大型地下洞室群施工方案.docx

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1、某大型地下洞室群安全稳定快速施工方案第一章 概述根据对现场情况的初步了解，结合我局的长期隧道施工经验制定本方案。1.1工程概况1、本工程为海军军事工程，工程范围是建于紧邻海岸山体内总长3km的隧道群，岩石洞挖工程量约110万m3，包括主洞及若干条支洞。其中主洞为30m宽、28m高(净尺寸)、长800m直墙拱形洞室，洞内设大吨位吊车梁(见图1-1)。2、主洞洞身航道水深11m(最高潮位)，航道两侧设5m宽码头面。在方案中，假定主洞洞底高程为0.00，其他高程均以此推算。图1-1 主洞断面图3、洞身段拱部钢筋混凝土衬砌，边墙锚喷支护；洞口段钢筋混凝土全断面防护衬砌。4、主洞开设若干条支洞，跨度分别

2、为8m、22m、15m，高度一般为15m左右，作为辅助用房。其中有两处支洞分别高53m、38m，跨度15m，长200300m。5、本工程由辅助坑道(支洞)进入主洞施工，辅助坑道在不同里程处进入主洞中部(水位以上，约距底板15m)(见图1-2)。洞口部分待洞内施工完毕后，在洞外伪装保护下，完成开挖衬砌。6、地质条件：为整体性较好的、类花岗岩，最大抗压强度为140150Mpa。不良地质对本工程影响不大。7、水电条件难以保证，需考虑自发电和海水淡化应用问题。8、工期紧迫，尽量快速施工。图1-2 平面布置示意图1.2 总体施工程序1.2.1 总体施工程序安排原则1、工程准备工作尽量加快，各项保障工作提

3、前准备就绪。2、以主洞施工为中心展开工作。3、多支洞(施工通道)同时进入主洞、多工作面平行作业，洞口段预留20m挡水段。4、主洞分三层开挖，先上层、后下层、最后开挖中层。5、支洞(盲洞)施工安排在中层开挖之前，上层开挖之后，与顶拱衬砌和下层开挖同时进行。6、洞内工作完成后，进行洞口段爆破。1.2.2 施工总体程序安排施工总体程序安排见框图(图1-3)所示。图1-3 施工总体程序框图施工准备支洞初挖、形成进主洞通道主洞上层开挖支护主洞上层衬砌支洞扩挖其他盲洞施工主洞下层开挖支护主洞中层开挖支护洞口预留段爆破清除竣工1.3 工程特点、主要技术难点及对策1.3.1 工程的主要特点1、特殊的使用工艺。

4、本工程为海军基地的重要军事工程，用途上不同于工业与民用工程，具有特殊性。主洞下部作为舰艇航道，航道两侧结构上设置码头面，有港口工程的特点。2、工程规模庞大。本工程为大跨度、高边墙的庞大地下洞室群，主洞支洞平行交错，结构体系复杂，结构尺寸上与水电站地下厂房类似。3、安全稳定性要求高。一方面施工期间要保证施工安全、杜绝质量事故；更重要的是使用运行阶段的安全稳定，确保万无一失。4、工期紧迫，施工强度高，施工组织复杂。5、花岗岩地质结构的特点。花岗岩具有强度高、渗透性小、抗风化等特点，但是岩体整体结构上的节理、裂隙的各种空间组合对于本工程的大跨度、高边墙结构可能产生不利影响。1.3.2 模拟工程的主要

5、技术难点及对策经过认真分析,我们将本工程的主要技术难点和拟采取的对策整理如下:序号技 术 难 点对 策 概 要1如何保证在花岗岩地质条件下大跨度、高边墙洞室施工的安全稳定。可能存在的大量节理裂隙的各种空间组合以及结构弱面，在大跨度的拱部、直立的高边墙部位出现不稳定块体的机率很大，威胁洞室的安全稳定。1、实行信息化施工，积极配合设计部门不断优化方案。2、加强施工期地质工作。制定详尽的地质工作方案，利用TSP超前预报系统提前探测洞室围岩结构情况，施工中及时详细进行地质素描登录。3、建立完善的围岩量测监控系统，并及时反馈，及时调整施工参数。4、及时制定加固措施。针对部稳定块体，采用以锚固为主的支护方

6、案，应用预应力锚固技术，确保安全稳定。2洞群结构复杂，平行交错，施工难度大。处理不当，可能产生应力集中，相邻洞室互相影响造成破坏。1、合理规划，科学选择开挖方式和开挖步骤。坚持“二先二后”的原则，即隧道施工先研究后开挖、不良地质地段先支护后开挖。开挖前利用计算机模拟开挖后围岩的变化情况，及时调整施工方案。2、加强监测工作，特别是开挖松动圈的监测工作。3工程规模大，施工强度高，工期紧迫。1、科学组织施工生产，多作业面同时施工，平行作业。2、合理配置先进高效的施工机具设备，实行大型机械化作业。3、选择合理的施工方案，在充分保障安全稳定的前提下，大断面开挖掘进，争取时间。4、各工序有效协调，支护、监

7、测确保安全，以安全生产保障工程进度。5、根据工程特点，制定以出碴运输为核心的进度保障方案。456第二章 施工进度计划2.1 施工进度计划安排通过本工程的认真分析，我们初步拟定了总工期18个月的施工计划(见施工进度横道图)，确定以主洞为核心展开工作，其关键线路如下：施工准备对外支洞初挖，形成进入主洞通道主洞上层开挖支护主洞顶拱衬砌主洞中层开挖支护洞口处理工程竣工。2.2 主要施工强度指标安排根据工程的特性和初步拟定的工期目标，结合我局的施工技术方案以及以往类似工程的施工经验排定施工强度指标。1、支洞初挖：以10m高断面，采用台车钻孔、高效无轨出碴，迅速挖通进入主洞通道，安排工期75天，单口月开挖

8、量120150m。2、主洞上层开挖支护：层高10m，采用台车钻孔、高效无轨出碴，分别从3条通道进入，安排工期75天，单口月开挖量150180m。3、主洞顶拱衬砌：为主要控制工期项目。安排2台简易台车，分别从两端向中间衬砌。安排工期240天，每台月完成量40m。4、洞内支洞(盲洞)施工：与主洞顶拱衬砌同时进行。多工作面同时展开，安排工期180天。5、主洞下层开挖支护：与主洞顶拱衬砌同时进行。层高9m，采用台车钻孔、高效无轨出碴，分别从1#、2#支洞进入工作面，安排工期120天，单口月开挖量120150m。6、主洞中层施工：层高10m，采用液压钻机施工，安排工期75天，月开挖量250300m。2.

9、3 工期保证措施1、合理严密的施工组织。2、先进实用的技术管理。3、严格规范的质量管理。4、科学周密的进度管理。5、完善高效的资源保障。第三章 开挖方案一、大型地下洞室施工方法概述(一)、概述大型地下洞室开挖方法主要根据洞室断面尺寸、围岩地质条件、施工机械设备状况及施工通道等因素确定。一般而言，在地质条件允许的情况下，充分大型机械设备的作业能力，采用大断面开挖尽量减少对围岩的爆破扰动次数，以利于围岩稳定。对地质条件差的大型地下洞室，通过增加分部数量，调整开挖顺序，减小支护闭和时间，控制围岩塑性变形，以保证洞室围岩稳定和施工安全。一般情况下，先开挖和衬砌顶拱(即顶拱支撑法)，当地质条件较差，围岩

10、难以形成拱座时，为了减少开挖跨度以降低塌落高度，多采用核心支撑法，先开挖洞室两侧，浇注砼边墙，然后开挖、衬砌顶拱，再挖除洞室中间岩体。中间岩体开挖一般采用台阶法开挖，深孔梯段爆破，梯段高度一般为812米，顶拱部分多采用分部开挖，开挖高度和跨度视机械作业要求和地质条件而定，一般为68米。具体可分为：1、先开挖中部，然后两侧分部扩挖，一般在顶拱开挖完毕，再进行砼衬砌。2、先开挖两侧，然后扩挖中部。可分部进行砼衬砌，先衬砌两侧，后衬砌中间拱部。3、肋拱法。一次纵向开挖长度一般不超过510米，衬砌长度38米，即两端砼表面距岩面各留1米左右的空间，适应围岩地质件差的洞室。下部开挖一般可在上部开挖完成后，

11、从上而下分层进行。如围岩地质条件较差，顶拱宜先进行砼衬砌，然后再开挖下部。对于下部有多层施工通道，为争取工期，也可上、下同时施工，留中间岩板最后开挖，但应注意保留岩板的稳定，开挖方法主要可分为：1、大直径钻机钻垂直或倾斜孔，梯段爆破开挖，适应于地质条件好的洞室。2、小直径钻机钻垂直或倾斜孔，小梯段爆破，或钻水平孔，分层向上抬炮开挖，适应于地质条件较差的洞室。3、核心支撑法，按砼衬砌厚度及立模和施工要求，先开挖宽度一般小于3.03.5米的侧导洞，并浇注砼边墙，适应于地质条件很差的洞室，一般顶拱在下部边墙砼浇注后开挖和砼衬砌。大型地下洞室开挖的关键部位一般有：拱座开挖。吊车梁(或其他集中受力部位)

12、岩台开挖。其他交通通道或洞室同大型地下洞室相交的交叉部位开挖。拱座和吊车梁岩台都是受力较大的部位，开挖应采用防震孔或预裂爆破减震，以免岩体遭到破坏。与大型地下洞室交叉的洞口岩体是岩体开挖后应力集中部位，除采取控制爆破外，还应及时进行支护，以防岩体急剧变形而被破坏。此外，确定开挖方法时，对于因地质变化而可能变更开挖方法要有预见性，做好通盘安排和准备，以尽量减少因工序转换时可能造成的不均衡生产情况的影响。对于地质构造变化较大地区的隧道所选用的开挖方法，要求适应性广泛些，较易改变开挖程序。(二)、工程实例以下是七个工程实例：1、某巨型原子能地下厂房，断面尺寸为42m85m。先开挖5个导洞，宽10m，

13、高7.5m。然后，通过导洞每隔16m进行横向通道开挖。用阿力马克爬罐开挖环向肋，向肋内的围岩大锚杆，锚杆长1215m,直径32mm，在肋内设置钢筋式型钢，然后浇注砼。在横向通道内配置钢筋并浇注砼，以起到支撑肋的作用。最后对中间部分岩体进行分部开挖。2、拉克德略地下厂房，分上、下各一半开挖。开挖时采取两种措施：一种是从顶拱开挖至一半高度后，先浇6根1.43.0米的钢筋砼梁做边墙支撑，然后在梁支撑保护下，继续下挖至洞底；另一种是在上、下游各半之间预留5.0米厚岩板，在岩板下设临时砼支撑。当下部的砼工程完工后，再将岩板和临时砼支撑炸除。3、小浪底电站地下厂房。断面尺寸为2502652米(长宽高)，顶

14、拱分五部分开挖，先开挖中部宽6米，两侧分别按5米扩挖。顶拱采用锚杆、喷砼预应力锚索支护，锚杆、喷砼支护紧跟开挖面进行。锚索在开挖16米宽后，与两侧扩挖工作面间隔一定距离进行。4、东风水电站地下厂房位于河床右岸山体内，主厂房尺寸为105.521.748米(长宽高)；主变压器及开关站兼尾水闸门廊道洞室尺寸为6619.526.4米。主厂房动工开挖采用先开挖中部，然后向两侧扩展方式。5、南水水电站地下厂房埋深70110米，宽高长为15.128.548.6米。地质情况为中、下泥盆系石英砂岩，地下水呈渗滴状态。施工采用先挖边墙，后挖顶拱，最后开挖厂房内部的施工方法。6、渔子溪二级水电站地下厂房宽高长为18

15、31.979.42米，地质情况为花岗闪长岩，裂隙块装结构。开挖后即进行衬砌顶拱。施工中为防止Fc-21与洞脸山坡面形成楔体失稳，顶拱部分采取边拱导洞，肋条跳块的开挖及衬砌方法。7、太平驿水电站地下厂房埋深170220米，宽高长为146066米。地质情况为花岗岩、闪长岩，岩石抗压强度194Mpa，地应力较高，最大主应力为31.3Mpa。厂房在F28、F3、F27三条断层围限的棱形体中，岩石为裂隙快体结构，块度小，但嵌合紧密，地下水不丰。施工中先拱后墙，自上而下开挖，光面爆破。顶拱挖完后，即行衬砌拱圈。国内部分地下洞室开挖循环时间表 单位：min项目鲁布革引水隧洞隔河岩导流隧洞紧水滩导流隧洞上台阶

16、天生桥引水隧洞上台阶下台阶开挖断面(m2)68.82279167273钻孔深度(m)3.35.05.03.63.3测量放样3230钻孔124410420480装药爆破80150240210通风17303030撬顶2230出碴146190300630临时支护总循环时间4209609601350960国内、国外部分地下厂房施工情况表国家工程名称断面尺寸长宽高(mmm)开挖方量(万m3)厂房面积(m2)开挖工期(月)开挖强度(万m3/月)加拿大邱吉尔瀑布3002550457500153.0日本天山抽水蓄能8924487.2243080.9日本喜撰山6026477.51560210.36加拿大拉格朗德

17、483264827460*4.58加拿大买加2362544745780164.4加拿大马尼克三级扩建17723383040744.1原苏联上杜鲁姆8618381505250.23中国白山122255472.569*中国四川垄嘴106255557*中国鲁布革12518397.77210.37中国广州抽水蓄能146214512.717.51.3中国小浪底电站2502652注：*表示包括尾水工程二、开挖方法选择的原则1、在围岩稳定条件好的情况下，最大限度地发挥机械设备的性能，减少分部、分块数目，以减少对围岩的重复性扰动。2、采用减震控制爆破，如顶拱采取光面爆破，预留光爆层；边墙采取预裂爆破等，减少围

18、岩松动半径，最大限度的发挥围岩自撑能力，保证洞室稳定。3、实现多工作面、多工序平行作业,开挖分部尺寸的确定要充分考虑支护施工的条件。4、开挖方法要具有较强的适应性和一定的灵活性，遇局部围岩软弱地段能较快的改变施工方法。三、开挖方案总体思路-开挖顺序及施工分部(一)、总体思路-施工程序初步假定1#、2#、3#支洞担负正洞掘进、支护、衬砌等施工的交通通道作用，4#支洞除完成本身洞室施工外，担负其他盲洞的部分交通通道作用。1#、2#、3#支洞先进行上断面开挖，创造条件及早进入正洞上层施工；考虑尽量减少通道运输压力，正洞上层先行贯通，贯通后平行进行如下工作：1、拱部衬砌；2、支洞交替扩挖；3、盲洞施工

19、；4、从1#、2#支洞同正洞相交处洞内展线进入正洞下层相向施工；上述工作基本完成后，最后进行中层开挖。(二)、总体思路-开挖分部及施工方法1、1#、2#、3#交通支洞1#、2#、3#交通支洞，开挖断面(宽高)BH=8m15m，根据拟投入施工的液压凿岩台车的作业断面及及早进入正洞施工的总体思路，按上下断面正台阶法开挖。上断面开挖断面BH=8m10m，施工分部见下图。图 交通支洞开挖分部示意图上断面掘进钻孔采用瑞典ATLAS COPCO公司生产的353E液压凿岩台车；下断面钻孔采用宣化英格索兰公司生产的履带式LM500C型液压钻车(潜孔)；装碴采用美国CAT980装载机；运输采用15吨奔驰自卸车。

20、2、正洞正洞为特大型地下洞室，开挖尺寸BH=30m29m。正洞开挖分三层进行，上层、中层开挖高度各为10米，下层开挖平均高度为9米。施工分部示意见下图。上层分三部开挖，先开挖中部，后开挖两侧。为改善中部开挖后的洞室受力条件，增强洞室稳定性，中部开挖断面采用城门洞形，开挖跨度12米；上层两侧扩挖预留衬砌拱脚，拱脚单独人工扩挖，见下图。下层开挖分三部，先开挖中部，后开挖两侧。为改善中部开挖后的洞室受力条件，增强洞室稳定性，下层开挖断面为城门洞形相交拱，中部开挖跨度12米，两侧扩挖宽度各9米；开挖平均高度9米，拱顶开挖高度10米。开挖分部示意图见下图。 中部开挖采取竖直钻孔深孔梯段爆破，两侧各预留光

21、爆层1.25米， 一次开挖长度20米。预留光爆层开挖采取风枪人工开挖，提高开挖平顺度，控制超欠挖并减少爆破扰动。上下层开挖凿岩采用353E液压凿岩台车；中层深孔梯段爆破钻孔采用履带式LM500C型液压钻车，中层预留光爆层采取风枪人工开挖。上下层装碴采用美国CAT980装载机，中层装碴采用CAT980装载机和国产ZL50C装载机平行作业；运输采用15吨奔驰自卸车。3、特大型支洞(4#支洞)对于特大型支洞3#支洞，BH=15米38米，洞外创造条件从上断面进洞，多层正台阶法施工。台阶高度910米，施工分部示意见下图。 上断面开挖凿岩采用353E液压凿岩台车；分层台阶采用履带式LM500C型液压钻车钻

22、垂直孔，深孔梯段爆破，预留光爆层采取风枪人工开挖。装碴采用CAT980装载机和国产ZL50C装载机平行作业；运输采用15吨奔驰自卸车。4、特大型盲洞对于特大型盲洞，BH=1553米，假定无通风等洞室可供利用，拟采取下导洞先行，反台阶开挖。下导洞高10米，全宽15米城门洞形开挖反台阶开挖高度为1011米。分部开挖示意图见下图。下导洞开挖采用353E液压凿岩台车钻孔；上层反台阶先利用STH-5E型阿力马克爬罐作施工平台竖向打眼开挖竖向导井，并完成1520米扩挖，施工示意见下图。利用1520米的扩挖空间安装轨行门架及装备导轨式液压凿岩机的升降式多层凿岩平台，并做为前期的避让场地。利用多层凿岩平台水平

23、钻孔，实现反台阶开挖，施工示意见下图。装碴采用CAT980装载机和国产ZL50C装载机平行作业；运输采用15吨奔驰自卸车。5、岩塞为保持洞脸稳定，视地质情况从洞内向洞外施作超前支护(管棚、锚杆、注浆等)。海面以上部分采用巷道式分层、分部掘进，控制爆破；海面以下部分视地质、海水及洞室结构情况，参照水工工程的施工方法进行。三、爆破技术(一)、硬岩隧洞爆破关键技术影响爆破参数的因素主要有岩体地质条件、开挖断面大小、炸药性能、装碴条件和施工进度要求等。一般说爆破参数选定采用工程类比。爆破参数与开挖断面大小的关系表现在：开挖断面大，单位面积钻孔数少，单位体积岩石炸药消耗小；爆破参数同岩体地质条件的关系表

24、现在：岩体坚硬完整，单位面积钻孔多，单位体积岩体炸药消耗量大；爆破参数同装碴条件的关系表现在：装载设备对石碴块度要求低，单位面积钻孔可以适当减少，单位岩体炸药消耗；爆破参数同炸药性能的关系表现在：从炸药与岩体的能量匹配来讲，要求破碎岩石所需的能量和炸药爆炸产生的能量相等或接近相等，可不必严格要求硬岩选用高威力炸药，增加单位面积钻孔数量和单位体积岩体炸药消耗量也可以，但必然对施工进度产生影响。要加快施工进度，对于硬岩洞室爆破应根据炸药与岩体阻抗匹配的理论，选用高威力炸药来降低炸药用量和钻孔数量。因此针对本工程强调施工进度，在硬岩中进行地下工程爆破设计需要重点解决的关键技术问题有：爆破器材和炸药的

25、选用、深孔爆破掏槽技术。1、爆破器材和炸药的选用爆破用非电毫秒雷管要求一方面分段多，要能满足大断面隧洞爆破分段起爆的需要；另一方面要求雷管延时准确，保证起爆网络按设计起爆。硬岩爆破炸药首选爆速高、爆后有毒气体少且价格适中的水胶炸药。2、硬岩深孔爆破掏槽技术掏槽爆破在隧洞掘进爆破中的作用举足轻重，掏槽的效果直接影响炮眼利用率(爆破进尺)及光爆效果。液压凿岩台车钻孔进行隧洞开挖，一般都采用直眼掏槽。硬岩爆破后体积膨胀系数大更加剧了深孔直眼掏槽的难度。采用成熟简单的深孔直眼掏槽技术，对提高炮眼利用率，加快施工进度至关重要。在本工程的隧洞掘进中将采用我局在秦岭隧道特硬岩爆破中取得成功经验的五大孔直眼掏

26、槽技术。五大孔直眼深孔掏槽方案见下图。该掏槽方式最大的优点是对钻眼精度要求不十分高，即使有一、二个炮眼钻孔误差较大也不会导致掏槽失败，适合于施工进度要求快。(二)、典型断面爆破炮眼设计1、正洞上层(下层)中部开挖爆破设计2、正洞上层(下层)两侧扩挖爆破设计3、正洞中层深孔梯段爆破设计4、1#、2#、3#交通支洞上断面开挖爆破设计5、4#特大型支洞上断面(特大型盲洞下断面)开挖爆破设计6、特大型盲洞反台阶开挖爆破设计(三)、开挖方法1、硬岩开挖方法注：图中数字为开挖先后顺序。每分部之间纵向间距约50米70米。循环进尺4.5米。2、软弱地层开挖方法注： 1-顶拱边导洞开挖 -顶拱边导洞初期支护(正

27、洞洞壁部分)及洞室临时支护(喷砼、钢支撑) 3-顶拱中部开挖 -顶拱中部初期支护(正洞洞壁部分) 及洞室临时支护(喷砼、钢支撑) 5-台阶两侧开挖 -台阶两侧初期支护(正洞洞壁部分) 及洞室临时支护(喷砼、钢支撑) 7-台阶中部开挖 -台阶中部洞室临时支护(喷砼、钢支撑)9-台阶两侧开挖 -台阶两侧初期支护(正洞洞壁部分) 及洞室临时支护(喷砼、钢支撑) 11-台阶中部开挖 -台阶中部洞室临时支护(喷砼、钢支撑) 每分部之间纵向间距3050米。循环进尺2.03.5米。3、断层破碎带开挖方法注：(断层破碎带局部环形开挖分部)1、超前大(小)管棚支护 2、拱顶环形开挖3、拱部初期支护及洞室临时支护

28、 4、核心土开挖5、拱部临时仰拱闭和 6、二层台阶边墙开挖7、二层初期支护及洞室临时支护 8、二层核心土开挖9、二层临时仰拱闭和 10、三层台阶边墙开挖11、三层初期支护及洞室临时支护 12、三层核心土开挖13、三层临时仰拱闭和每分部之间1020米。循环进尺1.02.0米。4、开挖断面尺寸及开挖方法确定的依据拟投入的主要机械设备的作业能力。瑞典阿特拉斯353E液压凿岩台车高效作业断面(宽高)：12.511.5米。成套的各种类型大断面隧道(双、三线铁路隧道，双、三车道公路隧道，大断面水工地下洞室)钻爆法施工技术及丰富的施工经验。充分考虑围岩的各种不确定性因素，选取具有一定灵活性的开挖施工方法，遇

29、不良地质能方便的转换施工方法。各种不良地质条件下地下洞室施工成熟的成套施工技术及丰富的施工经验。国内、外大量大型地下洞室、厂房施工的类比。第四章 支护方案4.1 支护方案概述4.1.1 支护的指导思想目前，随着隧道工程技术的发展，“新奥法”理论已逐渐被隧道工程技术人员接受。“新奥法”设计和施工的基本指导思想是：1、根据岩体具有弹塑性物理性质，研究洞室围岩的应力-应变状态，并采取措施将其变形发展控制在一定范围内。既允许围岩变形，但又限制变形自由发展，以防止围岩松散破坏，使支护承受的变形压力不致过大。2、充分利用岩体自身承载能力，把围岩当作支护结构的基本组成部分。喷锚支护(也包括复杂地质条件下的其

30、他支护形式)与岩体组成承载拱共同工作，喷锚支护既要有一定的刚度，也要有一定的柔性，以适应围岩的变形。3、监测围岩的位移及其变形速。根据监测系统反馈分析，正确估计围岩特性和围岩变形的时间效应，已确定支护的措施和时机。4.1.2 支护的实施方式开挖、支护、监测和施工管理是一套系统方法，最终的目的是要充分发挥围岩的自承能力。喷锚支护作为一种能够适应围岩变形的柔性支护型式是新奥法的灵魂。所以，设计施工中首先对地质勘察资料进行分析研究，选择较为合理的喷锚支护参数；此外，要根据工程条件和地质条件选择合适的开挖顺序和开挖方法；同时，选择合理的围岩监测项目和监测方法。具体做好以下工作：1、采用控制爆破技术。即

31、中心有效掏槽，为崩落孔和周边孔创造良好的临孔面，降低爆破队岩体的振动影响。周边孔采用光面爆破，确保壁面凭证，为喷锚支护创造良好的工作条件。2、开挖后及早进行初期支护(如表面初喷混凝土封闭)，适时进行二次支护。3、通过施工监控量测得到的数据反馈于施工之中。据此调整施工程序、开挖方式、支护形式及支护参数，以确保围岩稳定和施工安全。4.1.3 支护参数的确定1、依据围岩地质特性的分类指标国家标准、各行业规范、巴顿Q系统分类法均推荐了一些可供参考的支护参数。2、依据围岩稳定性分析成果地下洞室围岩稳定性分析工作一般可进行平面非线性有限元分析、地质力学物理模型试验和线弹性稳定分析等程序分析工作。不仅模拟计

32、算断面上的主要构造面(断层、岩层层面、主要节理组)，而且还要模拟洞室的开挖顺序。这些分析成果将给出围岩的塑性屈服区(或剪拉力区)、应力等值图和变形情况。围岩屈服区的深度对决定锚杆长度是一个非常有意义的参考值。根据弹塑性理论，临空面附近由于径向应力的释放和切向应力的集中，导致围岩进入塑性屈服状态，这个屈服区就是常说的松弛深度。这个范围以外与之紧相邻的围岩是切向应力集中区，应力集中区以外才是受开挖扰动较小的应力平稳区(见图)。一般说来，锚杆长度锚入应力稳定区较合适。图 松弛区、应力集中区、应力平稳区示意图3、依据工程类比分析参考与工程条件和地质条件有可比性的工程进行对比分析。4.2 支护方法4.2

33、.1 喷射混凝土1、综述喷射混凝土的主要作用(1)、与围岩粘接起组合拱梁的作用。(2)、抵抗围岩整体变形，使围岩处于三维应力状态，防止岩体强度恶化。(3)、与锚杆联合作用，承受岩体压力。(4)、封闭围岩表面，防止围岩风化、水蚀。2、喷射混凝土的施工方法我局在长期隧道施工实践中总结出一套成熟的湿喷法喷射混凝土工法。有钢筋网支护的隧洞内素喷砼分两次进行，第一次达到喷射厚度的一半后，挂设钢筋网，进行第二次喷射，达到设计厚度。目前，喷射混凝土性能在不断改进，能够适应更广泛的地层条件。如掺入钢纤维，可提高喷射混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度和抗冲、抗裂性能；掺入硅粉，可提高抗冲性能；掺入增强防水剂，在围岩有

34、渗水的情况下，可提高与围岩的粘接强度。3、湿式喷混凝土工艺流程水泥 100kg砂 S100石子 G100水 W/C=0.450.5投料搅拌 23min湿喷机喷射混凝土筛网阻止超径石子风压0.2 0.25 MPa水压0.4MPa外加剂湿式喷射砼工艺流程见图2。图2 湿式喷射砼工艺流程图4、施工要点(1)、选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净中粗砂，粒径512mm连续级配碎石，化验合格的拌合用水。(2)、喷射砼严格按设计配合比拌和。配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。(3)、喷射前，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风

35、冲洗岩面。(4)、喷头距岩面距离以0.8m1.5m为宜，喷头垂直受喷面，喷初支钢架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70。分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。(5)、喷射砼作业采取分段、分块、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约2030cm，以保证砼喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。(6)、喷射砼终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于7天。(7)、喷射砼时，喷射砼完成时间距下次爆破时间的间隔，不得小于4小时。(8)、有水地段喷射砼采取如下措施：边排水边喷砼。同时增加水泥用量，改变配合比，喷砼

36、由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水安设导管，将水引出，再向导管附近喷砼。当岩面普遍渗水时，加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽，树枝状排水盲沟措施，将水引导疏出后，再喷砼。5、喷射钢纤维砼网喷钢纤维混凝土，喷射砼工艺与喷素砼基本一致，拌料时，喷砼拌合均匀后再加入钢纤维拌合均匀，成品混合科中钢纤维在混合料中应分布均匀，不得有成团，施喷时，为避免钢纤维回弹伤人，必须严格遵守喷头操作安全事项。4.2.2 锚杆支护1、锚杆支护概述1)、锚杆支护的作用(1)、悬吊危石。(2)、提高岩体整体性，其组合梁作用。(3)、挤压加固作用。当围岩发生收敛变形时，锚杆受拉，对

37、围岩产生约束力，阻止围岩变形的发展。同时，使岩体强度提高。2)、锚杆的类型按使用分锚杆主要有以下两类：(1)、随机(临时)锚杆：随机锚杆是在开挖过程中及时加固围岩，特点是加固及时，与初喷混凝土联合使用，及时封闭开挖面，作为初期支护的一部分。一般应用于开挖面暴露后目测到的一些夹层和节理面的开裂区域、地下水外渗的部位、洞室交汇处有较大变形的部位。目前，随机锚杆主要由钢筋锚杆和钢管摩擦锚杆两种。(2)、系统锚杆：系统锚杆与喷射混凝土一起构成喷锚支护。系统锚杆是支护的重要部分，是安全支护成败与否的关键。根据围岩的地质特性、稳定性分析成果以及近似工程的类比，确定系统锚杆的锚入深度。锚杆的类型主要有砂浆锚

38、杆、楔缝式锚杆、树脂锚杆、胀壳式锚杆等。砂浆锚杆是普遍应用的锚杆类型，注浆质量是决定锚杆质量的关键。特大断面地下洞室设计中可能采用：钢管摩擦锚杆、砂浆锚杆、预应力锚杆，从长度分：可能采用长锚杆(杆体长度10米)、短锚杆(一般25米)。2、砂浆锚杆施工开 孔钻孔、洗孔插 锚 杆杆体除锈、调直砂 浆 制 备注 浆移 位砂浆锚杆是广泛采用的锚杆类型，依据注浆和插锚杆的顺序又分为先注浆锚杆和后注浆锚杆。先注浆锚杆适用于深度较浅(25m)的锚杆；后注浆锚杆适应于深度大(10m)的锚杆，因深度大，浆材的稳定性显得尤为重要。先注浆锚杆工艺流程见图；后注浆锚杆工艺及锚杆施工要点见长锚杆施工部分。 图 先注浆砂

39、浆锚杆施工工艺流程图4、长锚杆施工(1)、长锚杆排气注浆技术采用我局已正式形成工法推广应用的深锚杆排气注浆技术(见深锚杆排气注浆示意图)，采用锚杆台车钻孔(部分角度接近水平的孔由三壁液压台车钻孔)，低压泵排气注浆。此法先插锚杆后注浆具有施工速度快、注浆效果好的特点，成功的解决了深长锚杆(特别是竖向等大角度锚杆)在施工中插杆困难、作业速度慢、孔底无浆等难题。与喷砼作业一样，在保证施工安全的情况下，锚杆作业尽量与开挖作业面拉开一定距离。注浆管排气管排气管锚 杆止浆塞锚杆孔图 深锚杆排气注浆示意图(2)、施工工艺流程砂浆锚杆施工工艺流程图见图8-3-3。开 孔钻孔、洗孔注 浆砂 浆 制 备杆体除锈、

40、调直插 锚 杆拔 止 浆 塞准备止浆塞、排气管理图 长锚杆后注浆施工程序图(3)、工艺要点a、锚杆孔开孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，施工时开孔偏差及钻孔角度偏差不得大于规范要求，以充分发挥锚杆的穿连和楔形分块的作用。b、用压风水冲洗锚杆孔，确保孔内不留石粉或其它影响砂浆与孔壁固结的杂物。c、砂浆坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。砂浆的干缩率必须在允许的范围内。d、止浆塞应塞入牢固以确保能承受锚杆及注满锚杆孔砂浆的重量。排气管必须确保插入锚杆孔底，排气孔未出浆前，不得停止注浆。e、止浆塞在砂浆具有一定强度后方可拔出。拔出时就注意不得振动锚杆。4.2.3 预应力

41、锚索支护1、综述在地下洞室断面尺寸较大、地质条件较差(如断裂构造发育，岩体完整性差时；或岩层近水平且被大量节理切割时；或岩体节理裂隙发育被切割成块体时等等)时，可在围岩中采用长锚索加固，改善洞室的受力条件，保持围岩的稳定。预应力锚索典型构造见图。图 预应力锚索构造示意图2、施工流程与工艺选择锚索参数钻 孔锚索制作、安装注 浆压水试验张 拉 预应力锚索施工工艺流程图见图图 预应力锚索施工工艺流程图3、关键技术(1)、钻孔钻孔应满足设计图纸要求的参数，其误差控制在规定范围之内；钻孔安装后及时进行锚索安装和注浆。锚索钻孔在任何一个方向上的入口误差不大于2.5；钻孔在钻进长度方向上的孔斜偏差不大于钻孔

42、长度的1/30；钻孔水平方向上的误差不大于50mm，垂直方向误差不大于100mm；(2)、锚索制作、安装首先按设计长度截取钢绞线，在张拉范围内套上塑料管并注入油脂。锚索段的隔离支架和束环间距0.61.0m，张拉段的中间支架间距1.52.0m。确保锚索体推至预定深度后，保持排气管和注浆管畅通；锚具外保留长度不小于5cm。安装垫板和锁定头。(3)、注浆灌浆方式采用孔底有压灌浆，浆液采用水泥和砂。水泥:砂:水=1:1:0.400.45。(4)、压水试验压水试验的水压力一般不大于0.3Mpa。钻孔经过压水试验后，入测得在0.1Mpa的压力下10min内平均漏水量超过5L/min时，应对钻孔进行预注浆。

43、(5)、张拉当注浆体达到设计强度后，即可进行张拉。预应力施加采用分级、间隔、循环张拉，一般分35级。为防止预应力损失，采用超张拉方法克服，超张拉值一般为设计预应力只的510%。每级最小稳定时间大于2min，一般采取1015min。张拉时，加载匀速平缓，速率控制在设计预应力值的10%/min左右，卸载速率控制在设计预应力值的20%/min。4.2.4 其它支护1、钢拱架支护钢拱架支撑在现场制作平台上就地加工，人工就地安装成型，装载机配合安装。格栅支撑主筋为22钢筋制作。(1)、钢拱架支护工艺流程见图。安装纵向连接筋初 喷定位锚杆施工中线标高测量清除底脚浮碴拱架加工、质量验收钢拱架预拼台架上安装钢拱架和定位锚杆焊连定位加设鞍形垫块隐蔽工程检查验收包裹底脚连板喷 砼图 钢拱架支护工艺流程图(2)、施工工艺要点a、安装前分批按设计图检查验收加工质量，不合格禁用。b、清除干净底脚处浮碴，超挖处加设钢(砼)垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防砼堵塞接头板螺栓孔。c、按设计焊定位筋及纵向连接筋，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。d、严格控制中线及标高。e、拱架与岩面间安设砼垫块，确保岩面与拱架密贴。f、确保初喷质量，钢架在初喷5cm后架立。2、小导管预注浆加固施工导管的环向间距拟定a=40cm,排距拟定为b=40c