隧道超前支护施工方案

隧道超前支护施工方案
一、施工准备
1、导线控制点、水平基点已布设，轴线放样和标高测量满足施工要求。

2、供电、供水、供风及排水等辅助作业能满足施工需要。

3、对施工队伍进行技术交底。

4、根据现场施工组织情况，在施工前将所需材料提前运送至现场，所有进场材料均应经过试验室检验，并满足招投标文件对原材料各项指标的要求。

二、施工方案
本隧道超前支护措施设以下三种：Φ108大管棚：隧道洞口段V级围岩，长度30m；Φ42超前小导管：V级围岩，每环长度4.5m；Ф22超前药卷锚杆：Ⅳ级围岩，每环长度4.5m。

1、超前大管棚
施工顺序：施作砼套拱→钻机就位→钻孔→扫孔→插入钢管→孔口密封处理→喷砼封闭→管棚钢管注浆→开挖及支护→进入开挖支护循环
1.1 大管棚参数
1.1.1 钢管规格：Φ108×6mm无缝钢管；
1.1.2 钢管环向间距：40cm；
1.1.3 管棚分段安装,每段长4～6米, 两段之间丝扣连接；
1.1.4 导管上钻注浆孔，呈梅花型布置，导管尾部留有不钻孔的止浆段3.0米；
1.1.5 钻孔的外插角：2度；
1.1.6 注浆材料：采用M20水泥砂浆，注浆压力为1～2Mpa；
1.1.7 与管棚配合使用的钢架采用三榀Ⅰ18型钢钢拱架，间距80cm；
1.2 大管棚施工工艺
超前大管棚施工工艺流程见下图“超前大管棚施工工艺流程图”。

超前大管棚施工工艺流程图
1.3 套拱施工
待洞口边仰披开挖，支护到明洞初砌外轮廓线时，预留核心土，测量人员在坡面上定出中线拱顶高度，套拱位置线，横向十字线，然后开挖两侧套拱位置的土体，边开挖边支护至边墙底高度以后，浆砌套拱基础，施做完后在明暗洞交界处架立三榀Ⅰ18型钢钢拱架，间距80cm，每榀钢架用拉杆拉紧，防止倾倒，必要时在拱顶拱腰坡面上两侧打锚杆，将最前面一榀拱架焊在锚杆上拉紧，套拱在明洞外廓线以外，紧贴掌子面施作。

在钢支撑上以设计大管棚间距安装Φ127mm，长2m的孔口导向钢管，必须用仪器仔细精确无误地检查其中线，方面与水平，确保导向良好，与管棚位置方向一至，用水泥纸或其他东西将孔口管封堵，防止浆液流入将孔口管堵塞，人工立模挡头板用钢筋拉杆拉紧，外模用铁线拉在衬砌拱架上，拱腰以下要用斜掌支于侧面上，完后浇注60cm厚的C25砼包裹钢支撑和导向管。

套拱完成后，喷射C20砼10cm厚封闭周围仰坡面，作为注浆时的止浆墙。

见下图“管棚套拱安装图”。

1.4 导管加工
加工4米和6米两种规格的管；为使钢管对接，钢管两端分别加工成公、母丝扣，丝扣长15cm, 丝扣牙距5mm，管壁加工间距为20×20 cm 的φ10～16mm注浆孔，梅花型布置，以利于浆液通过管壁孔扩散到地层中。

安装同孔导管时将4米管和6米管间隔装入孔中，相临两孔丝扣连接处相互错开。

导管内插加劲钢筋笼，主筋4根，直径22mm，固定环采用Φ42热轧无缝钢管制作，每段长4cm，间距150cm，与主筋之间焊接。

见下图“管棚导管构造图”。

1.5 测定孔位
用全站仪精确测定钻孔孔位，并用红油漆标注在掌子面上。

1.6 导向管的安装
为使大管棚安装在设计的位置，钻机施钻时要按设计的角度钻孔，故钻孔前需安装导向管，使得钻孔方位正确。

1.7 搭建施钻平台
施钻平台用钢管架由下向上、由两边至中间根据孔位依次搭成“井”字形，上面用木板铺平。

要求钻机平台搭建必须牢固，钻机安放到平台上以后，要用钢丝绳紧固。

1.8 钻机就位
将钻机安放在施钻平台上，调整好高度、钻杆的倾角和方位角，然后将钻机牢固固定在施钻平台上，检查各管线和连接件是否正确。

1.9 钻孔
将钻头和钻杆穿过导向管，对准已作好标记的孔位孔心，慢慢开动钻机，注意钻孔应平直，孔底偏差距离小于钻孔的半径。

用螺旋钻杆配三翼钻头，干式钻进成孔。

钻孔直径：φ120～125mm；钻孔平面误差不大于50mm；孔斜控制措施：导向管导向；为了能顺利下管，成孔后再进行扫孔，顺通孔道。

大管棚施工完成后，成伞形辐射状，详见下
图：
1.10 安装大管棚
大管棚安装时用钻机顶进，钢管间为丝扣连接，用自由钳旋转拧紧，相邻两孔的钢管接头要相互错开。

顶进钢管时要保证导管的倾角和方位角与钻孔钻杆前进的倾角和方位角一致。

最好在钻完一个孔后不要移动钻机，立即将该孔的导管顶入孔内，安装好导管后，再移开钻机进行下一孔的钻进。

1.11 注浆
注浆采用M20水泥砂浆，前进式注浆，水泥砂浆注浆参数根据现场试验情况进行调整。

注浆达到预定压力后，即停止注浆，关上止浆阀门，打开泄压阀，待管内压力降为0后，关上泄压阀，同时将吸浆管放进旁边早已准备好的清水中，开动注浆机及时清洗管路。

1.11.1 注浆要求
①注浆前用清水试压管路，检查管路是否连接紧密，如有问题及时处理。

②排气管要通到底，以防孔内压注空气浆液不能注到孔底。

对于单孔在注浆结束后，迅速拔除注浆管，并立即用M20砂浆闭孔口止浆，是完成注浆的标志。

1.12质量标准及注意事项
1.1
2.1 孔位误差为50mm，角度误差为1度。

1.1
2.2 钢管的打入的实际长度不得小于设计长度。

1.1
2.3 做好注浆记录。

1.1
2.4 注浆过程中，发现异常现象必须及时处理。

主要技术措施：
①注浆操作人员必须经过专门培训,并实行岗位责任制，在注浆前充分做好各项准备工作。

②注浆前，在洞外将管路全部接通，进行试压，试压可用清水进行。

在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系统各部件完好畅通。

③注浆完毕后，清除管内浆液，用水泥砂浆紧密充填，以增强管棚的强度和刚度。

认真清洗干净所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等，以备下阶段注浆时使用。

2、超前小导管
超前小导管采用外径42mm，壁厚4mm，长450cm的热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状；管壁四周钻注浆孔，孔径为8mm，孔间距10cm，呈梅花形布置，尾部30cm不钻注浆孔作为止浆段。

钢管与衬砌中线平行，以外插角10o打入拱部围岩；钢管环向间距50cm。

小导管布置见下图“超前支护横断面布置图”：
2.1小导管加工
小导管加工如下图所示。

2.2 超前小导管施工工艺流程
施工流程：测量放样→钻孔→清孔→钢管插入→封口→注浆→与钢架或锚杆焊接。

见下图“超前小导管施工工艺流程图”。

超前小导管施工工艺流程图
2.3 施工方法
2.3.1 测量放样
按设计要求，在掌子面上准确画出本循环需施设的小导管孔位。

2.3.2 钻孔
小导管在打孔前，按设计要求划出小导管的位置，并标明清楚。

采用凿岩风钻打孔，成孔直径Φ53，孔口钻眼偏差小于50mm，孔眼长度大于小导管长度，然后将小导管打入，小导管打入后用高压风将小导管内砂石等吹出。

小导管尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力。

小导管安装后用塑胶泥封堵导管外边的孔口及围岩裂隙。

2.3.3 钢管插入及孔口密封处理
钢管由用钻机顶进，顶进钻孔长度不小于90%管长。

钢管末端除焊上挡圈外，再用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔后其外壁与孔岩壁间隙堵塞严密。

钢管搭接长度不小于100cm，并与钢支撑焊接在一起。

钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接。

2.3.4 小导管注浆
注浆采用M20水泥砂浆，注浆材料满足下列要求：浆液的流动性好，易注入地层；固结后收缩小，具有良好的粘结力和较高的早期强度；结石体透水性低，抗渗性能好等。

注浆前导管孔口应达到密闭标准，以防漏浆，然后采用注浆机注浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa，一般按单管达到设计注浆量0.32m3作为结束标准，当注浆压力达至设计
终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，便可结束注浆。

注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。

注浆过程中设专人做好记录。

注浆结束后检查其效果，不合格者补注浆。

2.4 小导管注浆异常处理
串浆则采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆；水泥浆液压力突然升高，则应关停注浆泵，进行注清水，待泵正常时再进行单液注浆；当注浆液量很大，压力长时间不升高时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆。

2.5 小导管注浆量计算
小导管注浆工程量可以按下式计算：
式中：
R —浆液扩散半径，可按0.25m 考虑
L —小导管长度
η—岩体孔隙率
K —充填系数，为0.3～1.0,对粉粘土取较小值,对碎石土、砂土取较大值。

2.6 超前小导管支护质量保证措施
2.6.1 小导管安装
①小导管间距根据围岩状况确定，采用单层小导管时，其间距为50cm ；
②前后排小导管错开布置，前后排小导管的搭接长度不小于100cm ；
③小导管外插角度根据注浆胶结拱厚度确定；
④小导管安装前，将工作面封闭严密，并正确测放出钻孔位置后方可施工。

2.6.2 小导管注浆
①注浆前应喷射混凝土封闭作业面，防止漏浆，喷射混凝土不小于4cm ；
②注浆材料应根据地质条件、注浆目的和注浆工艺全面考虑，但确保满足下列要求:浆液流动性好，固结后收缩小，具有良好粘结力和较高早期强度，结石体透水性低，抗渗性能好。

当有水侵蚀作用时，采用耐侵蚀材料；
③注浆过程中，注浆压力为0.5～1.0Mpa ，并专人做好记录。

注浆结束后检查其效果，不合格者应补注浆，注浆达到效果后方可开挖；
K
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = L R Q 2 π η
④注浆过程中注浆顺序应由拱脚向拱顶进行。

3、超前锚杆
3.1 施工顺序
布眼→钻孔→清孔→安装锚杆
3.2 施工方法
超前锚杆采用Ф22超前药卷锚杆，长为450cm，环向间距50cm，超前锚杆施工方法和系统锚杆一样，实际施作时根据岩体结构面产状确定锚杆方向，以尽量使锚杆穿透更多的结构面为原则，外插角控制在5o～15o。

锚杆采用早强沙浆作为粘接材料，每排锚杆的纵向搭接长度不小于100cm，尾部焊接在钢架上。

3.2.1锚杆将根据设计图现场制做，按设计布置钻孔，用高压风将孔内杂物吹净。

3.2.2将水泥药包放入水中泡至软而不散时取出，然后用工具将药包推入孔内塞满
Ф22超前药卷锚杆施工工艺图
3.2.5 Ф22超前药卷锚杆施工工艺控制要点
①打孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，打孔偏差不大于±50mm ；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，操作工把钻机钻杆的位置摆好并用定位块将其稳固地顶在岩面上。

②锚杆孔深、间距和锚杆长度、根数均要符合设计及规范要求。

孔位偏差值不大于±50mm。

③用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。

④锚杆孔径符合设计要求，允许偏差控制在0～＋20mm 之间。

4、超前支护施工质量要求标准
4.1 钢管及锚杆的材质、型号和规格等应符合设计和规范要求；
4.2 超前钢管、锚杆与钢架支撑配合使用时，应从钢架腹部穿过，尾部与钢架焊接牢固；
4.3 钢管、锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。

4.4 实测项目：
4.4.1 超前大管棚及小道管注浆
测量布孔
凿岩机或锚杆机钻孔
清孔，成孔检查
水泥药包塞入
锚杆安装
水泥药包浸泡 锚杆制作
4.4.2 超前锚杆
5、超前支护施工机具配备
超前支护施工阶段主要机具设备表
设备名称单位数量用途
自制开挖台车台 2 作业平台
22M3空压机台 4 供风MQTB-80/2.0钻机台16 钻孔
BW-250/50注浆设备套 2 注浆
风镐台8 凿岩
CAT320挖掘机台 2 开挖
ZL50-II装载机台 2 运输
电焊机台 2 施焊
6、超前支护施工人员配备（见附表）
超前支护施工阶段施工人员配备表
管理人员操作人员
技术负责人1名钢筋工4名
测量人员2名支护工20名现场技术员2名电工2名机料管理人员2名机修工2名
三、工程工期保证措施
1、工期保证实施原则
1.1 坚持“优质、按期、安全、高效”的施工管理方针。

1.2 在管理工作上，做到领导班子到位，管理人员到位，管理制度到位，现场服务到位，奖惩措施到位。

1.3在施工计划上，首先要确定项目总进度计划和分进度计划，即建立单位工程施工进度计划，并细化到分项工程施工作业计划，编制好科学合理的实施性施工组织设计，并在施工管理的全过程中严格遵照执行，抓好关键项目和关键工序，根据施工实际进展及时调整施工计划，确保各项工作始终控制在按计划，有秩序的科学轨道上。

1.4 在劳力安排上，选用本公司最精干的专业施工队伍进场，劳力配置充分合理，有节有度。

1.5 在机械使用上，投入本公司最精良的施工机械设备，并做到进场前全面保修，施工中及时保养，确保机械完好率和使用率，必要时加大投入。

1.6 采用有效措施确保农忙时节和国家法定节日施工正常进行。

1.7 工程用周转资金及时到位，有计划地使用，有计划地计量。

1.8 采用先进的施工方法和施工工艺，确保工程质量，加快施工进度。

1.9 遵循“紧前松后”计划原则，在确保工程质量的前提下，进度安排留余地。

1.10 地材采购在保证信用的原则下，做好多方面打算，扩大料源，保障供给。

2、工期保证实施措施
2.1 确定进度协调工作制度，固定日召开工程例会，研究工程日进度完成情况及出现的新问题，及时反馈信息，实行动态管理；分析影响进度目标实现的干扰和风险因素，
如拆迁影响、交通影响、雨季影响等；充分考虑设计变更因素，出现设计变更后，根据情况，及时对进度调整，总进度保持不变。

2.2 加大人力和设备投入，尽量采用平行作业施工方法，减少施工周期。

在控制工程施工的同时抓好非控制工程的施工。

2.3 作好施工工序的转换和紧密衔接，避免施工中断。

在本工序施工的同时，作好下一工序施工的准备。

2.4 明确施工责任，做到施工秩序井然，控制工程采用三班制24小时作业。

2.5 充分利用有利季节进行施工生产，减少工程施工受雨季的影响。

雨季施工做好雨棚等防雨设施，保持场内排水通畅，确保施工连续进行。

2.6 加强施工机具设备维护、维修，确保施工机具设备完好，减少施工影响。

2.7 做好后勤保障，严格上下班作息制度，确保职工以饱满的精神从事施工生产。

2.8 项目部采取措施确保材料资金，尽量提前备料，确保工程施工，并采取经济措施，工程款做到专款专用，决不挪用，并实行工程进度奖惩制度；采用简单、可行、加快或少拖进度的技术措施方案，不要片面追求利润，还要注意社会效益。

3、确保控制工程按期完成的措施
由于本工程施工工期十分紧张，为此，主要管理人员及其它有关人员进入现场，进行详细的施工调查、测量、复测、三通一平等临时工程的规划和设计，落实施工图纸，配合业主做好工程沿线征地及管线改迁工作，并应合理安排、精心组织，调动精良的人力、物力，采取一切行之有效的措施，确保控制工程的施工。

四、质量、安全、环保和职业健康保证措施
1、质量保证措施
1.1 建立完善的质量管理体系及质量保证体系
项目成立以项目经理和总工程师为核心的TQC领导小组，建立严格的质量承包责任制，同经济挂钩，加强对工程质量的全面管理的指导。

建立质量检查机构，制定严格的工程质量内部监理制度，严格执行自检、互检与专业检查相结合的质量“三检”制度和工前试验、工中检查、工后检测的试验工作制度。

质量工程师行使质量一票否决权，项目经理、总工程师对质量工作全权负责。

1.2 严格实行质量责任制
实行项目经理、总工、各级技术人员及工班负责人对工程质量负相应责任，层层签
订质量终身责任书，做到责任落实到位、责任落实到人，从而提高全员的质量意识。

坚决做到奖优罚劣，规范化施工，实行持证上岗。

使各级参建人员在实施组织指挥施工中始终坚持“质量第一”的方针，确保工程质量。

1.2.1 实行施工质量责任挂牌制，注明管理者、操作者，谁施工谁负责。

1.2.2 严格材料采购，检验制度，无检验材料严禁进入全体工程。

1.2.3 坚持施工过程的三检制度，做到“检查上道工序，做好未班工序，服务下道工序”。

1.2.4 工序间实行质量否决制，确保每道工序100%合格。

1.3 施工控制中的技术保证
1.3.1 施工前，施工技术负责人组织技术人员和施工管理人员仔细阅读设计文件，了解设计意图，明确施工技术重点、难点，进行技术交底。

1.3.2 严格测量放线工作，测量要求准确，放线及时，做到正确指导施工。

1.3.3大管棚套拱要保证中线、法线的准确，其安设误差在允许误差范围之内，保证其不偏、不斜、不前俯、不后仰，套拱基础底应夯实坚固，以防止其不均匀沉降。

砼套拱浇筑后应进行养护，保证墙体砼的强度。

1.3.4 钻孔时钻机立轴方向必须准确控制，以保证钻孔的方向正确，钻孔中应经常采用测斜仪量测管棚钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

1.3.5 钻孔进程中，做好围岩取样和地质变化状况登记记录，以便为后续施工方法判定依据。

2．安全保证措施
2.1 建立安全保证体系
项目设立安全管理机构，建立现场安全监督、检查小组，针对工序特点，进行安全交底，严格执行项目经理部安全保证体系的有关规定，经理部与每个作业人员签订安全生产责任书。

2.2 安全教育和培训
2.2.1 对新进场的工人进行安全生产的教育和培训，考核合格后，方准许其进入操作岗位。

2.2.2 在采用新工艺、新方法、新设备或调换工作岗位时，对工人进行新操作方法和新工作岗位的安全教育。

2.2.3 设立每周一次的安全活动日，在班前班后会上检查安全生产的活动情况，并
对职工进行经常性的安全教育和安全宣传活动。

2.3 落实安全责任制，制定安全管理的各项规章制度
建立健全各项安全生产的规章和管理制度，体现“全员管理、安全第一”的基本思想，明确安全生产责任，做到职责分明，各负其责。

施工中除操作人员本身加强各种安全措施外，经理部也将加大检查力度，搞好各方面的协调工作，坚决杜绝各种事故的发生。

严格执行施工安全操作规程。

2.4 各项安全技术措施
2.4.1 施工操作人员进入现场时必须佩戴安全帽，电工、电焊工必须穿绝缘鞋。

电源接线连接必须规范。

2.4.2 现场施工配置专职安全员，负责现场的安全管理工作，并建立安全保证体系。

2.4.3 对各种施工机具要定期进行检查和维修保养，以保证使用的安全，所有施工机械由专人负责，其他人不得擅自操作。

2.4.4 在设备显著位置悬挂操作规程牌，规程牌上标明机械名称、型号种类、操作方法、保养要求、安全注意事项及特殊要求等。

2.4.5 超前支护机械工作平台应平整、坚实，防止施工中机械重心偏差及机械倾覆。

2.4.6 压力注浆设备应由专人操作和管理，不得随意加压，不得对人、机械设备喷射，使用前严格检查，防止因爆管伤人、损物等事件发生。

3、环保和职业健康保证措施
3.1 建立健全管理组织机构。

工地成立以项目经理为组长，各业务部室和生产班组为成员的文明施工和环保管理组织机构。

3.2 加强教育宣传工作，提高全体职工的文明施工和环保意识。

3.3 制定各项规章制度，并加强检查和监督。

3.4 加强文明施工管理，合理布置施工场地，合理放置各种施工设施。

3.5 建立岗位责任制和奖惩制度，制定施工管理细则，明确岗位职责、技术标准和安全操作规程，实施与质量挂钩并定期兑现的奖惩办法，增强管路班组的责任心。

3.6 加强机械废气净化，减少污染源。

尽可能使用低污染的机械设备，
3.7 在施工区和生活区设置污水处理系统，不将有害物质和未经处理的施工废水直接排放。

并备有临时的污水汇集沉淀设施，过滤施工、生活排水。

3.8 对空压机、柴油机等安装防漏油设施，对机壳进行覆盖围护，对油料库、库房地、墙面做防渗漏处理，避免漏油污染。

附图：
附图1 超前大管棚施工工艺框图
附图2 超前小导管施工工艺框图。