隧道初期支护施工

隧道工程优先采用锚喷的柔性支护结构目的： 隧道工程优先采用锚喷的柔性支护结构目的：
容许围岩发生有限变形
发挥围岩的自承能力
节省工程造价
工序流程
1、初期支护施工的一般工序流程为：开挖后初 、初期支护施工的一般工序流程为： 喷砼→系统支护施工 锚杆、钢筋网、钢架） 系统支护施工（ 喷砼 系统支护施工（锚杆、钢筋网、钢架） →复喷砼至设计厚度。 复喷砼至设计厚度。 复喷砼至设计厚度
4、喷射混凝土厚度必须利用断面仪检测断 、 面或凿孔检查， 面或凿孔检查，喷射混凝土的平均厚度应大 于设计厚度， 于设计厚度，最小厚度不得小于设计厚度的 2/3。 。
锚杆
1、锚杆的支护效应 、 锚杆(索 是用金属或其它高抗拉性能的 锚杆 索)是用金属或其它高抗拉性能的 材料制作的一种杆状构件。 材料制作的一种杆状构件。 (1)支承围岩； 支承围岩； 支承围岩 (2)加固围岩； (2)加固围岩； 加固围岩 (3)提高土层间摩阻力，形成“组合梁” 提高土层间摩阻力， 提高土层间摩阻力 形成“组合梁” (4)“悬吊”作用 “悬吊”作用:
④锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求， 锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求， 锚杆用的水泥浆或砂浆强度不低于M20，单 锚杆用的水泥浆或砂浆强度不低于 ， 管达到设计注浆量时注浆结束， 管达到设计注浆量时注浆结束，当注浆压 力达到设计终压不少于20分钟 分钟， 力达到设计终压不少于 分钟，进浆量仍 达不到注浆终量时，亦可结束注浆， 达不到注浆终量时，亦可结束注浆，并保 证锚杆孔浆液注满， 证锚杆孔浆液注满，注浆质量合格后将锚 杆头封堵，避免浆液倒流。 杆头封堵，避免浆液倒流。
我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 规定： 规定：
在围岩条件较好的I~Ⅲ级岩层， 在围岩条件较好的 Ⅲ级岩层，可以采用 喷锚支护，锚杆长度为1.5~3.0m； 喷锚支护，锚杆长度为 ； 在围岩条件中等和较差的Ⅲ~Ⅵ级岩层中， 在围岩条件中等和较差的Ⅲ Ⅵ级岩层中， 作为复合衬砌中初期支护的锚杆， 作为复合衬砌中初期支护的锚杆，单线隧 道锚杆长度为2.0~3.0m，双线隧道锚杆长 道锚杆长度为 ， 度为2.0~3.5m。 度为 。
一般规定
1、隧道初期支护必须紧跟隧道开挖作业面及时施作， 隧道初期支护必须紧跟隧道开挖作业面及时施作， 同时应按设计要求进行监控量测的相关作业， 同时应按设计要求进行监控量测的相关作业，对位 于不良地质地段的隧道，初期支护应及时封闭成环， 于不良地质地段的隧道，初期支护应及时封闭成环， 保证施工安全。 保证施工安全。 2、隧道初期支护应采用喷锚支护，根据围岩特点、 隧道初期支护应采用喷锚支护，根据围岩特点、 断面大小和使用条件等选择喷射混凝土、锚杆、 断面大小和使用条件等选择喷射混凝土、锚杆、钢 筋网和钢架等单一或组合的支护形式。 筋网和钢架等单一或组合的支护形式。 3、隧道支护施工前，应确定支护紧跟开挖的时间、 隧道支护施工前，应确定支护紧跟开挖的时间、 距离及工序搭接要求， 距离及工序搭接要求，确定喷射混凝土前基面标准 和设置喷混凝土厚度控制标志；确定锚杆、钢架、 和设置喷混凝土厚度控制标志；确定锚杆、钢架、 钢筋网的加工、运输、安装方案。 钢筋网的加工、运输、安装方案。
②水泥砂浆：水泥一般选用普通硅酸盐水 水泥砂浆： 砂子粒径不大于3mm，并过筛；砂浆 泥，砂子粒径不大于 ，并过筛； 强度不低于M20；配合比一般为水泥 砂:水 强度不低于 ；配合比一般为水泥:砂 水 ＝1:(1~1.5):(0.45 ~0.5)。粘结砂浆应拌和均 。 并调整其和易性，随拌随用， 匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌 和的砂浆应在初凝前用完。 和的砂浆应在初凝前用完。
(2)在岩面上锚杆宜成菱形排列，纵、横间距为 在岩面上锚杆宜成菱形排列， 在岩面上锚杆宜成菱形排列 0.6~1.5m，其密度约为 ，其密度约为0.6~3.6根/m2； 根 ； (3) 锚杆间距不宜大于锚杆长度的 ，在Ⅳ、 锚杆间距不宜大于锚杆长度的1/2， 级围岩中，锚杆间距宜为0.5~1.2m，但当 Ⅴ级围岩中，锚杆间距宜为 ， 锚杆长度超过2.5m时，若仍按间距不大于 锚杆长度超过 时 若仍按间距不大于1/2 锚杆长度的规定，则锚杆间的岩块可能因咬 锚杆长度的规定， 合和连锁不良而导致掉块坠落，为此， 合和连锁不良而导致掉块坠落，为此，其间 距不宜大于1.25m。 距不宜大于 。
位置， ③注浆管应插至距孔底5~10cm位置，随砂浆 注浆管应插至距孔底 位置 注入缓慢匀速拔出。 注入缓慢匀速拔出。注浆体积应略多于需要体 将注浆管全部抽出后， 积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆 可用锤击或通过套筒用风钻冲击， 体，可用锤击或通过套筒用风钻冲击，使杆体 强行插入钻孔。 强行插入钻孔。
4、锚杆间距和布置 、
锚杆最大间距不应超过锚杆长度之半； 锚杆最大间距不应超过锚杆长度之半； 隧道跨度之半(跨度小于 跨度小于6m)；岩体中平均断 隧道跨度之半 跨度小于 ； 裂面间距所确定的不稳定岩块宽度的1.5倍 裂面间距所确定的不稳定岩块宽度的 倍。 我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定， 我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定， 锚杆的间距不宜大于锚杆长度的1/2， 锚杆的间距不宜大于锚杆长度的 ，以有 利于相邻锚杆共同作用。 利于相邻锚杆共同作用。
系统布置 在破碎和软弱围岩中，一般采用系统布置的锚杆， 在破碎和软弱围岩中，一般采用系统布置的锚杆， 对围岩起到整个加固作用。对于局部很破碎、 对围岩起到整个加固作用。对于局部很破碎、软 弱围岩部位或可能出现过大变形的部位， 弱围岩部位或可能出现过大变形的部位，应加设 长锚杆。 长锚杆。
布置的原则： 布置的原则： (1)在隧道横断面上，锚杆宜垂直隧道周边轮廓 在隧道横断面上， 在隧道横断面上 布置，对水平成层岩层， 布置，对水平成层岩层，应尽可能与层面垂直 布置，或使其与层面呈斜交布置。 布置，或使其与层面呈斜交布置。
设计、 设计、施工要点 ①中空锚杆体材料应选用符合《中空锚杆技术条件》 中空锚杆体材料应选用符合《中空锚杆技术条件》 的无缝钢管轧制。 的无缝钢管轧制。 ②锚杆体及附属结构的内外表面不得有裂缝、折叠、 锚杆体及附属结构的内外表面不得有裂缝、折叠、 轧折、离层、结疤和锈斑等缺陷， 轧折、离层、结疤和锈斑等缺陷，存放及使用中 材料内外表面必须除去油污。 材料内外表面必须除去油污。
2、锚杆种类 （1）普通水泥砂浆锚杆
施工顺序：施工准备
初喷砼面上标注孔 位 钻孔 清孔 往孔中注入 砂浆 固定杆体、 插入杆体 固定杆体、待强 安 装垫板
设计、 设计、施工要点 ①钻孔：钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面 钻孔： 垂直。钻孔孔径比杆径大15mm。孔位允许 垂直。钻孔孔径比杆径大 。 偏差为±15～50mm钻孔深度应大于锚杆设计 偏差为±15～50mm钻孔深度应大于锚杆设计 长度10cm，孔深允许偏差为±50mm。清孔： 长度 ，孔深允许偏差为± 。清孔： 孔钻好后用高压水(风 将孔眼冲洗干净 将孔眼冲洗干净， 孔钻好后用高压水 风)将孔眼冲洗干净，用 塞子塞紧孔口，防止石渣掉入。 塞子塞紧孔口，防止石渣掉入。
(2)中空注浆锚杆 (2)中空注浆锚杆
组成：由中空锚杆杆体和垫板、螺母、排气管等 组成：由中空锚杆杆体和垫板、螺母、 附件组成。 附件组成。主要设在开挖断面的拱部及围岩较差 地段的拱墙。 地段的拱墙。 施工顺序： 钻孔、 施工顺序：施工准备 布孔 钻孔、清孔 组装中空锚杆体、排气管、 组装中空锚杆体、排气管、止浆塞 安装锚 连接注浆管、 杆 连接注浆管、注浆 锚杆杆体孔口回浆 浆体待强、 浆体待强、安装垫板螺栓
2、爆破后应首先清除浮石，然后立即进行初喷混凝土封 、爆破后应首先清除浮石， 闭围岩，以期充分发挥围岩的自稳能力。出碴结束后， 闭围岩，以期充分发挥围岩的自稳能力。出碴结束后，再 根据围岩级别施作锚杆、挂网、拱架及复喷混凝土。 根据围岩级别施作锚杆、挂网、拱架及复喷混凝土。
3、在富水断层破碎段，支护施作前应及时排水， 、在富水断层破碎段，支护施作前应及时排水， 以预防塌方的发生。在少量集中渗水、淋水地段， 以预防塌方的发生。在少量集中渗水、淋水地段， 在将要通过的透水层部位， 在将要通过的透水层部位，可采用排水孔法或排水 管法，布置一定数量的排水孔或埋设排水管，将渗、 管法，布置一定数量的排水孔或埋设排水管，将渗、 淋水集中到排水孔内导出；也可采用金属网法， 淋水集中到排水孔内导出；也可采用金属网法，通 过在钢筋网背后铺过滤层或隔水层，将其固定在围 过在钢筋网背后铺过滤层或隔水层， 岩上，通过软管排水，随即喷射混凝土。 岩上，通过软管排水，随即喷射混凝土。 如涌水较大， 如涌水较大，支护时对主要涌水出水口暂不进 行封堵支护，待涌水减小或无水时， 行封堵支护，待涌水减小或无水时，再进行支护或 进行固结封堵，迫使水流改变流向。 进行固结封堵，迫使水流改变流向。
4、喷射混凝土冬期施工时，作业区的气温和 喷射混凝土冬期施工时， 混合料进入喷射机的温度均不应低于5 混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C。 5、作业区应有良好的通风和照明装置，喷射 作业区应有良好的通风和照明装置， 混凝土时粉尘含量不得大于2mg/m 混凝土时粉尘含量不得大于2mg/m3。 6、岩爆地段隧道施工加强支护工作，支护的 岩爆地段隧道施工加强支护工作， 方法是在爆破后尽可能早地向拱部或侧壁进行 喷射混凝土，再加设锚杆及钢丝网。 喷射混凝土，再加设锚杆及钢丝网。衬砌工作 要紧跟开挖工序进行， 要紧跟开挖工序进行，以尽可能减少岩层暴露 时间，减少岩爆发生和确保人身安全。 时间，减少岩爆发生和确保人身安全。 7、膨胀岩隧道的初期支护宜采用喷射混凝土、 膨胀岩隧道的初期支护宜采用喷射混凝土、 锚杆、钢筋网、钢架等， 锚杆、钢筋网、钢架等，以提高初期支护的整 体刚度，应优先考虑采用喷射钢纤维混凝土。 体刚度，应优先考虑采用喷射钢纤维混凝土。
隧道工程中初期支护一般采用锚喷网结构形式。 隧道工程中初期支护一般采用锚喷网结构形式。
锚喷支护工程特点: 锚喷支护工程特点
1.及时性：喷射早强砼，能迅速给围岩提供支 及时性：喷射早强砼， 及时性 护抗力； 护抗力； 2.密贴性：喷射砼与围岩能全面密贴粘结； 密贴性： 密贴性 喷射砼与围岩能全面密贴粘结； 3.深入性：锚杆可深入围岩一定深度加固围岩， 深入性：锚杆可深入围岩一定深度加固围岩， 深入性 形成承载圈。 形成承载圈。 4.柔性：容易调节围岩变形，可控制围岩塑性 柔性： 柔性 容易调节围岩变形， 变形适度发展，发挥自承能力； 变形适度发展，发挥自承能力； 5.封闭性：可阻止水对围岩的侵蚀而引起风化 封闭性： 封闭性 等。
③普通中空锚杆在用于边墙或俯角下倾的锚孔时， 普通中空锚杆在用于边墙或俯角下倾的锚孔时， 注浆可采用由锚杆内中空通孔进浆， 注浆可采用由锚杆内中空通孔进浆，锚杆口排 气方式。用在锚孔向上倾斜的仰角时， 气方式。用在锚孔向上倾斜的仰角时，锚杆注 浆必须自锚杆体外钻孔中注浆， 浆必须自锚杆体外钻孔中注浆，锚杆的中空通 孔作为排气的注浆方式。 孔作为排气的注浆方式。
隧道初期支护施工技术
主讲人：隆贤伟 成都华川公路建设集团有限公司
一、初期支护的基本认识
隧道开挖后， 隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变 增加结构安全度和方便施工， 形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖 后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一 部分的结构层，称为初期支护。 部分的结构层，称为初期支护。
④杆体插入孔内的长度不得短于设计长度 的95%，实际粘结长度亦不应短于设计长度 ， 的95%。 。 ⑤杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡 防止杆体滑出。 住，防止杆体滑出。锚杆安设后不得随意 敲击；终凝以前不得在端部悬挂重物； 敲击；终凝以前不得在端部悬挂重物；水 泥砂浆终凝以后安装垫板。 泥砂浆终凝以后安装垫板。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、锚杆的布置 、
分为局部布置和系统布置。 分为局部布置和系统布置。 局部布置 它主要用在裂隙围岩。 它主要用在裂隙围岩。重点加固不稳定块 隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。 体，隧道拱顶受拉破坏区为重点加固区域。 布置原则： 布置原则：拱腰以上部位锚杆方向应 有利于锚杆的受拉； 有利于锚杆的受拉；拱腰以下及边墙部位 锚杆宜逆向不稳定岩块滑动方向。 锚杆宜逆向不稳定岩块滑动方向。