吊模喷混凝土处理。
喷射作业应以适当厚度分层进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。
当岩面普遍渗水时，可改变配合比，增加水泥速凝剂掺量(可适当加大到水泥用量的6%～8%)，在保证初喷后，按原配合比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施，将水引导疏出后，再喷混凝土，或边排水边喷射。
钢筋网喷混凝土要求：要求钢筋网铺设需满足设计要求，保护层厚度符合规范要求，且固定牢靠，喷射混凝土作业时不晃动。开始喷射时，应减小喷头与受喷面的距离，并调节喷射角度，以保证钢筋与壁面之间混凝土的密实性。喷射中如有脱落的混凝土被钢筋网夹住，应及时清除。
钢拱架喷射混凝土要求：钢拱架制作、安装应满足设计及规范要求。钢拱架与壁面之间的间隙应用混凝土充填密实。喷射顺序，应先喷钢拱架与壁面之间的混凝土，后喷钢拱架之间的混凝土。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢拱架覆盖。 2.4.8喷射机司机操作规定
作业开始时，应先送风，后开机，再给料，待混凝土从喷嘴喷出后，再供给速凝剂；结束时，先关闭速凝剂计量泵，之后停止供料，待喷嘴残留的少量混凝土和速凝剂完全吹净后，再停风。
向喷射机供料应连续均匀，避免堵塞管路；机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料。
喷射机的风压，应满足喷头处的压力在0.1～0.15MPa 左右。 喷射机司机要加强和喷射手之间的联系，以便控制好风压。风压过大，会增加回弹，甚至把未完全凝固的混凝土吹落；风压小，粗骨料冲不进砂浆层而脱落，影响喷混凝土品质，风压过小时甚至会造成堵管；现场以喷混凝土回弹量小、表面有光泽、易黏着适度掌握风压。
喷射作业完毕或因故中断喷射时，必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。
2.4.9喷射手操作规定
喷射手应经常保持喷头具有良好的工作性能。
喷头距岩面距离以0.6～1.2 m为宜，与受喷面基本垂直，喷射料束与受喷面垂线成5～15°夹角时最佳。
喷射时，应使喷射料束螺旋形运动。运动轨迹一般为环形旋转水平移动并一圈压半圈，环形旋转直径约0.3m。喷射第2行时，依顺序由第一
行起点上方开始，行间搭接20～30mm。
喷混凝土厚度控制：喷混凝土后标志钢筋无钢筋头外露即可。 喷混凝土平整度控制：表面平整度以目测平顺为宜，否则需补喷。 2.4.9喷射混凝土养生。
喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护。 气温低于5℃时，不得喷水养护。
2.4.10喷射混凝土质量检测方法、标准及处理措施。
混凝土抗压强度试验：采用喷大板切割法制作混凝土试块，标养至28天，进行试验，其强度须满足设计要求。每10延米至少在拱部和边墙制作一组试件，材料或配合比变化时增加一组。不合格时，应查找原因，凿除重喷。
喷射混凝土厚度检测：喷层厚度用激光断面仪或凿孔方法检查，每10延米至少检查一个断面，再从拱顶起每隔3m凿孔检查一个点，检查孔处的厚度应有90%以上不小于设计厚度，平均厚度不小于设计厚度，最小厚度不小于设计厚度的50%。厚度不满足须补喷，发现有裂缝、脱落或渗漏水时，须整治以后再补喷。
外观检查：喷射混凝土均匀密实，表面平顺，无干斑或流滑现象。 2.4.11喷射混凝土对开挖作业的要求。
喷射混凝土作业需紧跟开挖面时，下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔，不得小于4h。 三.参考文献
1.凌源至绥中高速公路建昌至兴城支线第一合同段施工组织设计 2.凌源至绥中高速公路建昌至兴城支线第一合同段施工图设计
3.《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009) 4.《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80／1-2004) 5.《建兴高速公路施工指南》 四．安全注意事项
1．所有进入隧道内的作业人员，必须按规定配带安全防护用品，遵守纪律，听从指挥；
2．施工支架应放置平稳，地面坚实；
3．钻眼时，如遇机架摇晃、移动、偏斜或有异响，应立即停钻，经处理后，方可施钻。当发生卡钻时应用板钳松动拔出，不可敲打；
4．当锚杆注浆输料管路堵塞或爆裂时，必须依次停止风、水、料的输送。
5．锚杆支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时，应采取补救措施。当险情危急时，应将人员撤出危险区。
6．施工人员应经培训合格后上岗。焊工应持有特种工人作业证。 7．焊工必须穿戴防护衣具。施工时焊工应站在木垫或其它绝缘垫上。 8．焊机必须接地，以保证操作人员安全，对于焊接导线及焊钳接导线处，都应有可靠的绝缘接地。
9．大量焊接时，焊接变压器不得超负荷，变压器升温不得超过60℃，为此，要特别注意遵守焊机暂载率规定，以免过分发热而损坏。
10．施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固，当险情危急时，应将人员撤出危险区。
11．构件支撑的立柱不得置于虚碴和活动石块上。立柱底面应加设垫
块。
12．钢架的安装作业时，作业人员之间应协调动作，在本排钢架未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。
13．喷射混凝土时，所有操作工人必须带安全帽，防尘口罩，防尘工作服，雨靴，橡胶手套。
14．喷射手，控制好风压、喷射距离，避免回弹骨料伤人。 15．喷浆结束后，应清洗喷射机及管路，避免堵管炸裂伤人。 五．环保要求事项
1．施工过程中，加强对施工人员的培训教育，贯彻环保思想，使他们能够自觉地履行环境保护的义务。
2．施工过程中，自觉地履行环境保护的义务。
3．隧道施工中要控制地下水的排水，防止过量排放造成地表生态环境的破坏。
4．施工机械优先采用电力驱动，内燃机械、车辆应加装消烟净化装置，尽量减少对周围环境的影响。
5．夜间施工灯光集中照射，避免灯光扰民。
6．施工废水，生活污水严禁随意排放，并在生活区、生产区及洞门口设置污水处理池，再由处理池排放到指定地点。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容