隧道开挖支护首件总结

一、工程概况

老君顶隧道右线K328+252.8～K328+2段上台阶开挖支护，选取为本标段隧道开挖支护的首件工程。隧道建筑限界净宽10.25米，隧道按喷锚构筑法技术要求设计，均采用复合式衬砌，洞口段围岩超前支护采用超前管棚周壁预注浆支护，初期支护采用环向系统锚杆、双层钢筋网片、钢架支撑配合喷射混凝土形成整体。

二、首件施工目的

为保证本标段隧道工程开挖支护施工质量，确定最优施工方案，更好的为其他隧道开挖支护施工提供依据，我部将通过此隧道开挖支护首件工程的实施，总结出适合本项目的施工工艺，且对重点、难点部位采取控制措施。同时预防和纠正后续批量生产中可能产生的质量问题，通过首件工程施工达到以下目的：

（1）施工组织检验：通过首件工程施工，确定人员、机械之间的最佳组合。

（2）收集数据：通过首件工程来确定在此施工环境下，各工艺的各项技术指标如何控制。总结出的技术参数作为指导大批量施工控制的依据。

三、资源配置

3.1主要劳动力计划

老君顶隧道右线K328+252.8～K328+2段上台阶开挖支护首件工程由隧道四队负责施工，施工及管理人员具体见下表：

施工作业人员配置情况

机械设备配置可满足现场施工需求，具体详见下表。

施工机械设备配备表

4.1施工前准备

施工前按照设计图纸和有关规程规范要求，结合工程地质和气象水文条件，编制了首件工程施工组织设计。

（1）熟悉施工图，认真做好图纸会审和技术交底工作。

（2）根据施工坐标及设计提供的导线点，做好定位放线及水准点的引测并复核，将测量报告提交监理工程师审查。

4.2施工工艺

隧道为分离式隧道，本段隧道的初期(超前)支护主要支护形式为大管棚、系统锚杆、喷混凝土、钢筋网、型钢钢架。管棚钻孔采用管棚钻机，注1:1水泥浆、黄土隧道采用电煤钻钻孔，洞内锚杆、钢筋网片在洞外加工运至洞内安装。型钢拱架在洞外场地加工，试拼合格后安装。喷射混凝土支护采用湿喷机进行湿喷作业。

4.2.1洞身开挖

本段隧道开挖采用台阶分部开挖法（环形开挖留核心土法）。台阶分部开挖法适用于一般土质或易坍塌的软围岩地段。上部留核心土支挡开挖工作面，利于及时施做拱部初期支护以增加开挖工作面的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护保护下进行，施工安全性好。每循环进尺0.6m，不宜过长，下台阶长度为洞径的1倍。下半断面落底时，采用拉中槽跳间挖马口，马口长度为为2.5～3.0m。

具体施工步骤详见如下洞口段、V级围岩段施工程序示意图。

环形开挖留核心土法上台阶施工步骤说如下：

（1）施工准备，超前地质预报，拱部超前支护；

（2）机械开挖①②③部弧形导坑；

（3）施作①②③部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立型钢钢架并设锁脚锚杆；

（4）双层挂网后复喷混凝土至设计厚度26cm；

本段隧道开挖工法为环形导坑预留核心土法，在开挖工程中，首先采用挖机开挖，预留50cm左右后更换为单齿开挖，然后开挖到剩余20cm左右时进行人工开挖，确保拱脚原状土不受扰动。

4.2.2系统锚管

（1）锚杆钻孔

本段隧道设计采用Φ22早强砂浆锚杆，黄土隧道采用ZM-12T型煤电钻钻成孔。煤电钻施工既可解决土质隧道遇水软化围岩的问题，又可解决在土质隧道施工中采用常规的冲击钻不易排碴、成孔困难的难题，可以提高在黄土隧道的成孔速度和安全性。

锚杆钻孔利用开挖台阶施钻，按照设计间距布孔；钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷混凝土表面；锚杆孔比杆径大15㎜，深度误差不得大于±50mm；成孔后采用高压风清孔。

（2）砂浆锚杆安装

砂浆锚杆作业程序是：先注浆，后放锚杆，具体操作是：先将水注入牛角泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，然后再将已调好的

砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后快速堵塞眼口，防止砂浆流失。

（3）施工注意事项：

A、钻孔，钻孔应垂直于岩石节理面，锚杆轴线应与岩体主结构面或滑移面成较大角度相交。不得生搬硬套采用径向锚杆，并应视现场情况适当调整。

B、钻孔深度不应小于锚杆杆体有效长度，但深度超长值不应大于100mm。

C、砂浆灌浆后应及时插入锚杆杆体。锚杆杆体插入到设计深度时，孔口应有砂浆流出，若孔口无砂浆流出，则应将杆体拔出从新灌浆。

D、锚杆杆体应调直、除锈、清除油污。

E、砂浆未达到锚固强度前应严禁悬挂重物。

（4）改进措施

A、宜先喷一层混凝土再安设锚杆。

B、锚杆露出长度不应大于喷层厚度，且应打设弯钩与钢架焊接牢固(除预留拉拔力试验锚杆)。

C、药卷锚杆孔径大于杆体直径15mm。

4.2.3钢筋网

钢筋网的铺设，可在岩面喷射一层混凝土后进行，如有锚杆则在锚杆安装后进行。隧道钢筋网预先在洞外制作，钢筋冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀。安装搭接长度不得小于30d（d为钢筋直径），并不得小于一个网格长边尺寸，采用点焊焊接。钢筋网铺设与受喷面的间隙一般不小于3cm。与锚杆装置连接牢固，保证在喷射混凝土施工时位置稳固。

（1）注意事项

A、钢筋网使用前必须清除锈蚀。

B、钢筋网必须随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙宜为3cm。钢筋网的喷混凝土保护层厚度不得小于2cm。

C、钢筋网必须与锚杆或其他固定装置连接牢固，在喷射混凝土时钢筋网不得晃动。

4.2.4钢架支撑

工字钢型钢钢架采用冷弯成型，钢架加工的焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。每榀钢架加工完成后放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲小于2cm。钢架在开挖或喷混凝土后及时架设。

（1）质量控制措施

安装前清除底脚下的虚碴及杂物，采用预制混凝土托梁支撑稳固。钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5cm，垂直度误差为±1°。各节钢架间采用螺栓连接，保证连接板密贴。钢架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，钢架之间按设计纵向连接。钢架与喷混凝土形成一体，钢架与围岩间的间隙用喷混凝土充填密实；各种形式的钢架全部被喷射混凝土覆盖。

（2）注意事项

A、钢架支撑加工尺寸等必须符合设计要求。

B、钢架支撑必须具有必要的强度和刚度，其形状必须与开挖断面相适。

C、钢架连接板由螺栓连接牢靠。

D、钢架必须按设计位置架设，钢架之间必须用纵向钢筋联结，拱脚必须放在牢固的基础上。钢架与围岩必须尽量靠近，但必须留2~3cm间隙做混凝土的保护层。当钢架和围岩之间的间隙过大时必须设垫块。

E、钢架必须垂直于隧道中线，横向允许偏差±5cm，钢架倾斜度应小于1°。拱脚标高采用不同厚度的钢板进行调节。

F、当钢架喷射混凝土作为永久性支护结构时，钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实。间隙过大时，可用钢楔或混凝土楔块顶紧，其点数单侧不得少于8个。喷射混凝土必须由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖。

4.2.5喷射混凝土

为保证施工质量，减少回弹量，降低粉尘，提高一次喷层厚度，喷射混凝土采用湿喷作业。锚喷支护喷射混凝土，分初喷和复喷。初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行，以尽早封闭暴露岩面，防止表层风化剥落。复喷混凝土在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成喷锚支护整体受力，以抑制围岩变位。钢架间用混凝土喷平，并有足够的保护层。

（1）喷射混凝土前的准备工作：

A、受喷面的处理：喷射支护前去除表面浮土和欠挖部分，用高压风清除杂物和浮尘。

B、机电检查：喷前进行电气和机械设备检查和试运转。在受喷面，各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备。

C、按照喷射混凝土设计厚度在锚杆外露部分标出刻度，厚度控制标志。

D、喷咀与岩面的距离为60-100cm，太近太远都会增加回弹量。

E、喷射方向尽量与受喷面垂直，拱部尽可能以直径方向喷射；受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷咀稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷咀与受喷面的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的流动，产生凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响混凝土的质量。

F、一次喷射厚度不宜超过10cm，过大会削弱混凝土颗粒间的凝聚力，使喷层因自重过大而大片脱落，或使拱顶处喷层与围岩形成空隙，如果一次喷射厚度过小，则粗骨料容易弹回。第二次喷至设计厚度，两层喷射的时间间隔为15～20min。影响喷层厚度的主要原因是混凝土的坍落度、速凝剂的作用效果和气温。

G、为提高工效和保证质量，喷射作业分片进行，一般分为2米长小片。为防止回弹物附着在未喷的围岩面上而影响喷层与岩面的粘结力，按照从下往上施喷，呈现“S”形运动；喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。

4.3质量验收标准

（1）洞身开挖实测项目应符合下表规定

洞身开挖实测项目

喷射混凝土实测项目

锚杆实测项目

钢筋网实测项目

钢架实测项目

5.1钢架拱脚悬空

解决方案：严格控制拱脚部位超挖，同时设置32a型槽钢托梁支撑，槽钢托梁与拱脚之间空隙采用不同厚度的钢板进行调整。

5.2初期支护背后有空洞

解决方案：用与喷射混凝土同强度等级的混凝土回填密实。

5.3喷射混凝土表面不平整

解决方案：加强作业人员的技能培训，改进施工工艺，严格按照实验室提供的施工配合比进行C25喷射混凝土拌合，提高喷射混凝土表面的平整度。

5.4锚杆打设角度不规范

解决方案：加强作业人员技能培训，在后续施工中严格按照设计要求控制锚杆打设角度。

六、小结

总体来说隧道开挖支护首件工程施工过程中，我部在人员、机械设备组织较为合理，通过现场及试验检测，各项数据均满足设计及规范要求，各分项工程合格率为100%。但在部分施工工艺及工法上有待于进一步提高，在后续施工中我部将不断优化施工工艺及工法，确保后续工程高效、有序开展，完成建设任务。

隧道开挖支护首件施工现场照片

钢筋网片 锁脚锚杆

钢拱架安装 钢筋网片