隧道初期支护施工技术

发布时间:[ 2023-01-16 05:31:25]

简介:隧道施工过程中,隧道初期支护可快速封闭围岩,避免围岩长期封闭 ,风化、水化和坍塌受水和空气的影响。隧道初期支护是保证施工安全的关键。它能充分发挥围岩本身的承载能力,与二次衬砌形成结构承载能力。本专题将结合《公路隧道施工技术规范》,根据隧道不同围岩等级涉及的不同支护方法JTG F60-2009详细说明隧道支护施工。

关键词: 超前支护 隧道初期支护 二次衬砌

隧道围岩等级:

根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004将岩石硬度、岩体完整性和隧道各级围岩自稳性分为六级……详细见word说明

隧道初期支护及二次衬砌的作用:

与围岩一起形成一个安全性足够的隧道结构系统,能够承受各种可能的荷载;保持隧道断面净空;防止围岩质量进一步恶化;为空气循环提供光滑的表面。因此,任何类型的支撑结构都应具有适合上述功能的结构、机械特性和施工的可能性。

主要的支护方式有:

先进支护、初始支护、二次衬砌支护。

第一部分:隧道预支护施工

☞提前支护时,确保隧道安全进入洞穴,进入洞穴后确保洞穴安全。提前支护,也称为预支护,对确保我们的安全尤为重要。提前支护包括:提前管棚、提前小导管、提前锚杆等。

隧道预支护-管棚支护

采用导向架,沿开挖外轮廓线,将钢管插入开挖前方,形成开挖前围岩的预支撑。管棚施工工艺包括管棚钻机工作室、导墙施工、平台、钻机安装、管棚钢管安装、灌浆。

隧道先进支护-先进小导管灌浆支护

开挖前,用喷混凝土封闭开挖面和隧道一定范围内的位置,然后封闭隧道拱的轮廓 带孔的钢管,灌浆到钢管中,浆液通过导管渗入地层,在隧道拱形成固结,加固围岩。先进的小导管适用于自稳定时间短的弱破碎带、浅埋段、孔偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带的预支护。

隧道先进支护-先进锚杆支护

沿开挖轮廓线进入开挖工作面,形成对前围岩的预支撑。主要适用于围岩应力小、地下水少、岩体弱、破碎、开挖面可能坍塌的隧道。

以下先进支护施工技术说明书

管棚支护施工的适用范围是什么?

根据国内外施工实践,结合我国地下工程管棚支护应用的实际情况,管棚支护可适用于地质和地下水条件丰富的地下结构施工的支护,如软砂土地层、砂砾石地层、膨胀软流塑、硬可塑粉粘土地层、裂缝发育岩体、突泥突水段、断层破碎带、坍塌段、破碎土堆场、浅埋大偏压等。也主要用于地铁等城市地下工程的开挖和预支护,可作为现有建筑、公路、铁路、地下结构下隧道的辅助方法;作为隧道开口段、大截面隧道施工的辅助方法和其他施工的辅助方法,也常用于浅埋但不适合开挖区域或浅埋隧道、建筑物表面或隧道接近地下结构的工程。

管棚支护施工的主要设计参数是什么?

管棚支护的设计参数主要包括:钢管直径、长度、间距、仰角、水平搭接长度、钢架间距、灌浆参数等。当需要增加钢管的强度和刚度时,可在管道内设置钢笼,然后用水泥砂浆填充。我国《铁路隧道施工规范》规定,管棚钢管直径应为φ70-φ127mm;钢管中心间距应为管径的2-3倍;管棚长度应根据地层情况选择,不小于10m;纵向两组管棚的搭接长度应大于3m。管棚支护参数可按工程类比法确定,施工时可根据实际情况进行调整。

如何确定管棚钢管的环向间距?

沿隧道开挖轮廓等间距设置管棚的常规方法不科学,应根据不同情况合理设计。根据滑坡体的松动、开挖难度和施工效果,钢拱布置间距可在40-80之间cm在特殊情况下,调整范围内的选择需要加密。根据对工程实例的地质条件、工程截面尺寸、埋深等影响因素的总结和比较,得出以下经验结论,可用于地下工程支护的施工依据:

棚钢管的直径范围一般为φ70-180mm,管棚支护可按管径分为小管棚、中管棚、大管棚。小管棚管径一般为φ32~50mm管径多用于范围内φ42mm管长3的钢管.5-5m环向间距一般为0.3-0.4m,1-1水平搭接长度.5m。中管棚管径一般为φ50-φ89mm管长一般不超过20m,环向间距一般为0.3-0.4m,1-2水平搭接长度m。一般可选择大管棚φ89-φ159mm常用管径的钢管φ108mm,管长不超过40m为宜,钢管一般分节长4m或6m,用丝扣连接,丝扣长度不小于150mm,管径一般不大于3-5倍。

如何控制隧道预支护施工中管棚钻孔的轨迹?

管棚钢管钻孔一旦出现孔斜或超过设计允许偏差,会阻碍相邻钢管的钻孔,导致孔体形状不均匀,支撑效果差;如果钢管下沉到一定程度,开挖时需要拆除,导致间隔增加,容易坍塌。为此,钻孔时可采用中压给进、中速、中循环液钻孔;钻孔平面误差径向应控制在20cm角度误差小于1°避免管棚钢管因孔径过大而向下弯曲。在实际施工中,水平钻孔弯曲一般难以避免,因此,除了提高管棚的定位精度外,还可以给予适当的上升量(根据现场地质条件确定),以补偿部分钻孔下垂量。

如何确定管棚钢管的环向间距?

沿隧道开挖轮廓等间距设置管棚的常规方法不科学,应根据不同情况合理设计。根据滑坡体的松动、开挖难度和施工效果,钢拱布置间距可在40-80之间cm在特殊情况下,调整范围内的选择需要加密。根据对工程实例的地质条件、工程截面尺寸、埋深等影响因素的总结和比较,得出以下经验结论,可用于地下工程支护的施工依据:

棚钢管的直径范围一般为φ70-180mm,管棚支护可按管径分为小管棚、中管棚、大管棚。小管棚管径一般为φ32~50mm管径多用于范围内φ42mm管长3的钢管.5-5m环向间距一般为0.3-0.4m,1-1水平搭接长度.5m。中管棚管径一般为φ50-φ89mm管长一般不超过20m,环向间距一般为0.3-0.4m,1-2水平搭接长度m。一般可选择大管棚φ89-φ159mm常用管径的钢管φ108mm,管长不超过40m为宜,钢管一般分节长4m或6m,用丝扣连接,丝扣长度不小于150mm,管径一般不大于3-5倍。

如何控制隧道预支护施工中管棚钻孔的轨迹?

管棚钢管钻孔一旦出现孔斜或超过设计允许偏差,会阻碍相邻钢管的钻孔,导致孔体形状不均匀,支撑效果差;如果钢管下沉到一定程度,开挖时需要拆除,导致间隔增加,容易坍塌。为此,钻孔时可采用中压给进、中速、中循环液钻孔;钻孔平面误差径向应控制在20cm角度误差小于1°避免管棚钢管因孔径过大而向下弯曲。在实际施工中,水平钻孔弯曲一般难以避免,因此,除了提高管棚的定位精度外,还可以给予适当的上升量(根据现场地质条件确定),以补偿部分钻孔下垂量。

隧道预支施工中如何安装管棚钢管?

管棚钢管程中,应派专人对管棚钢管进行连接和加长。管棚连接时,确保管棚中线在同一轴线上,顺线拧紧,无变形,连接头与管棚钢管线扣紧密结合,无不同轴和偏心。考虑到钢管受力、整体结构和施工方便,同段钢管接头数量一般不超过50%,相邻钢管接头位置至少错开1m,常用的方法是按奇、偶编号钢管,保证钢管接头错开,钢管接头用丝扣连接。钢管的分段长度一般为4m到6m,梅花加工梅花透浆孔,管棚可手动或机械安装。

隧道预支施工中如何灌浆管棚?

管棚灌浆是管棚施工的关键环节之一,灌浆效果也影响了整个管棚系统的施工质量。因此,灌浆应根据地质条件选择合适的浆液、压力和合理的流量。在灌浆过程中,如果压力小,则无法注入。如果压力过大,会导致地面鼓包和裂缝,影响城市浅埋地段的地面建筑。灌浆时,一般采用低压、中流量注入,灌浆过程压力逐渐升高,灌浆流量逐渐减少;当压力升至较终压力时,继续压5min,灌浆结束。

为保证施工质量,应在实际灌浆施工前进行现场原位注入试验,确定较佳灌浆参数,指导灌浆效果。为防止坍塌或灌浆孔,可在孔位钻孔,增加孔与孔之间的距离,在灌浆凝固后钻孔,有效保证钻孔和灌浆质量,管棚和灌浆混凝土形成厚拱,实现管棚纵向梁、横向拱的承载作用。

隧道提前支护施工中如何使用提前小导管进行灌浆施工?

采用先进的小导管Φ42mm,壁厚3.5mm无缝钢管。钢管进入岩石部分梅花布局Φ6mm灌浆孔间距12cm。导管前端加工成尖锥形,尾部焊接Φ6.5.加强强筋。液压灌浆机用于灌浆机。施工时,用仪器测量放线,画出开挖外轮廓线,确定小导管中心线的位置。钻孔时,导管的孔深应大于导管的长度;锤击或钻机顶入时,顶入长度不小于管长的90%。液压灌浆机用于灌浆。灌浆前应喷涂混凝土封闭作业面,防止漏浆,喷涂层厚度不小于5cm。导管灌浆时,尾部应设置封堵,灌浆时应设置封堵孔和排气孔。灌浆时,排气孔出浆后应立即停止灌浆。

锚杆施工在隧道提前支护施工中应注意什么?

①孔位按设计布置,偏差小于10cm,孔深误差±10cm。钻直径大于锚直径15mm。锚杆插入长度不小于设计长度。

②钻孔本身是直线,不弯曲。方向沿隧道周围径向,但不平行于岩面。

③锚杆施工时,同时预埋格栅钢架的定位锚杆。插入锚杆后不得随意敲击,三天内不得悬挂重物。

④灌孔前,用高压风清除孔内积水、岩粉、碎屑等杂物。

⑤灌浆罐和灌浆管用于灌浆,孔口压力小于0.4MPa。沿锚杆孔灌浆,直至孔口有浆液流出。砂浆随时使用,砂浆初凝前使用

⑥每100根锚杆随机抽样三根,进行拉拔试验,了解锚杆的锚固质量。

隧道预支护相关工程案例:

隧道入口先进支护施工方案、隧道先进锚杆支护施工方案、隧道先进小导管施工技术方案、隧道进口先进管棚支护是工程方案。

第二部分:隧道初期支护施工技术

隧道初始支护是由喷射混凝土、锚杆、钢架组成的联合支护系统,是隧道衬砌的主要施工步骤。

喷混凝土施工要点:

喷涂混凝土应具有必要的早期强度,以尽快支撑围岩拱,24小时抗压强度不得低于10MPa。喷混凝土应具有足够的后期强度,强度等级不得低于C25.与围岩应具有足够的粘附强度,使喷涂混凝土和围岩尽快形成一个整体,防止围岩松动,与围岩的粘结强度不得低于0.5MPa。

采用钢筋网喷混凝土,增强喷混凝土的抗剪强度,提高附着力。

喷混凝土施工要求:

喷涂混凝土应采用湿喷涂工艺。湿喷涂法喷涂混合物进入喷射机前,按规定加水均匀混合。因此,干喷涂工艺具有水灰比能准确控制、水泥水化、施工粉尘小、回弹少、混凝土均匀性好、强度高的优点。

喷涂混凝土必须与岩面密封,不得有空洞,以确保良好的共同应力状态

喷混凝土必须快速及时施工。

围岩锚杆施工要点:

锚杆的布置一般沿孔室周围径向均匀布置,必要时在底部加锚杆;为保证加固厚度,锚杆长度与间距比一般为2:1;为防止锚杆间围岩坍塌,还应配合网喷混凝土,喷涂层主要承担锚杆间局部坍塌荷载。

围岩锚杆施工要求:

锚杆锚固可靠,全长粘结;垫板应使用,垫板应靠近岩面。

钢拱施工要点:

格栅钢架一般采用工字钢或八字结形连接钢筋;钢架间距一般为0.6~1.0m。为了提高钢架的完整性,应在每个钢架之间设置纵向连接构件。钢拱拱脚和墙脚应控制钢架的位移和下沉。

钢拱施工要求:

接头是整个钢框架的薄弱环节,必须加强;钢框架应直立安装,混凝土预制块应与围岩顶紧密相连;型钢框架应预留灌浆孔,喷涂混凝土层后及时回填灌浆,确保与围岩紧密相连;分支开挖钢框架长时,注意防止不稳定。

二次衬:

一是承载,二是安全储备,保证运行安全。

二次衬砌施工要点:

原则上,应及时进行二次衬砌。弱围岩二次衬砌应带仰拱,与边墙顺畅连接,减少应力集中。为了达到设计目的,软弱围岩二次衬砌施工要求做到:二次衬砌应先施工仰拱,分段整体浇注 。二次衬砌背后空洞应回填密实。

以下隧道初期支护施工技术说明:

隧道初期支护钢拱架施工应做到?

接头是整个钢架的薄弱环节,必须加强;

钢架应直立安装,并用混凝土预制块与围岩顶紧;

型钢钢架应预留注浆孔,及时对喷混凝土层后回填注浆,保证与围岩密贴;

分部开挖钢架落底接长时,要注意防止失稳。

隧道初期支护钢拱架的施工要点是什么?

一般采用工字钢,或“八字结”形联系钢筋的格栅钢架;

钢拱架间距一般为0.6~1.0m。

为增加钢拱架的整体性,每榀钢架间应设纵向连接构件;

钢拱架拱脚及墙脚应有控制钢架位移和下沉的措施。

隧道初期支护喷射混凝土的施工要点是什么?

喷射混凝土应具有必要的早期强度,以尽快对围岩提拱支承力,24小时抗压强度不应低于10MPa。

喷混凝土应有足够的后期强度,强度等级不应低于C25。与围岩应具有足够的粘附强度,使喷混凝土与围岩尽快形成整体,阻止围岩松动下滑,与围岩的粘结强度不应低于0.5MPa。

软弱围岩采用钢筋网喷混凝土,增强喷混凝土的抗剪强度、提高粘附性。

围岩中锚杆在隧道初期支护中的作用是什么?

在围岩中单凭喷射混凝土往往难以抵抗围岩的巨大形变压力,不能有效地保证支护的可靠性。在这种情况下,需要将喷射混凝土与锚杆联合使用,并把锚杆作为主要的支护措施。

围岩中锚杆的主要作用是通过形成具有一定厚度的“加固圈”来“加固围岩”。 “加固圈”承担外层围岩传来的荷载,使得较后传到喷射混凝土层的荷载大为减小。

隧道初期支护中,围岩锚杆施工要点是什么?

锚杆的布置一般沿洞室周边径向均匀布置,必要时底部也要加锚杆;

为保证加固带有一定厚度,锚杆的长度与间距之比一般为2:1;

为防止锚杆间围岩坍落,还应配合网喷混凝土,喷层主要承担锚杆间的局部坍塌荷载;

隧道初期支护,软弱围岩锚杆施工中应做到什么?

锚杆锚固可靠,全长粘结;

要用垫板,且垫板要求与岩面紧贴。

隧道初期支护中钢拱架的作用是什么?

钢拱架的作用有四点:

一是喷混凝土发挥作用前支撑围岩;

二是对喷射混凝土进行补强;

三是作为超前支护的支点;

四是与锚杆、喷射混凝 同发挥初期支护的作用。

隧道初期支护中钢拱架的适用范围是什么?

钢拱架的较大特点是刚度大,架设后能够立即承载受力。因此,多用于软弱破碎或土质围岩中,需要控制围岩变形迅速发展的场合。如浅埋、偏压及土层隧道等。

隧道二衬混凝土露筋原因有哪些?

(1)钢筋骨架放偏,没有钢筋垫块或垫块数量放置不够,位置不正确,致使钢筋紧贴模板而外露。

(2)粗骨料粒径大于钢筋间距,或者杂物在钢筋骨架中被搁住,同时又混凝土漏振,形成严重蜂窝和孔洞而使钢筋外露。

(3)混凝土泵管、振动棒等机械的反复冲击、工人踩踏或振动器碰触钢筋,引起钢筋变形位移而外露。

(4)混凝土配合比不当,产生离析,靠模板部位缺浆或模板严重漏浆;

(5)木模板未浇水湿润,吸水粘结或拆模过早,拆模时缺棱掉角,导致露筋。

隧道二衬混凝土表面出现露筋的处理措施是什么?

避免表面露筋的有效措施是使用高度责任感的工人,提高工人的质量意识,加强监控力度,保证钢筋布位准确,绑扎牢靠,保护层垫块安置稳固,在混凝土浇筑过程中操作细致。如果表面出现露筋,首先应分析露筋的原因和严重程度,再考虑修补所要达到的目的。修补后不得影响混凝土结构的强度和使用。

露筋的修补一般都是先用锯切槽,划定需要处理的范围,形成整齐而规则的边缘,再用冲击工具对处理范围内疏松混凝土进行清除。

(1)拆模后发现部位较浅的露筋缺陷(表面漏筋),须尽快进行修补。先用钢丝刷洗刷基层,充分湿润后用1:2~1:2.5水泥砂浆抹灰,抹灰厚度在1.5~2.5cm之间,并注意结构表面的平整度和后期养护。

(2)如果露筋较深,应将薄弱的混凝土和突出的颗粒凿去,洗刷干净后,用比原来高一强度等级的细石混凝土填塞密实,或采用喷射混凝土工艺或压力灌浆技术进行修补,并认真养护。

隧道二衬混凝土出现麻面的处理措施是什么?

先将麻面处凿除到密实处,用清水清理干净,再用喷壶向混凝土表面喷水直至吸水饱和,将配置好的水泥干灰均匀涂抹在表面,此过程应反复进行,直至有缺陷的地方全部被水泥灰覆盖。待24h凝固后用镘刀将凸出于衬砌面得水泥灰清除,然后按照涂抹水泥灰方法进行细部的修复,保证混凝土表面平顺、密实。

用水泥灰修复的具体操作过程如下:

1、首先是调配水泥灰。一般情况下,黑、白水泥的配比采用5:2的比例,可掺入石粉或双飞粉。用喷壶对调制好配比的水泥灰进行层层洒水,保证握在手里成团,放手后能松散开。

2、用水把需要修补的部分充分湿润,待两个小时后即可修复。戴号橡胶水套,将水泥灰握于掌心,对着麻面进行涂抹填充。填充时要保证一定的力度,先是顺时针方向,后转换为逆时针方向对同一处麻面进行揉搓,反复进行,直至麻面内填充密实,密实的概念是用手指对着缺陷处按压时,不出现深度的凹陷。

3.处理完一处面积后,用手背(不能用手指)对修复过的混凝土表面进行拂扫,抚平应按从上而下的方向进行,其目的一是消除因涂抹形成的不均匀的痕迹,使颜色和线条一致。

4.另外,对于局部凸出混凝土面得湿润水泥灰应该用镘刀铲平。

隧道二衬混凝土出现裂缝的主要原因是什么?

(1)混凝土温控措施不到位;

(2)养护不到位;

(3)有外力作用于混凝土结构,如受爆破震动影响或基础不均匀沉降等。

隧道二衬混凝土拆模之后出现蜂窝缺陷的主要原因是什么?

(1)模板安装不密实,局部漏浆严重。或模板表现不光滑、漏刷隔离剂、未浇水湿润而引起模板吸水、黏结砂浆等。

(2)混凝土拌合物配合比设计不当,水泥、水、砂、石子等计量不准,造成砂浆少,石子多。

(3)新拌混凝土和易性差,严重离析,砂浆石子分离,或新拌混凝土流动度太小,粗骨料太大,配筋间距过密,加之又漏振、振捣不实、振捣时间不够等。

(4)混凝土下料不当(未分层下料、分层振捣)或下料过高,未设串筒、溜槽而使石子集中,造成石子砂浆离析。

(5)输送到施工层面的砼料偏干时,工人直接向砼料随意大量冲水,将砂石洗得干干净净,水泥浆大量流走。

隧道二衬混凝土出现蜂窝的处理措施是什么?

1.对于小蜂窝:用镘刀将调好的砂浆压入蜂窝面,同时刮掉多余的砂浆:注意养护,待修补的砂浆达到一定强度后,使用角磨机打磨一遍;对于要求较高的地方可用砂纸进行打磨。

2.对于大一点的蜂窝:先凿去蜂窝处薄弱松散的混凝土和突出的颗粒,用钢丝刷洗刷干净后支模,再用高一强度的等级的细石混凝土(粒径10-20mm)仔细强力填塞捣实,并认真养护。对较深的蜂窝,影响承载力而又难于清除时,可埋压浆管、排气管,表面砂浆或浇筑混凝土封闭后,在放水泥砂浆。把蜂窝的实在包裹起来,填满缝隙结成整体,必要时可进行水泥灌浆处理。

隧道二衬混凝土出现空洞的主要原因是什么?

(1)在钢筋较密的部位或预留孔洞和预埋件处,混凝土下料被搁住,未振捣就继续浇注上层混凝土。

(2)混凝土离析,砂浆分离,石子成堆,严重跑浆,又未进行振捣,或者竖向结构干硬性混凝土一次下料过多、过厚,下料过高,振捣器振动不到,形成松散孔洞。

(3)混凝土包含水、泥土或其他杂物。

隧道二衬混凝土出现孔洞应该怎么处理?

孔洞修补方法:

1.先将孔洞凿去松散部分,使其形成规则形状;

2.用钢丝刷将破损处得尘土,碎屑清除;3.用压缩空气吹干净修补面;4、用水冲洗修补面,使修补面周边混凝土充分湿润。

5.填上所选择的修补材料,振捣、压实。抹平。推荐可选择的材料有:HGM高强无收缩灌浆料、HGM100无收缩环氧灌浆料等;

6.按所用材料的要求进行养护。

隧道二次衬砌的施工要点是什么?为达到设计目的,软弱围岩二次衬砌施工要求做到哪些?

二次衬砌原则上应适时施做。

软弱围岩二次衬砌应带仰拱,与边墙应圆顺连接,减少应力集中。

软弱围岩二次衬砌施工要求做到:

二次衬砌应先施工仰拱,分段整体浇注。

二次衬砌背后空洞应回填密实。

隧道初期之后相关工程实例:

隧道衬砌喷射混泥土支护施工方案,隧道锚杆支护施工方案,隧道钢拱架加工及安装方案技术交底,隧道二衬砌施工方案。

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