秀村隧道初期支护首件工程分析.doc

厦沙高速公路（三明段）A8合同段

秀村隧道右洞初期支护
首件工程分析总结
(YK167+321 ～311)

中铁隧道股份有限公司厦沙高速A8项目部
二零一四年十一月九日
目录
一、工程概况 2
1、设计概况 2
2、施工技术参数 2
二、施工准备 2
1、技术准备 2
2、现场准备 3
三、人员、机械设备配备 3
四、施工工艺及要求 4
1、喷射混凝土 4
2、安装锚杆 6
3、挂钢筋网 8
4、架立钢架 9
五、总结分析 11

一、工程概况
1、设计概况
秀村隧道位于沙县南阳乡，在本合同段内的隧道起点和隧道出口均位于直线段，隧道起讫桩号为左洞ZK163+503～ZK167+322，长3819米，右洞YK163+500～YK167+325，长3825米，为分离式特长隧道，其中Ⅴ级围岩占整个隧道长度的17.07%、Ⅳ级围岩占14.57%、Ⅱ级和Ⅲ级围岩占68.36%，A8合同段隧道共设4处车行横洞，10处行人横洞。
秀村隧道出口右洞设计标高为281.03米，纵坡为-1.9%；出口左洞设计标高为281.1米，纵坡为-1.9%。
2、施工技术参数
YK167+321～YK167+311段设计为Ⅴ级围岩，支护类型Z5-1；
项目
支 护 参 数
使用部位
系统锚杆
φ25中空注浆锚杆长3.5m，间距1.0m×1.0m，梅花型布置；φ22超前砂浆锚杆，长3.5m，纵向间距2m，φ22锁脚砂浆锚杆，长3.5m
拱墙
钢筋网
挂φ6HPB235钢筋网，20×20cm网格
拱墙、中隔墙
钢支撑
永久支撑采用Ⅰ18钢支撑，临时支撑采用Ⅰ14钢支撑，纵向间距0.5m
拱墙、中隔墙
喷射混凝土
喷射24cm厚的C25混凝土，临时中隔墙、仰拱喷射20cm厚C20混凝土
拱墙、中隔墙
施工全过程严格按照《公路隧道施工技术规范》及本合同段编制的实施性施工组织设计相关要求进行。
二、施工准备
1、技术准备
(1)对技术人员(包括测量、试验人员)进行技术交底和相关规范的培训。
(2)对作业人员进行技术交底和安全培训。
(3)测量组对隧道作业基面进行复测，并报专业监理工程师检查；检查结果合格。
2、现场准备
(1)根据测量组对开挖面净空尺寸进行检查的结果：尺寸符合设计及规范要求，成型轮廓圆顺，无欠挖，超挖量满足规范要求。此开挖段已具备初期支护的首要条件。
(2)现场施工员对受喷面浮石及墙角岩渣、堆积物已清理。隧道围岩监控量测数据反馈信息满足正常作业要求，可以施工。
(3)现场作业人员已佩戴好作业防护用具，确保工作质量及安全。
(4)初喷一层混凝土(封闭掌子面)。
(5)钻孔安设锚杆（用红漆标出锚杆位置），待锚杆等已施作完毕后挂钢筋网、立拱架。
三、人员、机械设备配备
1、人员配备如下：
序号
组名
隧道施工内容
人员数量
备注
1
总负责人
负责隧道生产安排
1
副经理
2
质检工程师
负责隧道锚杆、钢筋网、拱架、喷射混凝土质检工作
2
工程师
3
技术人员
负责隧道技术质量管理
3
技术员
4
安全员
负责隧道现场安全管理
2
技术员
5
试验员
负责隧道初期支护有关试验
2
技术员
6
材料员
负责隧道初期支护材料调配
1
工人
7
支护班组
负责隧道初期支护施工
14
工人
施工管理、技术、作业、试验等人员到位，并培训合格，满足施工要求。
2、机械设备配备如下：
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
挖掘机
CAT320D
2

2
装载机
LG-50
2

3
出碴车
后八轮
4

4
发电机
150KW
2

5
空压机
HP900
4

6
砼运输车
6M3
4

7
喷浆机
TK500
3

8
注浆机
KBY50—70
2

9
风钻
YT29
8

10
抽水机
QDX3-24-0.75
2

11
风镐

4

12
湿喷机

2

13
多功能作业台架
自制
2

14
电焊机

4

15
冷弯机床

2

16
乙炔焊

4

17
钢筋调直机

2

18
钢筋切断机

2

19
钢筋弯曲机

2

20
灰浆搅拌机

1

四、施工工艺及要求
总体施工工序：初喷→安装锚杆→挂钢筋网→架立钢架→复喷至设计厚度
1、喷射混凝土
本隧道初期支护设计采用了湿喷混凝土,这可以增强围岩的适应变形和自承能力，湿喷工艺可以降低回弹量,简化工序,改善洞内施工环境,有利于加快施工进度。
喷射混凝土在洞外采用集中拌合站拌制，由砼输送车运至喷射点，由湿式喷射机施喷。施工按初喷和复喷进行，开挖后检查无欠挖即进行初喷，安装好锚杆、钢筋网片及钢支撑（设计有时施工）后，再进行复喷，直至满足达到设计厚度要求。
1.1、材料要求：
(1)水泥标号不应低于42.5级,使用前做强度复查实验。采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数大于2.5。使用外加剂后水泥初凝不得大于5min，终凝不得大于10min。不得使用污水及PH值小于4的酸性水
(2)喷射混凝土采用自动计量拌合机搅拌，施工时将已过筛的砂、碎石、水泥依次加入，然后加入水开始搅拌，拌料时严格掌握规定的速凝剂掺量和混凝土配合比，水泥与砂、石之重量比宜为1:3.5～1:4；水灰比宜为0.42～0.5；砂率宜为50%～60%。待混凝土拌和料搅拌均匀后，由混凝土输送车运至湿喷机。
(3)喷射的混合料坍落度宜为8～12cm。
1.2、施工工艺
(1)喷射混凝土应采用湿喷工艺进行施工，液体速凝剂应采用环保无碱速凝剂。喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，
(2)施工按初喷和复喷进行，开挖后检查无欠挖即进行初喷，安装好锚杆、钢筋网及钢支撑后再进行复喷至满足设计要求。
(3)一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度不小于4cm。首层喷砼时，施工人员要着重填平补齐，将小的凹坑喷圆顺。若岩面有严重坑洼处采用锚杆吊模模喷砼处理。
(4)湿喷机在作业时先送风后开机再给料，待砼从喷嘴喷出后，再供给速凝剂，关闭时先关闭速凝剂计量泵，之后停止供料待喷嘴残留的砼及速凝剂完全吹净后，再停风。
(5)喷射机的工作风压应满足喷头处的压力在0.1MPa左右。
(6)喷头距岩面距离以0.6m～1.2m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。
(7)喷射砼作业应保持供料均匀，喷射连续。
(8)喷射混凝土的回弹物不得重复利用，所有回弹料均从工作面清除。
(9)岩面凹部处先喷砼找平。后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，则在后一层施喷前要将受喷面用高压气体、水清洗干净。
(10)有钢支撑处，钢支撑与壁面之间的间隙用混凝土充填密实；喷射混凝土由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖
(11)喷砼均匀密实，表面平顺光亮，无干斑或流滑现象。表面不平顺需补喷。
(12)喷射混凝土终凝24小时后，采用喷雾撒水的方法养护，养护7天，每天撒水2次。
(13)喷射混凝土作业需紧跟开挖面时，下次爆破距喷混凝土作业完成时间的间隔，不得小于4h。
2、安装锚杆
2.1、施工工序:施工前准备、钻孔、清孔、注浆、插入锚杆、安装垫板、注浆强度达到设计要求、进行下道工序
2.2、施工前准备：喷射砼已经终凝，机械安装到位
2.3、锚杆采用φ25中空注浆锚杆，锚杆杆体应调直除锈、清除油污。
2.4、钻孔：技术人员按照设计要求定出锚杆钻孔位置Ⅴ级围岩1.0×1.0m（环向×纵向间距，梅花型布置）并用红漆标出。施工人员利用简易台车，锚杆钻机配合人工钻孔，为了保证孔位正确性，先用短钻杆钻孔，再换长钻杆钻孔直到设计孔深。钻孔应圆而直，孔口岩面应整平，并使岩面与钻孔方向垂直，钻孔比杆径大15㎜，深度误差不大于±50mm。
2.5、清孔：支护班组用风钻钻孔至深度达到设计要求后用高压风或高压水清除孔内岩屑，防止注浆时由于阻塞出现空洞。
2.6、注浆：先将水注入泵内，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。将注浆管插至距孔底5～10cm处，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，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失。锚杆孔中必须注满砂浆，发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放置，以防止高压喷出物射击伤人。砂浆应随用随拌，拌合均匀，砂浆应在初凝前使用，初凝后的砂浆不得使用。使用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于3个孔，以免时间过长，使砂浆在泵、管中凝结。锚杆施工完成后，应及时清洗，整理注浆用具，除掉砂浆凝聚物，为下次使用创造条件。注浆孔口压力不得大于0.3Mpa。
2.7、插入锚杆：注浆管随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随时迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。若孔口无砂浆流出，应将杆体拔出重新注浆；对于向上的锚杆，杆体插入后应在孔口用块石或木楔临时居中固定。
2.8、安装垫板：在砂浆强度达到5MPa后安装垫板和紧固螺帽垫板与喷射砼密贴。
2.9、锚杆安设后砂浆未达到设计强度的70%时不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物：锚杆安装后外露长度不得超过100mm。
2.10、锚杆抗拔试验：为了检验锚杆安装质量，对锚杆进行抗拔检验，进行此项工作时应做到：安装拉力计时应与锚杆同心，并固定牢靠；加载匀速、缓慢，拔至设计吨位即停止，不做破坏试验。按照正常的安装工艺安装待测锚杆。用砂浆将锚杆口部抹平，以便支放承压垫板；根据锚杆的种类和试验目的确定拉拔时间；在锚杆尾部加上垫板，套上中空千斤顶，将锚杆外端与千斤顶内缸固定在一起，并装设位移量测设备与仪器。通过手动油压泵加压，从油压表读取油压，根据活塞面积换算锚杆承受的拉拔力。视需量从千分表读取锚杆尾部位移，绘制锚杆拉力—位移曲线，供分析研究。
2.11、施工要求：
（1）水泥砂浆的强度等级不低于M20，砂浆配合比:水泥比砂宜为1:1～1:2(重量比),水灰比宜为0.45～0.5。
（2）注浆时将注浆管插至孔底，注浆管头部制成45度斜口，随注浆体的注入匀速拔出注浆管，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，注浆孔口压力不得大于0.3Mpa。
（3）注浆体到达距孔口200～300㎜时停止注浆，随之插入杆体，应确保杆体插入部分的长度不小于设计要求长度的95%。
（3）注浆作业开始或中途停止超过30min时，应测定砂浆坍落度，其值小于10mm时，不得注入罐内使用。
（4）千斤顶应固定牢靠，并有必要的安全保护措施。特别应注意的是，试验时操作人员要避开锚杆的轴线延长线方向，在锚杆的侧向并远离锚杆尾部的位置上加压读数；测位移时停止加压。
3、挂钢筋网
在本隧道中采用半成品网片拼接挂网，以加快挂网速度
3.1、钢筋网支护施工流程图：钢筋网支护应在喷锚支护后
初喷混凝土
锚杆支护
挂 网
焊 联
复喷混凝土
网片制作
钢筋除锈

3.2、具体施工技术措施：
钢筋网片用HPB235φ6钢筋焊制，全部集中在钢筋加工厂加工，先用钢筋调直机把钢筋调直，再截成2.0m长的钢筋条，然后焊接成20*20cm的钢筋网片。
钢筋在焊接前应除油除锈、浮皮等，加工完后的钢筋网片应平整，钢筋表面无消弱钢筋截面的伤痕。现场拼接。
存放盒运输过程中要避免潮湿的环境，防止锈蚀、污染和变形。
挂网在初喷混凝土及施作锚杆后进行，网片应紧贴岩面，铺设应平整。采用人工挂网，按设计参数铺挂好钢筋网片，网片搭接长度应不小于10cm。钢筋网片在使用前应清除锈蚀。
挂好网片后，将网片之间的接头以及网片钢筋和锚杆头、钢拱架等焊接牢固，避免网片超出喷射混凝土厚度及喷砼时网片晃动。
用混凝土块衬垫在钢筋网和围岩之间以保证钢筋和围岩之间保持20～30mm的间隙。喷射中如有脱离的石块或砼块被钢筋网卡住 ，应及时清除。
3.3、质量控制
(1)所用材料的质量和规格应符合设计要求。
(2)钢筋网与锚杆或其他固定装置连接牢固，喷射混凝土时不得晃动。
(3)钢筋网支护实测项目：
项次
检 查 项 目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1△
网格尺寸(mm)
±10
尺量：每50m2检查2个网眼
3
2
钢筋保护层厚(mm)
≥10
凿孔检查：每20m检查5点
2
3
与受喷岩面的间隙(mm)
≤30
尺量：每20m检查10点
2
4
网的长、宽(mm)
±10
尺量
1
(4)网格采用梅花形电弧焊，焊接要牢固。焊接时要有引弧板，不得在钢筋上引弧，焊接点要清除焊渣，并保持网片干净，无污染。
(5)钢筋保护层厚度应不小于10mm。
(6)网片应在初喷约4cm厚后进行施工，使钢筋在喷砼中间位置为好。如果喷射砼厚度较小，不能两次喷射将钢筋安在中间位置的时，则先安装钢筋网，钢筋网距受喷岩面不大于30mm。
4、架立钢架
4.1、钢架应在喷射一层砼后及时架设，安装前应清除钢架底脚虚渣及杂物。
4.2、拱架加工
(1)加工场地平整：加工场地要平整，并设置原材布料区、加工区、试拼大样平台、半成品和成品存放区。
(2)测量放样：在平整硬化好的场地上测放出各片拱架内外圈的轴线并作好标记。
(3)钢架采用系统锚杆定位，钢架要与初喷混凝土密切接触，空隙处用混凝土垫块楔紧。
(4)钢拱架弯曲时，若长度不够应先焊接再弯曲。
(5)钢拱架焊接成型后，试拼装，其允许误差沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm.钢架由拱部，边墙各单元钢构件拼装而成。各单元螺栓连接。螺栓眼中心间距公差不超过±0.5cm，并且螺栓要按要求上齐。钢架平放时，平面翘曲应小于±2cm。检验合格后，方可批量加工。加工进度满足施工需要即可，以便施工过程中拱架半径的调整。
(6)连接板的螺栓孔必须采用台钻钻孔，不得采用气焊冲孔。
(7)所有焊接点均须采用双面焊，焊接饱满，不得有砂眼。
4.3、拱架的安装
(1）安装拱架要求测量组准确放线，安装拱架时不得侵入界限净。
(2）开挖过程中，在钢架基脚部位预留0.15～0.2m原地基，架立钢架时挖槽就位。
(3）钢架应竖向不倾斜、平面不错位、不扭曲。横向和高程允许偏差±50mm，倾斜度应小于2°。
(4)拱脚标高不足时，不得用土、石回填，而应设置钢板进行调整。
(5)为增加钢架的整体稳定性，每榀钢架用2根Φ22锁脚锚杆将钢架密贴在初喷后的围岩上，保证钢架不倾斜、不偏移、不沉降。
(6)两榀钢拱架间隔0.5m,用Φ25连接钢筋焊接在工字钢翼缘内侧。
(7)钢拱架与开挖轮廓间所有间隙必须用砼充填密实，先喷间隙再喷拱架周围，最后喷拱架之间。
五、总结分析
本次秀村隧道YK167+321-311段初期支护在整个施工过程中较为顺利，但仍存在一定问题，具体如下：
1、喷射混凝土平整度超过允许偏差，不平整。
2、喷射回弹物较多。
3、锚杆的钻孔方向未与岩面垂直。
4、锚杆的外露长度不符合要求。
5、锚杆安装间距不符合要求。
5、钢筋网的搭接长度未大于20cm。
6、钢筋保护层厚度不符要求。
7、钢筋网焊缝长度不足。
8、喷射砼时，钢筋网晃动。
9、钢拱架焊缝焊接长度不够。
鉴于以上几个问题，在下步施工中采取了以下几个措施，以保证今后的锚杆、喷射混凝土、钢筋网、钢拱架施工不再出现类似问题，具体措施如下：
1、喷射作业由有经验、技术熟练的喷射手操作，保证喷射砼各层之间衔接紧密。
2、加强过程控制，喷射砼必须连续供料连续，喷射均匀。
3、回弹控制：调整配合比，细骨料采用较细的河砂，适当增加速凝剂的添加量也可减少回弹。喷射时喷枪与岩面垂直喷射，压密性好，回弹少。
4、以后锚杆施工，全部按要求与岩面垂直钻孔，并要求锚杆的外露长度满足要求。
5、加强过程控制，锚杆钻孔间距按照1m×1m均匀打设，安装时必须到位。
6、严格按照规范和设计要求做好钢筋网搭接，网片搭接长度应不小于20cm且搭接不小于一个网格间距，允许偏差为±50mm。
7、按照设计要求及规范施工，保证钢筋有足够的保护层，不小于10mm。
8、钢筋网要与锚杆、钢架焊接牢固，保证不晃动。
9、严格按照设计及规范要求开展作业。
10、对支护班组所有作业人员再次进行培训，培训重点是钻孔、喷射砼的控制、台车钻孔、喷射方式、管压力的控制、运输砼、锚杆位置钻孔、锚杆注浆、用电安全、钢筋焊接、钢筋网保存及运输时注意事项等。

中铁隧道股份有限公司厦沙高速A8项目部
2014年11月9日
中铁隧道股份有限公司厦沙高速A8项目部签到表
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