支护专项施工方案

1.工程概况

1.1工程简介

本标为路基十六合同段,起止里程为K58+800～DK61+700，全长2.9km。工程内容包括路基和隧道,其中大南山特长隧道为本标段重点工程,该隧道为分离式隧道，左线全长5540m，右线全长5520m。我标段承担右线K58+810～K61＋700，长20m、左线隧道ZK58+780～ZK61＋700，长2920m及长596m的斜井施工任务。

本标的主要工程数量见表1-1。隧道工程概况表见表1-2。

 主要工程数量表 表1-1

1.2 设计技术等级

按双向六车道高速公路标准建设，主线设计速度100Km/h。

隧道建筑限界：        三车道单洞断面，净宽14.5米，净高5米。

汽车荷载等级：        公路—Ⅰ级。

1.3自然条件

1.3.1地形地貌

隧道位于喀斯特侵蚀剥蚀中，低山区，由于侵蚀、剥蚀作用，山顶相对较平缓，山坡为中陡坡，山体总体呈东西走向，山势中部高，东西低，南北两侧山坡冲沟发育，基岩大面积出露。微地貌表现为山梁、冲沟、中陡坡及陡坎等。左洞地表最低海拔高程1272.81m，最高海拔高程1565.85m，相对高差293.04m，右洞地表最低海拔高程1277.35m，最高海拔高程1553.85m，相对高差276.50m，平定端洞口位于管头村西南冲沟南岸山坡上，坡向300左右，坡角450～500之间。隧址区范围内植被发育，以松树及灌木为主，覆盖率约85%。

1.3.2地层岩性

隧道区地层结构复杂，依据地质调查、物探及钻探揭示，围岩主要由奥陶系中统上马家沟组上段（O2S3）白云质石灰岩及奥陶系中统上马家沟组上段（O2S1）角砾状泥灰岩组成，节理裂隙发育，岩溶作用发育，岩体较破碎，呈镶嵌状碎裂结构，局部岩体较完整，呈中厚层状构造，地下水出水状态为滴渗水，隧道岩体工程地质条件较差。

1.3.3地质构造

线路走廊带为于Ⅲ级构造单元五台块隆（包括晋中新裂隙）沁水块坳两大构造单元。其中Ⅳ级构造单元有:娘子关-坪头坳缘翘起带、沾尚-五乡-阳城北北向褶皱带、盂县坳缘翘起带、古交掀斜地块、太原断陷五个构造单元。

隧址区位于盂县坳缘翘起带，该翘起带为与沁水块坳的北部，总体表现为北翘倾的单斜构造，岩层走向近东西向，倾角100度左右，受区域构造控制，隧址区内主要构造主要形迹是由燕山运动形成的构造格局，其主体走向为北北东，北北西，伴生一系列断层、褶皱，有2条断层，3个褶皱对本隧道围岩稳定性影响较大。

1.3.4气象

隧址区属性半干旱气候区，降水少，昼夜温差大，四季分明，冬季寒冷干燥，秋季凉爽宜人，夏季炎热多雨，春季风沙肆虐，春旱频繁，区内气温一月份温度最低，七月份温度最高，年平均温度为8.70，区内年平均降水量为559mm，最大冻土深度150cm。

1.3.5水文地质

隧址区水系包括海河流域的滹沱河水系，黄河流域的汾河水系，分水岭位于盂县太平庄南老阴洼尖，海拔1670m，隧道进口所处冲沟属于滹沱河水系及汾河水系的二级支流河源地，冲沟内只有雨季时有暂时性水流汇集，一般时节干涸无水。

隧址区内降水稀少，地表水均由大气降水补给，而大部分地表水汇入各级冲沟中形成暂时性水流，少量地表水沿节理裂隙渗补给地下水，地下水类型均属岩溶裂隙水，依据地质调查及钻孔揭示，隧道洞体埋深范围内未见地下水，隧址周围坡麓地带及冲沟内亦未发现有泉水出露，洞体埋深范围内地层富水性弱，但由于岩体节理裂隙发育，雨季期间大气降水沿节理裂隙下渗，在洞体内可能形成暂时性裂隙水，造成洞体内产生滴渗水现象。

1.3.6不良地质

本隧道不良地质为F4、F5断层及岩溶。隧址区地表水均来自大气降水补给，由于地表水沿节理裂隙面垂直下渗，溶蚀作用明显，岩体破碎，溶隙、溶槽及溶孔发育，局部地段地下水径流方向由垂直渗流转移化为潜流，溶蚀作用集中发生在近水平产出的易溶岩层中，大小溶洞及裂隙之间相互贯通，形成了较弱的地下水潜流，随着山体隆升，地下水侵蚀面不断下降，溶蚀作用逐渐向深部发展，水平溶蚀与垂直溶蚀双向共同作用，使隧址区岩溶作用情况变得十分复杂，主要表现为溶洞、溶坑，其次为溶隙、溶槽及溶孔等。

2编制依据

2.1《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009

2.2《公路隧道施工技术细则》JTG/T F60-2009

2.3《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004

3施工工序

本隧道支护主要包括超前支护和初期支护两种

3.1超前支护

本隧道洞口范围30m采用大管棚超前支护，Ⅴ级围岩浅埋段采用42×4mm超前小导管，长3.5m，间距35cm、Ⅵ级、Ⅴ级围岩段采用φ42×4mm超前小导管，长3.5m，间距40cm，并注1：1水泥浆液支护加固地层，以确保施工安全。

3.1.1超前小导管

施工中采用凿岩机钻孔。

注浆设备采用注浆泵，压注水泥浆时注浆压力依据地层致密程度决定，一般为0.5～1.0MPa。

施工工艺如下:

制作钢花管：超前小导管在构件加工厂制作。前端做成尖锥形，尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm交错布置注浆孔，孔眼直径为10mm。

小导管安装：采用凿岩机钻孔后，将小导管按设计要求插入孔中，用凿岩机直接将小导管从钢架上部打入，外露端支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系，沿小导管布置线喷砼形成止浆盘。

注浆材料为水泥净浆液，水灰比为1:1，注浆压力为0.5～1.0Mpa，采用KBY50/70双液注浆泵进行注浆作业。

搅拌机

水泥浆池

注浆泵

水泥

孔口阀

止浆塞

注浆管

注浆孔

≥1.5m

15cm

无缝钢管

钢花管示意图

超前小导管注浆工艺见图3-1。

    水

图3-1  小导管注浆工艺流程图

3.2初期支护

一般初期支护包括系统锚杆、型钢（格栅）钢架、钢筋网、喷射砼，依据地质情况分别设置。喷锚支护紧跟开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松驰。喷锚支护施工程序见图3-2。

否

是

否

有

有无质量问题

测量放样

安装钢支撑

超挖是否>10cm

检查断面超欠挖

施作系统锚杆挂钢筋网

初喷3～5 cm砼厚

焊连结筋、定位系筋

信息反馈、调整支护参数

围岩量测

复喷砼到设计厚度

初喷砼厚10 cm

改进

是否符合标准

调整

是

施工准备

无

图3-2 喷锚支护施工程序图

3.2.1系统锚杆施工

3.2.1.1药包早强锚杆

本隧道药包早强锚杆设计有Φ22、Φ25两种。

施工工艺流程为：钻孔→清孔→放入药包→插入杆体→安装锚杆垫板。

施工采用风动凿岩机按设计要求钻孔，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑；将药包放入盛有清水的桶内浸泡，人工用直径22的钢筋将药包放入孔内，药包至少填充锚杆孔体积的2/3后方可停止放入药包；及时将加工好的杆体插入孔内，安装锚杆垫板。

施工时应注意：锚杆钻孔位置及孔深必须准确；锚杆要除去油污、铁锈和杂质；锚杆体插入孔内不小于设计长度的95%。

3.2.1.2中空注浆锚杆

施工工艺流程见图3-3。

⑴锚杆安装：采用凿岩机钻孔，钻进至设计深度后，高压风清孔；检查锚杆孔中是否有异物堵塞；若有，应清除干净后，再将锚杆插入孔内，锚杆外露孔口长度满足安装止浆塞、垫板螺栓为宜；将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm左右，安装垫板及上紧螺母。

中空锚杆安装前，应检查锚杆体中和钻头的水孔是否畅通，若有异物堵塞，应及时清理。

锚杆体钻进至设计深度后，应用水和空气洗孔，直至孔口返水或返气，方可将钻机和连接套卸下，并及时安装垫板及螺母，临时固定杆体。

清洗整理

标出锚杆位置

钻    孔

检查锚杆

安装锚杆体、止浆塞和垫板

注    浆

紧固螺帽

制  浆

备    料

封    口

图3-3 中空注浆锚杆工艺流程图

⑵锚杆注浆：

检查注浆泵、锚杆台车及其零件是否齐备和正常，熟悉有关泵的操作程序。

用水或风检查孔体是否畅通，孔口返水或风即可。

迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。

配制浆液，使水灰比、和易性符合设计和规范要求。

开动泵注浆，整个过程应连续不停顿，一次完成。锚杆斜向安装：锚杆头朝下安装时

采用正循环注浆工艺，锚杆头朝上安装时采用反循环注浆工艺。注浆饱满后密封排气孔。

当完成一根锚杆注浆后，应迅速卸下注浆软管并安装至另一根锚杆，进行注浆。

采用先插杆后注浆的施工工艺，注浆压力应通过试验确定，一般不超过1MPa。注浆时，待排气管出浆后，封堵排气管，并继续灌注至预定压力，停止灌注，封堵钢管口，完成整个注浆后，应及时清洗及保养注浆泵。

在灰浆达到初始设计强度后，方可上紧垫板及螺母。

3.2.3 自钻式锚杆

⑴自钻式锚杆施工工艺流程见图3-4。

⑵钻孔

自钻式锚杆是集钻进、注浆、锚固为一体的锚杆结构。自钻式锚杆采用锚杆凿岩机直接打入，锚杆的加长连接采用专用套筒在钻孔过程中套接，锚杆与钻机通过专用接头连接，机械注浆。

锚杆采购运输

施工准备

实拉拔试验

钻   孔

注   浆

验   收

浆液制备

图3-4 自钻式锚杆施工工艺流程图

⑶质量控制及要求：

在软岩土层中施作时，需环向隔开一定距离隔孔钻进，避免岩体注水太多可能导致围岩面滑坍。

浆液应严格按配合比配制，并随用随配。

为保证注浆效果，止浆塞打入孔口不应小于10cm，而且待排完气后立即用快凝水泥砂浆封闭止浆塞以外的孔隙，保证在规定压力下浆液不致窜出。

水泥浆体强度达设计强度后方可安装垫板、上紧螺母。

3.2.4钢筋网安设

钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋网根据被支护岩面的实际起伏状铺设，钢筋网连接处、与锚杆连接用细铁丝绑扎或点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。钢筋网安设时应注意：

制作前进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。

3.2.5型钢（格栅）钢架施工

钢架在洞外按设计加工成型，洞内进行安装，与定位系筋焊接。钢架间设纵向连接筋，钢架间以喷砼填平。钢架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷砼喷填。

⑴ 现场制作加工

钢架按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。先将加工场地用C20砼硬化，按设计放出加工大样。

钢架加工后进行试拼，允许误差值：

沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm。

钢架由拱部、边墙各单元钢构件拼装而成。各单元用螺栓连接。螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm。

钢架平放时，平面翘曲应小于±2cm。

⑵ 钢拱架架设工艺要求

为保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢拱架基脚部位预留0.15～0.2m原地基；架立钢拱架时挖槽就位，并在钢拱架基脚处设槽钢以增加基底承载力。

钢拱架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°。钢拱架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。

为保证钢拱架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接板处预留钢架架连接板凹槽；两拱脚处和两边墙脚处预留安装钢拱架槽钢凹槽。初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置。

钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应设骑马垫块，钢拱架与围岩（或垫块）接触间距不应大于50mm。为增强钢拱架的整体稳定性，将钢拱架与锚杆焊接在一起。沿钢拱架按设计设纵向连接钢筋。

为使钢拱架准确定位，钢拱架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢拱架焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5～1m并用砂浆锚固，当钢拱架架设处有锚杆时尽量利用锚杆定位。

钢拱架架立后尽快喷砼作业，并将钢拱架全部覆盖，使钢拱架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。

3.2.6 喷射砼施工

喷射砼骨料在洞外机械拌合，用拌合机分次投料拌合。

喷射砼分初喷和复喷二次进行。初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行，以尽早封闭暴露岩面，防止表层风化剥落。复喷砼在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成喷锚支护，以抑制围岩变位。钢架间用砼喷平，并有足够的保护层，喷射砼分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不超过6m，一次喷射厚度控制在6cm以下。施工工艺流程见图3-5。

筛网Φ10mm(滤出超径石子)

湿式混凝土喷射机

混凝土拌合

水泥

砂

石子

混凝土运输车运送

风压控制在0.1～0.15MPa

施工用水

60～120cm

受喷围岩面

30cm

cm

水

速凝剂

图3-5  喷射混凝土施工程序框图

4.劳力组织及生产要素配置

4.1 劳动力组织

主要施工机具设备有：

项目部以贯彻ISO9001标准为主线，以保证和提高工程质量为目标，以强化责任和管理、施工过程控制为手段，建立一个从设计源头开始到工程计划、安全质量、施工环保、综合协调、设备物资采购，再到工程检测试验、

项目施工保证的质量保证系统，把质量管理各阶段、各环节的质量职能严密组织起来，形成一个既有明确任务、职责、权限，又能互相协调、促进的质量保证体系。质量保证体系见图4-1，质量保证措施见表4-1。

5安全保证体系及措施

项目部设安全部，各施工队配置安全检查人员具体负责安全管理工作。安全总监1人，安全1人，专职安全员8人，各施工队、各工班均配兼职安全员1人。保证体系见图5-1。

副组长：总工陈红

派  出  所

设  备  部

物  资  部

试  验  室

测  量  队

计  划  部

财  务  部

工程部

三工区

一工区

各施工队队长

各作业班兼职质检员

质量领导小组

管理层

组长：项目经理王新顺

副组长：马文清

安质环保部

综合办公室

操作层

二工区

执行层

队专职质检员

图4-1 质量管理组织机构

 隧道支护质量保证措施 表4-1

安全保证体系

思想教育保证

施工技术安全规则教育

组织保证

公司安全领导小组

安质环保部

施工队安质员

工班、工种安全检查员

工作保证

开工前检查

施工过程检查

收

尾

过

程

检

查

制度保证

法律法规

各项安全生产标准、规程

经济保证

包保责任制

奖罚分明

经济兑现

安全生产第一

安全为了生产

生产必须安全

1．安全生产责任制

2．周一安全活动制

3．安全教育制

4．安全技术交底制

5．安全交制

6．安全操作挂牌制

7．安全生产检查制

8．安全事故报告制

9．安全生产奖惩制

各参建单位安全生产委员会

图5-1 安全保证体系图

安全保证措施：

（1） 施工期间，现场施工负责人会同安全员对各部支护进行定期检查。在不良地质段，每班责成专人检查。加强监控量测，当发现量测数据有突变或异变时，立即通知现场负责人，采取应急措施或通知施工人员撤离危险地段。

（2） 若已锚地段有较大变形或锚杆失效，立即在该地段增设加强锚杆，长度不小于原锚杆长度的1.5倍。用于临时支护的立撑底面采用临时锁定措施进行锁定。

（3） 喷射机械定机、定人、定岗，认真执行安全操作规程，坚持交检查制度，作好记录。

（4）严禁将支撑放在虚碴或软弱的岩石上，软弱围岩地段底面加设垫板或垫梁，并用混凝土块塞紧。

 (5)施工前和施工过程中要对边、仰坡以及套拱(导向墙)的稳定状态进行检查，发现不稳定现象要及时采取措施。

(6)钻孔过程中对拱脚产生的积水要及时排出，以防拱脚基础软化造成下沉，同时对下部开挖也容易造成边坡失稳。

(7)清孔时人员不要正对钻孔，撤出到两侧，以防高压风清孔时砂土伤到眼睛。

(8)采用机械顶进管棚时人员撤出到两侧，以防机械顶进时滑落反弹伤到人员。

(9)注浆时，注浆管和注浆孔口管一定要连接紧，注浆管要分段固定，同时现场人员不要正对注浆孔口管，防止注浆管脱落浆液伤到眼睛，也防止注浆管脱落在高压下反弹伤及人员。