隧道开挖及初期支护工程施工质量控制[全面]

隧道开挖及初期支护工程施工质量控制

为加强隧道施工质量管理,进一步规范各工序施工质量要求,提高隧道施工质量管理水平.总监办制定了 隧道开挖及初期支护工程施工质量控制要求,现下发各单位,请认真执行.

一、超前支护

1、隧道洞内超前支护设计有超前小导管、超前锚杆等形式.施工中必须按设计的根数、长度、环向间距进行控制.

2、超前小导管应平直,尾部焊箍,顶部呈尖锥状,按设计要求钻眼.在安装前应检查钢管尺寸,钢管顶入钻孔长度不应小于设计管长的95%.

3、超前小导管应采用无缝钢管,严禁使用有缝钢管及壁厚达不到设计要求的钢管.

4、超前小导管必须按设计要求进行注浆.

5、超前锚杆的材质、规格、长度、环向间距等应符合设计和规范要求,填塞砂浆饱满,插入孔内的长度不得短于设计长度的95%.

二、洞身开挖

隧道洞身开挖工序是施工质量的首要保证.初期支护背后空洞,喷射混凝土和模筑混凝土厚度不够及净空侵限等质量通病,多数都是由于隧道开挖中出现超、欠挖和塌方造成

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的,所以必须要选择科学、合理的开挖方法.洞身开挖施工的基本原则是“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤测量、快封闭”,其核心是:充分保护围岩,尽量减少对它的扰动,最大限度的发挥围岩的自承载能力.

1、隧道开挖前,项目经理部必须根据围岩类型选择适当的断面开挖方法.对于Ⅴ级加强段、Ⅴ级浅埋、Ⅴ级偏压等围岩可采用单侧壁(双侧壁)导坑法或台阶分部开挖法;对于Ⅴ级深埋、Ⅳ级围岩可采用上下台阶法;Ⅲ级围岩可采用全断面法开挖.

2、项目经理部在选择适当的开挖方法的同时,应根据围岩的类别、完整程度选择适当的开挖方式.对于Ⅴ级加强段、Ⅴ级浅埋、Ⅴ级偏压等围岩应采用机械配合人工开挖,若机械开挖确有困难,可局部弱爆破;对于Ⅴ级深埋、Ⅳ级围岩、Ⅲ级围岩可采用钻爆开挖,但必须根据围岩的软硬程度选择“光面”或“预裂”爆破技术;确保开挖断面规整和对周边围岩扰动最小.

3、隧道钻爆开挖应根据隧道围岩情况、开挖断面、钻眼机具等进行钻爆设计.钻爆设计应包括炮眼(掏槽眼、辅助眼、周边眼)布置的位置、数目;炮眼深度和角度;爆破器材;装药量和装药结构;起爆方法和爆破顺序;钻眼机具和钻眼要求等.钻爆开挖轮廓面的规整程度要满足:岩面上不应存在明显的爆破裂缝;周边炮眼痕迹分布均匀、保存率应满足:

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硬岩≥80％、中硬岩≥70％、软岩≥50％;两茬炮的衔接台阶形误差不大于15厘米;爆破石渣的破碎程度与装渣机械相适应.

4、为确保施工安全,隧道掘进时应严格限制每循环的开挖进尺.要求Ⅴ级加强段、Ⅴ级浅埋、Ⅴ级偏压等围岩类别以1榀钢拱架间距为宜;Ⅴ级围岩深埋、Ⅳ级围岩以1～2榀钢拱架间距为宜;Ⅲ级围岩每循环进尺可控制在2～3米.对于台阶分部开挖法应充分预留核心土,预留的核心土长度不小于3米.

5、Ⅳ级、Ⅴ级围岩下断面开挖采用先拉中槽,两侧跳槽挖马口的形式.要求中槽长度不宜超过10米,两侧拱脚预留宽度不得小于1.5米;马口长度3～4榀拱架间距.严禁长距离开挖人为制造险情.

6、为了 改善支护结构的受力性能,施工中应尽早落底闭合成环.隧道仰拱开挖也应严格限制每循环的开挖进尺,洞口段以1～2榀钢拱架间距为宜,洞内每循环进尺可控制在3～5米.

7、小净距隧道的质量控制要求:①小净距隧道施工控制的重点是工序控制,要正确安排双洞开挖、支护的间隔和顺序,有效地控制两隧道之间由于净距较小引起的围岩变形,确保隧道结构的安全.②小净距隧道施工要点是爆破作业,必须采用预裂爆破和光面爆破技术,减小爆破震动对隧道结

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构的影响.③小净距隧道由于中夹岩柱的宽度较小,后开挖隧道的爆破震动对先开挖隧道会产生较大影响,应将先开挖隧道衬砌处的震动速度控制在15 厘米／s以内,并以此作为后开挖隧道各段爆破药量的计算依据.④为避免震动波的叠加,必须采用微差控制爆破,各段起爆时间应根据震动测试或按施工经验值确定.

8、在开挖分项工程开工前,项目经理部必须编制详细的开挖施工方案,方案中应明确开挖方式、开挖方法、钻爆方案、各部位开挖循环进尺等内容,并经驻地办审核同意后方可施工.

9、隧道开挖控制的要求是“严禁欠挖,控制超挖”.要求每循环开挖前必须精准放线,保证隧道中线、高程、断面开挖轮廓符合设计要求.

10、洞身开挖过程中要对超欠挖情况和围岩地质、水文等情况进行观察、检测,并做好记录,对可能出现的险情,应采取措施及时处理,重要地段应有照片记载.

11、预留变形量的大小主要取决于围岩本身的工程性质和隧道断面大小、开挖方法、支护手段等,应通过实际量测分析确定,并及时反馈调整.

12、对于软弱围岩、浅埋段和不良地质等地段,应按设计要求先采取预加固、预支护等辅助施工措施处理后再进行开挖.

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13、各级围级开挖后应及时施作初喷砼,以封闭围岩,初喷砼厚度不得小于4-6厘米;对局部超挖或小坍塌,应先打锚杆,然后分层挂网,分层喷射混凝土补平.

14、开挖循环进尺严禁超过超前小导管或超前锚杆的有效支护长度.

15、隧道开挖过程中,应时刻注意围岩变化情况,若实际围岩与设计围岩级别不符合时,应及时通知相关人员,根据围岩监控量测数据调整支护参数.

三、锚喷支护

锚喷支护要求紧跟开挖面及时施作,以减少围岩暴露的时间,控制围岩变形,防止围岩在短期内松弛剥落,保证施工安全.在隧道防水板施工前必须建立以地质雷达检测为主的初期支护中间交工验收制度.检测的内容应包括空洞、厚度、强度及断面净空,验收合格后方可铺挂防水板、浇筑二衬. (一)钢支撑加工及安装

1、钢支撑应在洞外加工场放出1:1的大样,放样钢支撑半径时应考虑:①二次衬砌设计内半径;②二衬台车模板扩大5厘米;③二衬砼设计厚度;④设计预留变形量(待围岩量测数据分析成果出来后可作调整);⑤钢支撑内弧喷射砼保护层厚(2-3厘米).监理工程师必须对大样检查复核.

2、钢支撑分节可按其施工方法及开挖断面高度进行调整,但拱顶正中弧段必须用整段型钢,不允许出现焊接接头.对

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长度小于1米的型钢,严禁拼接后使用.

3、钢拱架绑焊连接钢板可采用20厘米×h(h为型钢高度减4厘米)、厚度1厘米的钢板进行双面绑焊连接,绑条焊前应先将型钢对接焊满,确保等强连接.焊接钢(格栅)拱架必须使用J502以上焊条,严禁使用J422焊条.

4、连接钢板厚度、尺寸、钻眼必须符合设计要求,所有焊缝厚度不得小于设计厚度,且焊缝饱满.螺栓孔必须用台钻钻孔,严禁使用氧焊切割成孔.螺栓、螺母按设计规格采用高强型螺栓,严禁用普通螺栓替代.

5、钢(格栅)拱架安装时,应紧贴初喷混凝土表面,与初喷面的间隙应用喷射砼填实.安装垂直度允许偏差 ±2°,间距允许偏差±5厘米,拱顶不低于设计标高;钢(格栅)拱架应落在稳定的基础上,并及时施做锁脚锚杆或锚管,确保钢(格栅)拱架不下沉,严禁钢(格栅)拱架出现悬空现象.

6、钢支撑之间连接筋数量、焊接等必须符合设计要求,确保纵向连接牢固、构成整体.

7、锚杆头、小导管必须与钢支撑焊接,以加强其联合支护效应.

8、钢支撑表面必须保证设计保护层厚度,不得出现钢支撑外露的现象.

9、仰拱底封闭成环钢拱架的加工应按拱部钢拱架的制作要求进行控制.仰拱钢架与边墙钢架联结部位,必须按设计

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要求采用法兰盘、螺栓联结,严禁直接焊接.

10、对于分部开挖需要拆除的临时钢支撑,应制定专项拆除方案,确保施工安全. (二)锚杆支护

1、锚杆的材质、类型、规格、数量和性能必须符合设计和《施工规范》的要求.

2、锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%. 3、注浆锚杆和砂浆锚杆的灌浆强度不小于设计和规范要求,锚杆孔灌浆密实饱满.

4、锚杆垫板应满足设计要求,垫板安装应紧贴围岩,围岩不平时要用米10砂浆抹平.

5、系统锚杆应垂直于开挖轮廓线布设,对片状岩层,锚杆应尽量垂直于岩层面布设.

6、锚杆是锚喷支护的核心,锚杆的施作质量直接关系到施工和运营的安全.施工中必须严格按设计要求施做锚杆,坚决杜绝以普通砂浆锚杆代替中空注浆锚杆及安装假锚杆的现象出现.

7、实践证明,隧道的锁脚锚杆对控制初期支护的下沉和收敛变形起着很大作用.总监办要求:当设计图中设计有锁脚锚杆时,按设计要求认真做好锁脚锚杆;如果设计图纸中没有设计锁脚锚杆时,可以把部分系统锚杆移作锁脚锚杆使用,但每环锚杆的总根数必须符合设计要求.

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(三)钢筋网支护

1、钢筋网片必须在洞外加工场定型加工,最好采用钢筋交叉点全部电焊机点焊加工,保证网片几何尺寸准确和钢筋不受损伤,钢筋网片加工面积不宜小于2㎡.

2、钢筋网片在系统锚杆及初喷混凝土后安设,钢筋网应随受喷面的起伏铺设,与受喷面的间隙不大于3 厘米.

3、钢筋网应与锚杆头或其他固定装置连接牢固,保证网片搭接长度,确保喷射混凝土时网片不晃动.

4、前后两循环及上下台阶连接部位必须足额预留钢筋网接头,接头长度15～20厘米;施工时,先将预留接头凿出并清理干净,再与下一循环钢筋网焊接,搭接长度及焊缝应满足《规范》要求.

(四)喷射混凝土支护

1、喷射混凝土施工应采用“湿喷”工艺,严禁使用“干喷”施工工艺.

2、喷射混凝土应用硬质洁净的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5,含水率一般为5%～7%,使用前一率过筛,石料及水质要符合规范要求.

3、混合料的配合比应准确,称量时允许偏差:水泥和速凝剂为±2%,砂与石料为±5%,必须采用强制式搅拌机,拌合要均匀,随拌随用.

4、喷射混凝土前要检查开挖断面的质量,处理好超欠挖,

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拱脚虚渣必须清理干净.喷射混凝土作业应分段、分片、由下而上顺序进行,喷射混凝土时应先喷钢支撑和岩面之间的混凝土,待钢支撑与岩面之间及钢支撑周围喷满混凝土之后,再喷钢支撑之间的混凝土.

5、喷射混凝土应分层喷护,分层厚度4～6厘米,最后一层喷射混凝土表面平整度要求,用2米直尺检验不大于5厘米.有钢支撑地段,钢支撑之间喷射混凝土必须饱满,不得出现“肋骨”状.

6、喷层内及钢筋网片背后严禁添加洞渣、片石、木板、石棉瓦等杂物.

7、上下台阶接茬部位处理要求:①将上台阶拱脚虚渣及喷射砼回填料凿除清理干净;②将上断面钢拱架拱脚及钢筋网预留接头凿出并清理干净;③安装下断面钢拱架,将接头螺栓上齐、拧紧,并将上下连接钢板骑缝焊接;○4上下台阶钢筋网必须有效焊接,搭接长度及焊接缝质量满足《规范》要求;⑤上下台阶连接部位喷射砼平整度达到2米直尺检验不大于5厘米.

8、喷射混凝土严禁使用挂模喷射工艺. 9、回弹料不得重新用作喷射混凝土材料.

10、喷射混凝土前应做好排水措施,对渗漏水孔洞、缝隙应采取引排或堵水措施.在安装排水半管的地方,要防止喷射混凝土堵塞排水半管.

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11、喷射混凝土试件应首先喷制大板,然后切割成10×10×10厘米标准试件.

12、喷射混凝土表面应无漏喷、离散、裂缝、钢筋外露等现象.

13、喷射混凝土厚度及背后是否有空洞采用地质雷达探测,探测存在的问题应及时进行处理,未经处理严禁进行下道工序施工.

四、隧道超前地质预报

1、隧道超前地质预报是保证围岩地质、水文条件复杂、地下水较丰富的隧道正常施工的重要前提.各施工单位务必高度重视超前地质预报工作,要求通过多种超前地质预报的组合、分析比较,准确预测前方围岩的水文、地质情况,确定适宜的开挖方法和支护形式,确保施工安全.

2、隧道超前地质预报工作要注意应多种超前地质预报相组合,互相验证,达到准确预测前方围岩地质、水文条件的目的.一般采用TSP203、地质雷达、地质钻孔取芯等组合. 3、在进行TSP预报过程中,隧道内必须停止一切施工,避免杂音过大影响数据的准确性;地质雷达预报应注意不能在掌子面较为富水的情况下使用;地质钻孔适应性较广,不仅可以通过取出的岩芯对前方围岩进行分析预测,也可根据钻孔中流出水量的大小可预测前方的水文情况.

五、隧道监控量测

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1、隧道监控量测是“新奥法”施工的精髓,通过监控量测,可准确掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,指导施工作业,预报险情,确保安全.同时,掌握围岩和支护的位移、应力情况,可及时修改设计支护参数,达到“动态设计”的目的.

2、主要量测项目:地质及支护状态观察;周边收敛位移量测;拱顶下沉量测;洞口段和通过浅埋段时地表下沉测量;钢支撑、锚杆应力量测等.

3、量测的方法、频率及测点布置按设计图纸及施工规范要求执行.

4、施工单位应及时将各项量测情况填入记录中,绘制位移－时间曲线和相关图表,并注明当前施工工序及开挖掌子面离量测断面的距离.

5、及时根据位移－时间曲线进行稳定性判别:当位移－时间曲线趋于平缓时,进行数据处理和回归分析,推算最终位移和变化规律;当位移－时间曲线出现反常的急骤变化时,表明此时的围岩、支护系统已处于不稳定状态,必须立即停止施工,加大监控量测频次,并对危险地段采取加强支护及辅助措施.严重时施工人员必须迅速撤离施工现场,保证施工安全,并及时向有关单位汇报.

6、施工单位应及时对量测数据分析和处理,并将信息反馈于各级管理单位和设计代表,作为调整支护参数或施工方

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法的依据.

7、 施工单位应成立专门监控量测小组,专人负责;应按照设计要求的频率认真组织量测,不得随意中断;监控量测资料要认真整理,及时归档,坚决杜绝做假资料.

六、 开挖及初期支护工程施工的其他要求

1、鉴于本项目隧道工程多数围岩软弱,风化严重,埋藏较浅.为确保施工安全,要求洞口段上断面掘进至10～15米时,原则上应退回落底、仰拱封闭成环;洞内掌子面挖进至20～30米时,原则上应施做第1板二衬,以锁定洞口;同时,要求每个隧道在进洞前二衬台车原则上必须到场并开始拼装.

2、隧道施工各工序之间应组织均衡施工,仰拱距掌子面距离和二衬距掌子面距离等都应合理控制.尤其是二衬距掌子面距离应严格控制,以确保施工安全.总监办要求当二衬距掌子面距离超过规定值时,必须暂停掌子面掘进,待二衬跟上后再进行掘进.要求洞口段及洞内浅埋段围岩软弱时,二衬距掌子面距离控制在20～30米;Ⅴ级围岩二衬距掌子面距离不宜超过70米;Ⅳ级围岩二衬距掌子面距离不宜超过90米;Ⅲ级围岩二衬距掌子面距离不宜超过120米.

3、各驻地办应严格控制隧道施工各工序之间的紧密衔接,确保实现均衡施工,严禁盲目冒进施工.

4、隧道施工是安全风险较高的作业,为此,各项目经理部要制定切实可行的应急救援预案,并组织实施演练.应急

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预案应包括以下措施:①隧道主洞施工至人行(或车行)横洞时,应及时贯通横洞,以供紧急救援时使用;②将靠近掌子面的通风管作为救生管,该风管采用钢管,长度应大于80米;③洞内设置移动对讲机,照明采用UPS供电照明;④掌子面附近准备食品、紧急医用药物及相关设备;⑤洞口准备应急用钢架、木材、钻机等.

5、隧道弃渣应按设计指定地点堆放,坡脚做好挡渣墙,防止水土流失.严禁弃渣乱堆乱到,随意侵占河道.

6、文明施工代表一个单位的形象,要求各施工单位高度重视,加大投入,严格按照管理处下发的《文明工地建设管理办法》的要求,认真做好隧道文明施工.

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