隧道施工洞身支护专项方案

隧道施工洞身支护专项方案

本隧道支护方法分为超前支护和初期支护。支护参数见表5-7。

隧道右幅洞身开挖初支方法对照表5-7

隧道左幅洞身开挖初支方法对照表

1.1.1超前支护

⑴长管棚

长管棚采用φ108×6mm钢管。洞口设置长度1.5米长套拱，厚度80厘米，套拱内设置φ140×6mm孔口管，采用I16作为导向拱架。在暗洞进口位置进行刷坡处理，在设计钢拱架两拱脚位置处浇注C25混凝土基础。随后按0.8米间距安装2榀I16工字钢，在I16钢拱架上安装37根φ140×6mm导向钢管, 间距40cm，L=1.5m，与φ108×6mm管棚位置方向一致，然后浇注80cm厚C25砼包裹护拱和导向管。护拱完成后,喷射10cm厚C25砼封闭掌子面及仰坡面，作为止浆墙。然后搭设施工平台，可采用管棚钻机进行管棚施工，施工顺序如下：施工工艺见图5-14。

图5-14长管棚施工工艺流程图

①.钻机就位

移动钻机至钻孔部位，调整钻机高度，将钻杆放入导向管中，使导向管、钻机转轴和钻杆在一条直线上，并用仪器量测这一直线的角度。

②.钻孔

钻孔开始时选用低档，待钻到一定深度后，退出、接钻杆，继续钻进。钻孔过程中要始终注意钻杆角度的变化，并保证钻机不移位。每钻进5m要用仪器复核钻孔的角度是否正确，以确保钻孔方向。钻孔顺序为从拱部向两侧底部。钻孔应做到孔壁圆、角度准、孔身直、深度够，岩粉清洗干净。钻孔过程中注意控制钻孔角度、方向，当出现严重卡钻、孔口不出水及塌孔等情况时应停止钻孔，立即注浆封孔重钻。如地质条件允许，也可直接将管棚钢管钻入，但开孔时应低速低压，成孔后可加压到1～1.5MPa。

③.安装管棚

a.准备工作：钻孔结束后掏孔检查，确认无塌孔和探头石时，才可安设注管棚。安装前，应在管棚孔口处用胶泥与麻丝缠绕，使之能与钻孔孔壁充分挤压塞紧，实现注浆管的止浆和固定。管棚加工见图5-15：

图5-15 管棚制作大样图

b.管棚推入及连接：在钻机上安装与棚管直径相应的钢管顶进联接套。钻机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管（其冲击压力控制在1.8～2.0Mpa，推进压力控制在4～6Mpa），当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离，凿岩机退回原位，然后人工安装钢管接头—厚壁管箍，上满丝口，丝口长度大于15cm，接头应在隧道横断面上错开另一节钢管。接好后，钻机重新对正，凿岩机缓缓低速前进对准前一节钢管端部（严格控制角度），钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管，至设计长度。

c.管棚应按设计位置施工，有孔钢花管和无孔钢管交替布置，应先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钻杆钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

d.钢管套拱段和有效支护为一整体，采用3m钢管和6m钢管通过丝扣接头连接，丝扣长15cm。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节采用3m钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m钢管，以后每节均采用6m长钢管。

e.孔口处理：管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥堵塞严密，并在孔口设置能承受规定的最大注浆压力或水压的止浆塞，（须预留进浆孔和排气孔）待速凝水泥凝固到有足够强度后，方可进行注浆。

④.管棚注浆

长管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m。注浆机械采用BW-250/50型注浆泵1台，注浆时根据该地段的岩性、涌水量、涌水压力、水温、涌水的化学性质等资料，以决定注浆设计参数（包括注浆范围、浆液的选定和设计配合比、胶凝时间、注浆量、注浆孔的布置、注浆顺序和方式、注浆压力）。理论注浆量计算公式如下：

Q=πr2 H n αβ

Q－注浆量（m3）；

r－浆液扩散半径（m）；

H－注浆段长度（m）；

n－地层空隙率；

α－有效注浆系数（0＜α＜1，一般可配0.7～0.9）；

β－浆液耗损系数（β＞1，一般可取1.1～1.4）。

设计注浆所用材料为水泥浆，每立方米浆液耗用42.5水泥546.2Kg，缓凝剂7.33Kg。

初始注浆压力为0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。注浆前应进行现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况调整。

注浆顺序为先注内圈孔，后注外圈孔；先注无水孔，后注有水孔，从拱顶顺序向下进行。如遇串浆或跑浆，则可间隔一孔或数孔灌注。注浆结束后，应利用止浆阀门保持孔内压力，直至浆液完全凝固。

采用全孔式注浆方式，注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，从快到慢。当排气孔流出浆液后，关闭排气孔,继续灌注浆,达到设计注浆量或注浆压力时,稳定3～5分钟后停止注浆。

在注浆过程中，施工人员要观察注浆速度与压力的变化情况，以提高注浆质量。正常情况下，注浆压力越小，注浆速度越快，注浆压力越大，注浆速度越慢，如压力和速度出现急剧变化时（如压力急剧上升和速度突然加快等）应立即停止注浆，查明原因后，方可继续注浆，以提高注浆效率和质量。注浆结束后，关闭阀门，插入止浆塞进行管端堵塞，防止浆液倒流，降低注浆质量。施工中，现场施工人员应对注浆管进行编号，画出示意图，记录每根钢管注浆压力、时间、速度及浆液总量等，为后续注浆质量检查提供检查依据。

注浆结束必须满足下列条件：单孔注浆压力达到设计终压；浆液注入量已经达到计算值的80％以上；全段结束必须在所有注浆孔均已符合单孔结束条件，且无漏注情况。

管棚注浆效果检查，常常采用以下三种方法：

a.分析法：分析注浆记录，查看每个注浆压力、注浆量是否达到设计要求；

注浆过程中漏浆跑浆是否严重，从而浆液注入量估算浆液扩散半径，分析是否与设计相符。

b.检查孔法：用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔，提取岩芯进行鉴定，同时测定检查孔的吸水量（漏水量）单孔时应小于1L/min.m

c.声波监测法：用声波探测仪器测量注浆前后岩体声速、振幅及衰减系数等来判断注浆效果。

根据分析得出注浆效果，以指导后续施工。

注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。

施工注意长管棚与超前小导管或超前锚杆的搭接长度不小于1m。

⑵超前小导管

超前小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm，L=4.5m的热轧无缝钢管，超前小导管采用YT-28凿岩机钻孔，人工安装。超前小导管要求从工字钢腹板或尾端焊接于钢拱架上部，与型钢拱架连接成整体。

①施工步骤

画出小导管位置→钻眼→插入小导管→连接注浆管→堵塞孔口空隙→注浆→关闭导管口、拆除注浆系统。其工艺流程见图5-16。