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第10章 初期支护与辅助工程措施(1)

5.1一般规定

在满足本指南第一章“总则”中1.3节“基本要求”的前提下,应做好以下工作:

5.1.1监理及时编制和下发作业指导书,重点对支护的骨架间距、喷射砼的配比、喷射厚度、喷射层位进行控制。

5.1.2初期支护应配合开挖作业及时进行,确保围岩稳定及施工安全。

5.1.3当掌子面自稳能力差时,应采取增加辅助工程措施或改变开挖方法等措施。

5.1.4软弱围岩地段施工必须坚持“先支护(强支护)、后开挖(短进尺、弱爆破)、快封闭、勤量测”的施工原则,初期支护紧跟掌子面。郁-遇级围岩初期支护必须保证尽早封闭成环。

5.1.5隧道支护应根据现场监控量测结果,分析施工中的各种数据信息,设计单位及时调整支护措施和支护参数。

5.1.6施工中应做好地质描述和超前地质预报,根据围岩条件的变化,因地制宜,提前采取相应措施,做到安全可靠、经济合理。

5.1.7隧道施工作业人员安全防护应按本指南第2.3条规定配备;作业人员的皮肤应避免与速凝剂、树脂胶泥等化学制剂直接接触;作业区粉尘浓度必须符合本指南第11.2条及相应规范的要求。

5.2喷射混凝土

5.2.1一般要求

1.喷射混凝土不得采用干喷工艺,应采用湿喷(或潮喷)工艺进行施工。鼓励采用混凝土喷射机组进行喷射混凝土施工。

2.液体速凝剂应采用环保无碱速凝剂,要求初凝不能大于5min,终凝不能大于10min。

3.喷射混凝土配合比应通过试验确定并满足设计强度和喷射工艺的要求。

4.隧道开挖后应及时初喷,硬岩地段复喷作业距离掌子面不得大于60m,软岩地段初期支护应紧跟掌子面。

5.2.2施工工序

5.2.3施工要点

1.喷射混凝土作业前应做好的准备工作

(1)检查开挖段面净空尺寸,清除松动岩块,清洗或吹净岩壁面粉尘,清理边角处岩屑、杂物。

(2)岩面有渗水出露时,应先引排处理。当局部出水量较大时,可采用埋管、凿槽、设置树枝状排水盲沟等措施,将水引导输出后再喷射混凝土。

(3)应埋设标志或利用锚杆外露长度以控制喷射混凝土的厚度,以确保最小厚度满足设计要求。

(4)检查材料、机具、劳力的准备情况,检查风、水、电等管线路,并试运转,作业面具有良好的通风和照明条件。

(5)拌料设备应严格密封,以防外来物质侵入。在混合料中添加钢纤维时,宜采用钢纤维播料机。

2.喷射混凝土原材料要求

(1)水泥:宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。特殊情况下可采用特种水泥,采用特种水泥时应进行现场试验,指标应满足设计要求。

(2)粗集料:应采用连续级配、坚硬耐久的碎石,最大粒径不应大于13.2mm,其压碎值应臆16%,针片状颗粒含量臆25%,含泥量臆2.0%。

(3)细集料:要求采用连续级配、坚硬耐久、颗粒洁净、粒径小于4.75mm 的河砂或机制砂,细度模数宜大于2.5,其含泥量臆5.0%。

(4)外加剂:应对混凝土的强度及围岩的黏结力基本无影响,对混凝土和钢材无腐蚀作用,易于保存,不污染环境,对人体无害。外加剂使用前必须进行相应性能试验。凡喷射混凝土拟用于堵塞漏水灌浆,或要求支撑加固尽快达到强度值,可掺加早强剂于混合料中。为使喷射混凝土在喷射后达到速凝,可掺加速凝剂于混合料中。

(5)速凝剂:应根据水泥品种、水灰比等,根据不同掺量的混凝土试验选择掺量,使用前应做好速凝效果试验,要求初凝不成大于5min,终凝不应大于10min。应采用液体速凝剂,严禁采用粉体速凝剂。

(6)水:应采用清洁的饮用水,pH值不小于4、硫酸盐含量(以SO42-计)不超过1%的清水(按质量计)。在喷射混凝土的用水中,含有的有机物和无机物应以不损害混凝土的质量为准。

(7)外掺料:外掺料剂量应通过试验确定,加外掺料后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。

3.喷射作业

(1)隧道开挖后应立即对岩面喷射混凝土,以防岩体发生松弛。

(2)喷射作业应分段、分片依次进行,喷射顺序自下而上进行,每次作业区段纵向长度不宜超过6m。

(3)喷射混凝土作业需紧跟开挖面时,下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔不小于4h。

(4)喷射混凝土混合料应随拌随喷,回弹物不得重新用做喷射混凝土材料。

(5)一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定,初喷厚度宜为40耀60mm。复喷一次喷射厚度拱顶不得大于100mm、边墙不得大于150mm。首层喷混凝土时,要着重填平补齐,将小的凹坑喷圆顺。岩面有严重坑洼处采用锚杆吊模模喷混凝土处理。

(6)喷射作业应以适当厚度分层进行,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。

若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时,受喷面应用高压风水清洗干净。

(7)喷射混凝土作业时喷嘴应垂直岩面;喷嘴距岩面距离以0.6~1.2m 为宜,喷射料束与受喷面垂线成5毅~15毅夹角时最佳;喷射时,应使喷射料束螺旋形运动;喷射机工作压力应控制在0.1耀0.15MPa。

(8)钢架与壁面之间的间隙应用喷射混凝土充填密实;喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射,并将钢架覆盖,保证将其背面喷射填满,黏结良好。拱脚基础喷射混凝土要密实,严禁悬空。

(9)喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面黏结情况,可用锤敲击检查。同时测量其平整度和断面,并将此断面与开挖断面对比,确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。当有空鼓、脱壳时,应及时凿除,冲洗干净进行重喷,或采用压浆法充填。

(10)喷混凝土终凝2h后,应喷水养护,养护时间不少于7d;隧道内环境温度低于5益时,不得喷水养护。

(11)冬季施工时,喷射混凝土作业区的温度不应低于5益,混合料进入喷射机的温度不应低于5益,在结冰的岩面上不得进行喷射混凝土作业。混凝土强度未达到6MPa前不得受冻。

5.3锚杆

5.3.1一般要求

1.隧道锚杆施工质量执行工后检测。挂防水板之前,应由有资质的检测单位对隧道锚杆长度、数量、注浆饱满度进行检测,检测频率原则上不低于锚杆数量的3%。

2.为保证拱部锚杆的施作质量,要求对拱部锚杆采用专门锚杆机进行施作,锚杆机性能必须适合硬岩条件下的钻孔要求。侧墙及拱腰部位可采用一般气腿式凿岩机钻孔。

3.所有锚杆都必须安装垫板,垫板应与喷射混凝土紧密接触。

4.锚杆施工宜在初喷后及时进行。郁、吁级围岩的系统锚杆尾端应预留足够长度,确保锚杆垫板能够在复喷完成后安装,以便于锚杆质量检测。

5.锚杆施作位置用红漆进行标识。

6.隧道现场监理工程师应准备锚杆验收专用记录本。对每次锚杆的检查验收,应详细注明锚杆施作的里程桩号、围岩等级、锚杆施作情况、设计数量、实做数量等。每期锚杆计量必须附隧道现场监理工程师签认的锚杆验收记录复印件。

7.对中空锚杆的注浆,监理必须要有旁站记录,严禁未注浆行为。

8.全长黏结式锚杆安设后不得敲击,其端部3d内不得悬挂重物。

5.3.2施工要点

1.钻孔深度不应小于锚杆杆体有效长度,但深度超长值不应大于100mm。

2.钻孔宜保持直线,系统锚杆钻孔方向宜与开挖而垂直。当岩层层面或主要结构面明显时,应尽可能与其成较大交角,但与开挖面的垂直偏差不应大于20毅。局部锚杆应尽可能与岩层层面或主要结构面成大角度相交。

3.锚杆深度要求:水泥砂浆锚杆孔深允许偏差为依50mm;早强药包锚杆孔深应与杆体长度配合适当。

4.锚杆材料应满足设计要求,并符合下列规定:淤锚杆杆体宜选用HRB335、HRB400钢,杆体直径20~28mm,杆体屈服抗拉力逸150kN,强屈比逸1.2;于锚杆用的各种水泥砂浆强度不应低于M20;盂锚杆垫板材料宜采用Q235钢材。

5.安装垫板时,应确保垫板与锚杆轴线垂直,确保垫板与喷射混凝土层紧密接触。

当锚杆孔的轴线与孔口面不垂直时,可采用下述两种方法进行调整:一是在螺母下安装楔形垫块;二是在垫板后用砂浆或混凝土找平。锚杆砂浆凝固前不得加力。

6.普通水泥砂浆锚杆要求

(1)普通水泥砂浆锚杆与中空注浆锚杆施工顺序不同,施工顺序为成孔后先注浆,再安装锚杆。

(2)普通水泥砂浆锚杆宜选用螺纹钢筋作铺杆。锚杆外露端应加工120~150mm的标准螺纹,并采用配套标准螺母。

(3)砂浆配合比(质量比)颐水泥颐砂颐水宜为1(颐1~1.5)(颐0.45~0.5),砂的粒径不宜大于3mm。

(4)砂浆应随拌随用,一次拌和的砂浆应在初凝前用完,已初凝的砂浆不得使用。

(5)采用单管注浆工艺,灌浆管应插至距孔底50~100mm处。开始注浆后反复将注浆管向孔底送,使砂浆将孔内多余的水挤压出孔外,之后随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出。灌浆压力不宜大于0.4MPa。

(6)注浆开始或中途暂停超过30min时,应用水润滑灌浆罐及其管路。

(7)砂浆灌注后应及时插入锚杆杆体,锚杆杆体插到设计深度时,孔口应有砂浆流出,若孔口无砂浆流出,则应将杆体拔出重新灌浆。全长黏结锚杆应灌浆饱满。

7.中空注浆锚杆要求

(1)对中空锚杆的注浆,监理必须要有旁站记录,严禁未注浆行为。

(2)中空注浆锚杆施工时应保持中空通畅,并留有专门排气孔。螺母应在砂浆初凝后拧紧,并使垫板与喷射混凝土面紧密接触。

(3)中空注浆锚杆应有锚头、垫板、螺母、止浆塞等配件。

(4)注浆过程中,注浆压力应保持在0.3MPa左右,待排气口出浆后,方可停止灌浆。

8.水泥砂浆药包锚杆要求

(1)应对药包做泡水检验,药包包装纸应采用易碎纸。

(2)药包不应有受潮结块现象,药包宜在清水中浸泡,随用随泡。

(3)药包应以专用工具推入钻孔内,防止中途破裂。

(4)锚杆宜采用手送插入并转动锚杆,也可锤击安装,但不得损伤锚头螺纹。

(5)锚杆插到设计深度时,孔口应有砂浆流出,无流出时应补灌砂浆。

(6)砂浆的初凝不得小于3min,终凝不得大于30min。

(7)应使垫块与喷射混凝土紧密接触。

5.4钢架

5.4.1一般要求

1.钢架应分节段制作,每节段长度应根据设计尺寸及开挖方法确定,不宜大于4m。每片节段应编号,注明安装位置。型钢钢架宜采用冷弯法制作成型。钢架节段可采用工厂化加工制作方案,亦可在现场加工制作。现场加工的格栅钢架应按1颐1胎模控制尺寸。格栅钢架的所有钢筋节点必须采用焊接,焊接长度应不小于40mm,对称焊。型钢钢架加工的焊接不得有假焊,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。

2.拱架接头钢板厚度及螺栓规格必须符合设计要求;接头钢板螺栓孔必须采用机械钻孔,孔口采用砂轮机清除毛刺和钢渣;要求每榀之间可以互换,严禁采用气割冲孔。

3.钢架加工尺寸应符合设计要求,其形状应与开挖断面相适应。

4.不同规格的首榀钢架加工完成后,应放在平地上试拼,周边拼装允许偏差为依30mm,平面翘曲应小于20mm。当各部尺寸满足设计要求时,方可批量生产。

5.4.2施工要点

1.钢架安装前应检查开挖断面轮廓、中线及高程。

2.为保证钢架位置安设准确,隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。初喷砼时,在凹槽处打入木楔,为架设钢架留出连接板(和槽钢)位置。

3.钢架安装应确保两侧拱脚必须放在牢固的基础上。安装前应将底脚处的虚渣及其他杂物彻底清除干净。脚底超挖、拱脚高程不足时,应用喷射混凝土填充。拱脚高度应低于上半断面底线15~20cm。当拱脚处围岩承载力不够时,应向围岩方向加设钢垫板、垫梁或浇筑强度不低于C20的混凝土以加大拱脚接触面积。

4.钢架应分节段安装,节段与节段之间应按设计要求连接。连接钢板平面应与钢架轴线垂直,钢板连接紧密。

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