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第11章 初期支护与辅助工程措施(2)

5.相邻两榀钢架之间必须用纵向钢筋连接,连接钢筋直径不应小于18mm,连接钢筋间距不应大于1.0m。

6.钢架立起后,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架连接牢靠。钢架安装时应垂直于隧道中线,竖向不倾斜,平面不错位,不扭曲。上、下、左、右允许偏差依50mm,钢架倾斜度应小于20毅。

7.钢架在初喷混凝土后安装,应尽可能与围岩或初喷面密贴,有间隙时应采用混凝土垫块楔紧,严禁采用片石回填。

8.钢架应严格按设计架设,间距必须符合设计要求,拱架安装位置采用红油漆进行标注,并编写号码。

9.下导坑开挖时,预留洞室的位置也要按设计要求进行支护,只有在施工二衬时方可拆除,以确保安全。

10.钢架安装就位后,钢架与围岩之间的间隙应用喷射混凝土充填密实,并使钢架与喷射混凝土形成整体。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射,并将钢架覆盖,临空一侧的喷射混凝土保护层厚度应不小于20mm。

11.钢架应经常检查,如发现破裂、倾斜、弯扭、变形以及接头松脱、填塞漏空等异状,必须立即加固。

12.钢架的抽换、拆除,应本着“先顶后拆”的原则进行,防止围岩松动坍塌。

5.5钢筋网

5.5.1一般要求

1.钢筋网材料应满足设计要求,钢筋网钢筋在使用前应调直、清除锈蚀和油渍。

2.钢筋网铺设原则上应在施工现场进行铺设,钢筋网片尺寸根据拱架间距和网片之间搭接长度综合考虑确定。如受开挖进尺影响,可采用模具进行加工。

5.5.2施工要点

1.应在初喷一层混凝土后再进行钢筋网的铺设。

2.钢筋网宜随受喷面起伏铺设,与受喷面间隙宜控制在20~30mm。

3.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。

4.钢筋搭接长度不得小于30d(d为钢筋直径),并不得小于一个网格长边尺寸。

5.喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时,应及时清除后再喷射混凝土。

5.6超前锚杆支护

5.6.1一般要求

1.超前锚杆搭接长度应大于1.0m,锚杆插入孔内的长度不得小于设计长度。

2.超前锚杆宜和钢架支撑配合使用,外插角宜为5毅~20毅。锚杆长度宜为3~5m,并应大于循环进尺的2倍。

3.锚杆材料符合本指南第5.3条的要求。

5.6.2施工要点

1.测量开挖面中线、高程,画出开挖轮廓线,并点出锚杆孔位,孔位允许偏差为+20mm。

2.钻孔台车或凿岩机就位,对正孔位钻孔,达到设计要求后,用吹管、掏勺将孔内碎渣和水排出。

3.超前锚杆安装

注浆或填塞锚固药卷:将早强锚固剂药卷放在水中,泡至软而不散时取出,再人工持炮棍将药卷塞满至孔深1/3~1/2处。注浆施工按本指南第5.3条执行。

安装锚杆:用人工持铁锤将锚杆打入,以锚杆达孔底且孔口有浆液流出为止。

4.将锚杆的尾部和系统锚杆的环向钢筋或钢架焊连,以增强共同支护作用。

5.锚杆沿开挖轮廓线周边均匀布置,尾端与钢架焊接牢固,锚杆入孔长度符合要求。

5.7超前小导管预注浆支护

5.7.1一般要求

1.超前小导管直径应按设计要求选用和加工,长度应满足设计要求,纵向搭接长度应不小于1.0m。

2.对小导管注浆要有旁站记录,记录内容必须包含以下内容:施作里程范围、小导管根数、长度、最大单根注浆量、最小单根注浆量、总注浆量、注浆控制压力(注浆量以使用水泥袋数或公斤为单位)。同时,对小导管、管棚的安装和注浆必须要有影像资料,严禁未注浆行为。

5.7.2施工要点

1.和钢架联合支护时,宜从钢架腹部穿过,外露20cm 支撑于开挖面后方的钢架上,尾端与钢架焊接,与钢架共同组成预支护体系。超前小导管沿隧道纵向开挖轮廓线,向外以10毅~30毅的外插角钻孔,将小导管打入地层。导管环向间距宜为200~500mm。

2.钻孔、安装小导管后,管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙,管口安装封头和孔口阀,并能承受规定的最大注浆压力和水压。

3.注浆前,应对开挖面及5m范围内的坑道喷射厚为50耀100mm混凝土或用模筑混凝土封闭,以防止注浆作业时,发生孔口跑浆现象。

4.注浆压力应为0.5~1.0MPa,注浆按由下至上的顺序施工,浆液先稀后浓,注浆量先大后小。

5.结束标准:以终压控制为主,注浆量校核。当注浆压力为0.7~1.0MPa,持续15min即可终止。

6.注浆后至开挖的时间间隔,应视浆液种类决定。当采用单液水泥浆时,开挖时间为注浆后8h;采用水泥———水玻璃浆液时,为4h左右。开挖时应保留1.5~2.0m的止浆墙,防止下一次注浆时孔口跑浆。

5.8超前管棚支护

5.8.1一般要求

1.超前管棚支护的长度和钢管外径应满足设计要求。纵向搭接长度应不小于3m。

2.管棚钢管外径宜为椎(70~180)mm,钢管中心间距宜为管径的2~3倍。外插角宜为1毅~5毅。单根钢管长度宜为4~6m。管棚长度10~40m。

5.8.2施工要点

1.管棚施工前首先要施工套拱,套拱作为长管棚的导向墙,在开挖廓线以外拱部120毅耀135毅范围内施作,套拱内埋设钢筋支撑,钢筋与管棚孔口管连接成整体。套拱环向长度可根据具体工点实际情况确定,要保证其基础稳定性。

2.孔口管作为管棚的导向管,它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置。用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角。用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上,防止浇筑混凝土时产生位移。

3.沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔,其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线或侵入越小越好。孔深不宜小于10m,孔径比管棚钢管直径大20~30mm,钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。

4.接长管棚钢管时,接头应采用厚壁管箍,上满丝扣,丝扣长度不应小于150mm。

接头应在隧道横断面上错开。

5.管棚定位,以套拱内预埋的孔口管定向、定位,严格控制其上抬量和角度。

6.钻孔施工采用管棚钻机,利用套管跟进的方法钻进,长管安装一次完成。为保证长管棚施工质量,在拱脚部位,选2个孔作为试验孔,找出地层特点,并进行注浆和砂浆充填试验。岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时,需补注浆后再钻进。钻机开钻时,应低速低压,待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的状态判断成孔质量,及时处理钻进过程中出现的事故。钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔,清除浮渣,确保孔径、孔深符合要求,防止堵孔。用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

7.认真作好钻进过程的原始记录,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述,作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料,从而指导洞身开挖。

8.安装钢管时,先打有孔钢管,注浆后再打无孔钢管。每钻完一孔便顶进一根钢管。

9.为确保注浆质量,在钢管安装后,管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙,钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧,压浆管口上安装三通接头。

10.用双液注浆泵按先下后上,先单液浆、再双液浆,先稀后浓的原则注浆。注浆量由压力控制,初压0.5~1.0MPa,终压为2.0MPa。达到结束标准后,停止注浆。

11.注浆后,扫排管内胶凝浆液,用水泥砂浆紧密充填,增强管棚的刚度和强度;对于非压浆孔,直接充填即可。

5.9超前预注浆

5.9.1一般要求

1.注浆段的长度应满足设计要求,宜为15~30m。

2.注浆管的布置角度及深度应符合设计要求。

3.注浆管应根据设计要求选用相应规格的钢管加工。

4.注浆材料及浆液配合比应根据地质条件、注浆目的、注浆工艺等因素确定。一般情况下注浆材料应选用水泥系浆材,不宜采用化学浆材,水泥一般选用普通硅酸盐水泥。采用水泥浆液时,水灰比可采用0.5颐1~1颐1。采用水泥水玻璃浆液,应根据胶凝时间配制。一般水泥浆液的水灰比为0.5颐1~1颐1,水玻璃浓度为25~40波美度,水泥浆与水玻璃的体积比宜为1颐1~1颐0.3。

5.注浆压力应根据岩性、施工条件等因素通过现场试验确定。注浆过程中应根据浆液扩散情况、注浆量、注浆压力等参数调整注浆材料和配合比。

6.注浆方式可选用前进式、后退式或全孔式,注浆顺序宜为先内圈孔、后外圈孔,先无水孔、后有水孔,从拱顶顺序向下进行。

当钻孔遇到较大涌水时,应暂停钻孔,待压浆后钻孔,重复钻孔、注浆,这种注浆方式称为前进式注浆。

当钻孔中涌水量较小时,则钻孔可直接钻到设计深度,然后从孔底向孔口分段注浆,这种注浆方式称为后退式注浆。

当钻孔直到孔底,然后一次注浆完毕,这种注浆方式称为全孔式注浆。

5.9.2施工要点

1.钻孔施工

8~15m的浅孔可采用钻孔台车或重型风钻钻孔,当孔深超过15m 时,则应采用地质钻机钻孔。

2.注浆作业

注浆机具设备应性能良好,满足使用要求:

(1)注浆前应进行压水或压入稀浆试验,判断地层的吸浆和扩散情况,确定浆液种类、浓度和注浆压力,发现与设计不符时,应立即调整。

(2)在涌水量大、压力高的地段钻孔时,应先设置带闸阀的孔口管;当出现大量涌水时,拔出钻具,关闭孔口管上的闸阀,做好准备后进行注浆;当掌子面围岩破碎时,应先设置止浆墙和孔口管;孔口管埋入止浆墙深度应根据最大注浆压力而定;孔口管应为无缝钢管,直径不宜小于90mm。

安装注浆管时,应在注浆管孔口处用胶泥和麻丝缠绕,使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧,实现注浆管的止浆与固定。胶泥凝固到有足够强度后方可进行注浆。

(3)分段注浆时,应设置止浆塞,止浆塞应能承受注浆终压的要求。

(4)注浆过程中应做好施工记录,施工记录应包括孔位、孔径、孔深、浆液配合比、注浆压力、注浆量、跑浆、串浆等情况的说明。发现问题应及时处理。

(5)浆液的浓度、胶凝时间应符合设计要求,不得任意变更。

3.注浆结束条件

(1)单孔结束条件:注浆压力达到设计终压并稳定10min,且进浆速度小于开始进浆速度的1/4,或注浆量不小于设计注浆量的80%。

(2)全段结束条件:所有注浆孔均已符合单孔结束条件,无漏注情况。

4.注浆后检查

注浆后必须对注浆效果进行检查,如未达到要求,应进行补孔注浆。

注浆效果的检查方法通常有三种:

(1)分析法:分析注浆过程,查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求。注浆过程中漏浆、跑浆是否严重,从而以浆液注入量估算注浆扩散半径,分析是否与设计相符。

(2)检查孔法:用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔提取岩芯进行鉴定,同时测定检查孔的吸水量(即钻机漏水量),单孔时应小于1L/(min·m),全段应小于20L(min·m)。

(3)物探无损检测法:用地质雷达、声波探测仪等物探仪器对注浆前后岩体声速、波速、振幅及衰减系数等进行无损探测来判断注浆效果。

5.10地表砂浆锚杆

地表砂浆锚杆是对地层预加固的一种方法,它适用于浅埋、洞口地段和某些偏压地段。施工要点参照本章第5.3节锚杆执行。

5.11地表注浆

地表注浆是对于隧道埋深小于50m,围岩稳定性较差,开挖过程中可能引起塌方的不良地质地段,通过从地面向下钻孔注浆,对围岩、地层进行预先加固。其施工要点参照本章第5.9节超前预注浆执行。

5.12初期支护质量要求

5.12.1喷混凝土均匀密实,表面平顺光亮,无干斑或流滑现象。施工过程可采用直尺进行平整度检查,表面不平顺需补喷。

5.12.2必须经由有资质的专业检测单位对初期支护的混凝土强度、厚度、空洞情况、锚杆施工质量和钢拱架(钢格栅)间距进行全面检测,检测合格后方可进行下道工序。对检查不合格的项目,施工单位必须进行返工整改,并承担相应的检测费用。

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