大断面隧道施工工艺

图5-1 长管棚施工工艺流程

5.1.2 超前注浆小导管

超前小导管，又名小管棚，它是在开挖前沿隧道周边，向前方围岩钻孔并安装带孔小导管，并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液，待浆液硬化后，隧道周围岩体就形成了有一定厚度的加固圈。其施工工艺与长管棚相似。

该隧道小导管选用外径Φ40mm的热轧无缝钢管，长5m，钢管前端做成尖锥形，尾部焊上Φ6mm加劲箍，管壁四周钻8mm注浆孔，间距10 cm，交错布置，尾部1.5m 不设注浆孔。施工时钢管以外倾角15°打入围岩。钢管环向间距40cm，纵向搭接长度2m。超前小导管施工工艺流程列于图5-2中。

图5-2 超前小导管施工工艺流程列于图

与长管棚一样，小导管施工也采用先钻孔后下钢管施工，钻孔和推入钢管均用MG5管棚机施作，钻孔时开孔从工作面最后一榀工字钢上面穿过。推入小导管后，钢管尾部和工字钢支撑顶部焊接成整体，然后注入添加5%水玻璃的水泥浆液(水泥浆液水灰比1:1，水玻璃浓度35波美度，模数2.4)，注浆压力0.5～1.0MPa。施工时，当每孔注浆量达到设计注浆量时，可以结束注浆。

5.2 初期支护施工

初期支护施工时紧跟开挖工序，目的是防止开挖面坍塌，确保施工人员和工程设备安全。初期支护包括系统锚杆、钢筋网片、喷射混凝土、钢架等。

该隧道洞口支护与洞身支护的基本形式都为锚喷支护，依据围岩级别以及断面形式不同，采用的具体形式也各不相同。

5.2.1 锚杆

锚杆制作安装工艺：锚杆直径、长度、安装数量应符合设计要求，纵向、环向间距满足设计要求，锚杆孔内灌注锚固剂应饱满密实，全长锚固。锚杆孔应保持直线，一般情况下应保持与隧道衬砌法线方向垂直。当隧道内岩层结构面出露明显时，锚杆孔宜与岩层主要结构面垂直。

锚杆具有支承围岩、加固围岩、提高层间摩阻力、“悬吊”等几种支护效应。在洞室开挖后应及时初喷混凝土，封闭围岩裂缝和渗水，然后及时安设锚杆，以最大限度地发挥围岩的自承载力。该隧道使用锚杆类型为Φ25中空注浆锚杆。

以下是该隧道的锚杆设计、施工要点：

(1)杆体材料宜用20MnSi钢筋，长度2-3.5m，为增加锚固力，杆体内端可劈口叉开。

(2)水泥一般选用普通硅酸盐水泥，砂子粒径不大于3mm，并过筛。

(3)砂浆强度不低于M10，配合比一般为水泥：砂：水=1：（1-1.5）:(0.45-0.5)。

(4)钻孔孔径一般比杆径大15mm，孔深允许偏差为正负50mm。

(5)锚杆应按设计要求的尺寸截取，并取整、除锈和除油，外端不用垫板的锚杆应先弯制弯头。

(6)黏结砂浆应拌合均匀，并调整其和易性。

(7)先注浆后插杆体时，注浆管应先插到钻孔底。

(8)注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆体，

可用锤击或通过套筒同风钻冲击，使杆体强行插入钻孔。

紫荆山隧道不同围岩下锚杆支护参数见表5-1：

表5-1 锚杆支护参数

围岩级别Ⅱ级深埋Ⅱ级浅埋Ⅲ级深埋Ⅳ级深埋Ⅴ级深埋布设形式方形方形方形梅花形梅花形锚杆长度m 2.0 2.0 2.0 2.5 3.5 混凝土厚度cm 25 25 20 15 15 锚杆间距m 1.5×1.5 1.5×1.5 1.2×1.2 1.0×1.0 1.0×1.0

5.2.2 钢筋网安装

钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。钢筋网的网格间距应根据开挖段围岩级别不同，根据设计要求制作。网格尺寸允许偏差为±10mm。钢筋网应与隧道断面形状相适应并与锚杆连接牢固。钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺挂。钢筋网搭接长度不得小于3m，不得小于1个网孔，与受喷面的间距不得大于30mm。

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。

紫荆山隧道钢筋网参数见表5-2。

表5-2 钢筋网参数

围岩级别布置范围网格间距（cm）纵/环向配筋II级浅埋拱、墙25×25 φ8

II级深埋拱、墙25×25 φ8

III级深埋拱、墙、仰拱25×25 φ8

IV级深埋拱、墙、仰拱20×20 φ8

V级深埋拱、墙、仰拱20×20 φ8

5.2.3 钢拱架安装

(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)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4m，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。

(3)钢拱架安装工艺流程如图5-3所示：

图5-3 钢拱架安装工艺流程

钢拱架支护参数见表5-3：

表5-3 钢拱架支护参数

围岩级别型号间距（m）

Ⅱ级浅埋工字钢架 1.0m/榀