喷锚施工方案

中国中铁

新建铁路东北东部铁路通道前阳至庄河DT2标段

金固隧道

初期支护施工方案

中铁九局集团有限公司东通道前庄线工程

DT2标段项目经理部

第二作业队

2010年5月1日

目 录

1 工程概况 .................................................. - 1 - 2 施工队伍布置 .............................................. - 2 - 3 劳动组织 .................................................. - 2 - 4 材料与设备 ................................................ - 2 - 5 施工方案及施工工艺 ........................................ - 3 -

5.1 喷射混凝土支护 ....................................... - 3 -

5.1.1 喷射混凝土方案设计 ............................... - 3 -

5.1.2 喷射混凝土施工 .................................... - 3 -

5.1.2.1 喷射前准备 ...................................... - 4 -

5.1.2.2 混凝土搅拌、运输 ................................ - 4 -

5.1.2.3 喷射作业 ........................................ - 5 -

5.1.2.4 养护 ............................................ - 6 -

5.1.3 施工控制要点 ...................................... - 6 -

5.2 锚杆支护............................................. - 7 -

5.2.1 锚杆设计 ......................................... - 7 -

5.2.2 锚杆施工 ......................................... - 7 -

5.2.2.1 φ25中空注浆锚杆 ............................... - 7 -

5.2.2.2 φ22砂浆锚杆 ................................... - 8 -

5.3 拱架支护............................................ - 11 -

5.3.1 拱架设计 ........................................ - 11 -

5.3.2 钢架施工 ......................................... - 12 -

5.3.2.1 钢架加工 ....................................... - 12 -

5.4.2.2 钢架安装 ....................................... - 12 -

5.3.3 施工要点 ........................................ - 13 -

5.4 钢筋网支护 .......................................... - 14 -

5.4.1 钢筋网设计 ...................................... - 14 -

5.4.2 钢筋网施工 ...................................... - 14 -

5.4.2.1 钢筋网片加工 ................................... - 14 -

5.4.2.2 成品的存放 ..................................... - 15 -

5.4.2.3 挂网 ........................................... - 15 - 6 材料要求 ................................................. - 15 -

6.1水泥 ................................................. - 15 -

6.2粗、细骨料 ........................................... - 15 -

6.3外加剂 ............................................... - 15 -

6.4速凝剂 ............................................... - 15 -

6.5水 ................................................... - 16 -

6.6 锚杆 ................................................ - 16 -

6.7 型钢 ................................................ - 16 - 7 施工注意事项 ............................................. - 16 -

7.1 喷射混凝土施工注意事项 .............................. - 16 - 8 安全质量控制措施 ......................................... - 18 - 9 环保和节能 ............................................... - 19 -

金固隧道喷锚施工方案

1 工程概况

金固隧道位于辽宁省东港市金固村，进口里程DK143+050，出口里程 DK143+605，全长555m，为单洞双线隧道,隧道内最大埋深约32.72m,最小埋深10.03m。隧道进口位于直线上，隧道出口位于曲线上，曲线半径为R＝5500m；隧道纵坡为单字坡，坡率为5.8‰。

金固隧道位于丘陵。地势起伏较大，属丘陵地貌单元。地下水受季节变化较大。

本隧道在勘探期间ZD-14306孔揭露水位，水位埋深2.4m,主要靠大气降水补给。经取水化验分析，地下水化学侵蚀环境及地下水氯盐环境对混凝土结构不具侵蚀性。经对勘探孔进行提水试验，综合评价后，推荐渗透系数为K=0.01m/d。

地震动参数：地震动峰值加速度为0.15g（地震基本烈度Ⅶ度）。

土壤最大冻结深度：隧道区土壤最大冻结深度1.2m。

围岩分级和岩土施工工程分级见表1-1，表1-2

表1-1 围岩分级表

表1-2 岩土施工工程分级表

2 施工队伍布置

金固隧道施工从DK143+050处开始进行施工，至DK143+605处完工。单向掘进。

3 劳动组织

所用劳力见下表：

4 材料与设备

设备：凿岩机，空压机，砼喷射机，搅拌机等。

材料：水泥，速凝剂，碎石，河砂，钢筋，工字钢等。

5 施工方案及施工工艺

5.1 喷射混凝土支护

5.1.1 喷射混凝土方案设计

隧道初期支护喷射混凝土设计厚度拱墙27cm，仰拱25cm，设计强度等级为C25。喷射混凝土配合比的设计应满足：强度符合设计要求、不发生管路堵塞、能喷射至设计厚度的要求。

5.1.2 喷射混凝土施工

隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。施工工艺见图1。

图1 喷射混凝土施工工艺框图

5.1.2.1 喷射前准备

⑴喷射前必须对受喷岩面进行处理。一般岩面用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，采用高压风吹净岩面。若为泥、砂质岩面时必须挂设细钢筋网（网格宜不大于20×20mm、线径宜小于3mm），用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前，先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。

⑵设臵控制喷射混凝土厚度的标志，采用埋设钢筋头做标志或者在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1～2m设一根，作为施工控制用。

⑶检查机具设备和风、水、电等管线路，湿喷机就位，并试运转。

①选用的空压机必须满足喷射机工作风压和耗风量的要求；压风进入喷射机前必须进行油水分离；

②输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并有良好的耐磨性能；

③保证作业区内具有良好通风和照明条件。

④喷射作业的环境温度不得低于5℃。

⑷若遇受喷面有涌水、渗水或潮湿的岩面，喷射前必须按不同情况进行处理。

①大股涌水采用注浆堵水后再喷射混凝土。

②小股水或裂隙渗漏水采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。

③大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。

5.1.2.2 混凝土搅拌、运输

湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。

运输采用砼运输罐车，随运随拌。喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供应。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、

坍落度变化以及产生初凝等现象。

5.1.2.3 喷射作业

⑴喷射操作程序为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

⑵喷射混凝土作业采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。

①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土必须预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。

②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。

③分层喷射时，后一层喷射必须在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，必须先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～10cm，拱部控制在5～6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间选为2～4h。

⑶喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。

⑷喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m；喷嘴必须连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不得小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷

混凝土的质量。

5.1.2.4 养护

喷射混凝土终凝2小时后，必须进行养护。养护时间不小于14d。当气温低于+5℃时，不得洒水养护。

5.1.3 施工控制要点

⑴喷射混凝土原材料先检验合格后才能使用。严格控制拌合物的水灰比，经常检查速凝剂注入环的工作状况。喷射混凝土的坍落度控制在8～13cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。喷射过程中必须及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。喷射混凝土的回弹率：侧壁不得大于15%，拱部不得大于25%。

⑵喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。

⑶必须在隧道开挖后及时进行施作。喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。喷混凝土厚度必须预埋厚度控制标志，严格控制喷射砼的厚度。

⑷喷射前必须仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。喷射机必须布臵在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。

⑸喷射完成后必须检查喷射混凝土与岩面粘结情况，选用锤敲击检查。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，必须及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。

⑹在喷射侧壁下部时，需将上半断面喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。

⑺经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处理。管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。

⑻喷射完成后必须先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。

⑼喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合必须有防冻保暖措施；作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不得低于5°C；在结冰

的层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。

5.2 锚杆支护

5.2.1 锚杆设计

金固隧道设计拱顶锚杆为φ25中空注浆锚杆，边墙设计为φ22砂浆锚杆。杆长4m，纵环间距1.0×1.2m。

5.2.2 锚杆施工

5.2.2.1 φ25中空注浆锚杆

1.施工工艺流程

φ25中空注浆锚杆施工工艺流程见下图。

标出锚杆位置

φ25中空锚杆工艺流程图

2.钻孔

初喷混凝土后进行，在工作面标出锚杆孔位置，采用YT-28风动凿岩机成孔，湿式作业。

3.锚杆安装

钻进至设计深度后，高压风清孔；检查孔中是否有异物堵塞，若有，应清除干净，再将锚杆插入孔内，锚杆外露长度满足安装止浆塞、垫板及螺栓为宜；将止浆塞通过锚杆外露端打入10cm左右，安装垫板及螺母，此

时不宜上紧。

4.注浆

检查KBY30/120注浆泵及其零部件是否备其和正常，熟悉有关泵的操作程序，用水或风检查孔体是否畅通，孔口返水或返风即可。迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。配制浆液，水灰比、和易性符合设计和规范要求。开动注浆泵注浆，整个过程应连续不停顿，一次完成，观察到浆液从止浆塞边沿流出或压力表达到设计值，即可停泵。完成一根锚杆注浆后，迅速卸下注浆软管并安装至另一根锚杆，进行注浆。完成整个注浆后，及时清洗及保养注浆泵。灰浆达到设计强度后，上紧垫板及螺母。

5.2.2.2 φ22砂浆锚杆

1.锚杆施工工艺流程

标出锚杆位置——钻孔——清孔——注浆及安装——清洗整理。

2.锚杆孔施工要求

⑴ 锚杆位置：钻孔前应根据设计要求定出孔位，作出标记，同时锚杆间距符合设计要求；

⑵ 孔位允许偏差：孔位应根据设计要求和围岩情况作出标记，孔位允许偏差为±15mm；

⑶钻孔方向：宜沿隧道周边径向钻孔机，钻孔机方向应尽量与围岩壁面和岩层主要结构面垂直；

⑷钻孔深度技术要求

锚杆的钻孔深度，应符合下列规定：

①砂浆锚杆孔深度应大于锚杆长度10cm；

②锚杆钻孔应保持直线形。

3. 施工要点

⑴ 水泥宜使用强度极限等级不低于42.5号的普通硅酸盐水泥，杆体采

用φ22螺纹钢筋；

⑵砂的粒径不大于2.5mm，使用前过筛，严防石块与杂物混合；

⑶采用先注后插法施工时，砂浆的配合比宜为水泥：砂＝1：1，水灰比一般为0.42～0.45，杆体头部应制成尖头；

⑷采用先插后注法施工时，砂浆的配合比宜为水泥：砂=1：1，水灰比一般为0.45～0.50；

⑸ 外孔符合下列要求：孔径应于杆径配合好，一般孔径比杆径大15mm（采用先插杆体后注浆施工的孔径比先注浆后插杆体施工的孔径要大一

些）这主要考虑注浆管和排气管占用空间，允许偏差为±15mm；孔深允许偏差为±50mm.钻孔方向宜适当调整使尽量与岩层主要结构面垂直。钻孔好后用高压水孔眼冲洗干净（若是向下钻孔还须用高压风清理），并用塞子塞紧孔口，防止石碴掉入；

⑹锚杆及粘接剂材料应符合设计要求，锚杆应设计要求的尺寸截取，并整直、除锈和除油，外端不用垫板的锚杆应弯制弯头；

⑺粘结砂浆应拌合均匀，并提高其和易性，随拌随用，一次拌合的砂浆应在初凝前用完；

⑻先注浆后插杆体时，注浆管应先插距孔底5～10 cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速地将注浆管向外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，注浆孔口压力不得大于0.4Mpa ;

⑼注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆体，可用锤击或通风过套筒用风钻冲击，使杆体强行插入钻孔

⑽杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%,实际粘接长度不得短于设计长度的95%；注浆是否饱满，可根据孔口是否有砂浆挤出来判断，若孔口无砂浆流出，并将杆体拔出重新注浆；

⑾杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡紧，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意敲击碰撞，一般规定3天内锚杆端部不

得悬挂重物；

⑿ 注浆开始或中途暂停超过30分钟时，应用水润滑灌浆罐及其管路，同时测定砂浆塌落度，其值小于10mm时，不得入罐内使用。

4 安装要点

本隧道锚杆长度均为4m，宜采用先插后注施工工艺，其施工工序如下： ①对于向下的锚杆，应将注浆管插入孔底，随后边注浆边向外拔注浆管，直至满为止；

②将锚杆缓慢送入孔中至设计位置；

③注浆前应检查排气管，当确认排气管畅通时即可注浆，注浆时正常情况下有气体排出，当排气管不排气或溢出稀浆时即可停止注浆；

④当砂浆强度达到5Mpa时需上垫板的锚杆即可上紧垫板螺母。

⑤普通砂浆锚杆必须根据设计预先加工，外露端必须机车丝扣丝扣长度不得大于锚杆长度的5%，每根锚杆至少配套一个螺母，一块垫板，垫板尺寸必须满足不低于150mm×150mm×6mm的要求。同时严格控制锚杆的数量和方向，并保证垫板与基岩密贴；

⑥锚杆钻孔施工采用三角、菱形（根据设计间距）测量放样，间距误差不得大于15mm；钻孔的方向、深度、直径等应符合设计要求。

⑦锚杆插入钻孔长度不得小于设计长度的95%，尾端必须加垫板，垫板应与喷层面紧贴，拧紧螺母。

5 质量检验

（1） 锚杆施工

锚杆孔位偏差不大于200mm，孔洞保持直线；孔深不得小于图纸所示长度，杆体露出面的长度不应大于喷层厚度。

（2） 锚杆拉拔力测试

a、测试方法

① 根据实验目的，在隧道围岩指定部位钻孔。孔深在正常深度的基础

上稍作调整，以便锚杆外露长度大些，保证千斤顶的安装；或采用正常孔深，将待测锚杆加长，从而为千斤顶安装提供空间；

② 按照正常的安装工艺安装待测锚杆。用砂浆将锚杆口部抹平，以便支放承压模板。

③ 根据锚杆的种类和实验目的确定拉拔时间；

④ 在锚杆尾部加上垫板，套上中空千斤顶，将锚杆外端与千斤顶内缸固定在一起，并装设位移量测设备与仪器；

⑤ 通过手动油压泵加压，从油压表读取油压，根据活塞面积换算锚杆承受的拉拔力。从千分表读取锚杆尾部位移，绘制锚杆拉力-位移曲线，拱分析研究。

b、实验要求

① 每安装300根锚杆至少随机抽样一组（3根），设计变更或材料变更时另作一组拉拔测试。

② 同组锚杆锚固力或拉拔力的平均值，应大于或等于设计值。

③ 同组单根锚杆的锚固力或拉拔力，不得低于设计值的90%。

5.3 拱架支护

5.3.1 拱架设计

金固隧道设计为五级围岩加强支护，型钢拱架设计为I20a工字钢，纵向间距为0.6m，环向连接筋间距为1.0m。每榀拱架设12根锁脚锚管。

5.3.2工艺流程及技术要求

隧道钢架支护使用的型钢主要由工字钢弯制而成，隧道设计Ⅴ级围岩为全断面支护，Ⅳ级围岩为拱墙支护。

隧道各部开挖完成除喷砼后，分单元及时安装钢架，采用与定位锚杆、径向锚杆以及双侧锁脚锚管固定，纵向用22钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。钢架施工工艺流程图见图1.

5.3.2 钢架施工

5.3.2.1 钢架加工

加工场地用砼硬化，精确抹平，按设计放出加工大样。钢架弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在加工场地上进行试拼，各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺，要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm，型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。

加工允许误差：沿隧道周边轮廓线误差不大于3cm，平面翘曲不大于2cm，接头连接要求同类之间可以互换。

5.4.2.2 钢架安装

钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。

根据测设的位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，连接板应密贴，为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴和杂物，同时每侧安设2根锁脚锚杆将其锁定，底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭，V级围岩需在拱部钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。

为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接板凹槽。初喷砼时，在 槽处打入木楔，为架设钢架留出连接（各槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安置过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应隔2m 用砼顶预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实。钢架纵向连接采用钢管（钢筋），环向间距1m.

图1 型钢钢架施工工艺流程图

钢架落底接长在单边交错进行，每次单边接长钢架1～2排。在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射砼。接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接，架立钢架后应尽快进行喷砼作业，以使钢架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。

5.3.3 施工要点

⑴ 钢架用按设计位置安设，钢架之间必须用钢筋纵向连接，并要保证焊接质量。拱架安设过程中当钢架与围岩之间有较大空隙时，沿钢架外缘每隔2m应用混凝土预制块楔紧。

⑵ 钢拱架的拱脚采用纵向托梁和锁脚锚管等措施加强支承。

⑶ 钢架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应。

⑷ 喷射混凝土时，要将钢架与岩面之间的间隙喷射饱和达到密实。

⑸ 喷射混凝土应分层次分段喷射完成，初喷混凝土应尽早进行，，复喷混凝土应在量测指导下进行，即“早喷锚、勤量测”的基本原则，以保证喷射混凝土的复喷适时有效。

⑹ 型钢拱架应采用冷弯成型，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。

⑺ 每榀钢架加工完成后应放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。

⑻ 钢架应在初喷混凝土后及时架设，各节钢架间以螺栓连接，连接板必须密贴。

⑼ 钢架安装请应清除底脚下的虚渣及杂物，钢架底脚应置于牢固的基础上。

5.4 钢筋网支护

5.4.1 钢筋网设计

金固隧道初期支护钢筋网采用φ8钢筋，网格尺寸为20cm×20cmcm，全断面布设。

5.4.2 钢筋网施工

5.4.2.1 钢筋网片加工

钢筋网片采用Ⅰ级φ8钢筋焊制，在钢筋加工场内集中加工。先用钢筋调直机把钢筋调直，在截成钢筋条，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。

钢筋焊接前要先将钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均清除干净；加工完毕后的钢筋网片应平整，钢筋表面无削弱钢筋截面的伤痕。

5.4.2.2 成品的存放

制作成型的钢筋网片必须轻抬轻放，避免摔地产生变形。钢筋网片成品应远离加工场地，堆放在指定的成品堆放场地上。存放和运输过程中要避免潮湿的环境，防止锈蚀、污染和变形。

5.4.2.3 挂网

按图纸标定的位置挂设钢筋网片，钢筋网片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于先期施工的系统锚杆上，网片搭接长度为1～2个网格。

6 材料要求

6.1水泥

喷射混凝土优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于42.5MPa。根据工点特点，必要时可采用特种水泥。

6.2粗、细骨料

粗骨料必须采用坚硬耐久的碎石或卵石（斗石），或两者混和物，严禁选用具有潜在碱活性骨料。当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。喷射混凝土中的石子最大粒径不得大于15mm，骨料级配宜采用连续级配。按重量计含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%。

细骨料必须采用坚硬、耐久的中砂或粗砂，细度模数大于2.5，含水率控制在5%～7%。砂中小于0.075mm的颗粒不得大于20%。含泥量不得大于3%，泥块含量不得大于1%。

6.3外加剂

必须对混凝土的强度及围岩的粘结力基本无影响；对混凝土和钢材无腐蚀作用；对混凝土的凝结时间影响不大（除速凝剂和缓凝剂外）；吸湿性差，易于保存；不污染环境，对人体无害。

6.4速凝剂

喷射混凝土宜采用液体速凝剂。在使用速凝剂前，必须做水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，严格控制掺量，并要求初凝时间不得大于5min，终凝不得大于10min。

6.5水

水质必须符合工程用水的有关标准，水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。

6.6 锚杆

锚杆材质必须符合设计及相关规范要求。表面无锈蚀、污秽等。

6.7 型钢

型钢材质必须符合设计及相关规范要求，表面无损伤、锈蚀。

7 施工注意事项

7.1 喷射混凝土施工注意事项

喷射机的合理使用：启动喷射机时，先送风再开机，并在机械运转正常后送料，供料均匀连续。作业结束时，先停止送料，待罐内余料喷完，再停机，然后关风。停止喷射作业后，喷射机和输料管内的积料应及时清除干净，以避免混合料结块堵管。

回弹问题：影响回弹率的各种因素有：混合料配合比、水灰比、砂子含水率、工作风压、水压、喷射距离、喷射角度、操作方法及熟练程度等。针对各种因素，采取相应的措施降低回弹率。《规则》规定正常情况下的回弹率，一般拱部为20～30%，边墙为10～20%。

7.2 锚杆施工注意事项

锚杆材料的品种应符合设计要求并应进行以下检验：

外观质量检验：杆体直径要均匀、一致，无严重锈蚀、弯折；

抗拉强度实验应满足工程要求；

应按设计要求定出位置，孔位允许偏差为±150mm；

钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直，钻孔应圆而直；

锚杆的深度误差不得大于±50mm，砂浆锚杆的直径应大于杆体直径15mm，其他锚杆的钻孔直径应与杆体直径相匹配；

锚杆施工应在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面，

锚杆用的水泥砂浆，其强度不得低于M20，锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实；

7.3 型钢拱架施工注意事项

拱部开挖安装型钢拱架后，由于隧道围岩的自稳性较差以及各部开挖拉开了一定距离，钢架短时间内不能全断面闭合，有可能出现拱顶钢架下沉，导致围岩失稳或侵入衬砌界限，因此在施工工程中需加强对钢架安装以后的监控量测，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱顶钢架下沉。具体措施如下：

⑴加强对钢架的锁脚固定措施

由于采用分部开挖方法，拱部钢架安装后，钢架暂时不能全断面封闭成环，同时土质隧道拱部钢架无法座落在坚实的基岩上，因此，拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，钢架锁脚采用两根L＝4.0m的φ42锁脚锚管锁定，锚管采用钢花管，压注水泥浆液进行锚固，如地质较差时，采用加长锁脚锚管长度和再增设一根锁脚锚管以加强钢架稳定。

⑵ 加设钢架基础连接纵梁，扩大开挖底脚，防止钢架悬空为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连接纵梁，纵梁采用32槽钢，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。

⑶ 及时喷射混凝土进行覆盖

钢架安装完成后，及时进行喷射微纤维混凝土，喷射时分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。

⑷ 防止施工过程中的碰撞和损坏

机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，因此，开挖时，要委派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。

7.4 钢筋网施工注意事项

⑴ 钢筋网格尺寸应符合设计要求。

⑵ 铺设钢筋网按照一下要求执行：

① 钢筋网在初喷混凝土4cm以后铺挂，且保护层厚度不得小于2cm。 ② 砂层地段应先加铺钢筋网，沿环向压紧后在喷射混凝土。

③ 钢筋网应随初喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm，与锚杆或其它固定装置连接牢固。

④ 开始喷射时，应减小喷头至受喷面间的距离，并调整喷射角度，钢筋网保护层厚度不得小于4cm。

⑤ 喷射混凝土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。

8 安全质量控制措施

隧道喷锚支护要紧跟开挖工作面做到及时喷射混凝土，在喷射混凝土结束4h内不进行下一循环的爆破作业。混凝土喷射后及时进行养护和保护。

锚杆施工安全措施：锚杆作业中，要密切注意观察围岩或喷射砼的剥落、坍塌。清理浮石要彻底，施工中，要及早发现危险征兆，及时处理。杆种类及锚固方式要选择得当，严防锚固用的砂浆流失锚固力不够，导致锚杆脱落而造成事故，因此要指定专人负责，定期检查锚杆抗拔力。

喷射砼安全措施：喷射前要检查作业地段的围岩，并进行清理浮石、危石等必要的排险作业。喷射机要安放在围岩稳定或已衬砌地段内，同时喷射作业地段应加强照明和通风。喷射时严格掌握好风、水压，加强综合防尘措施。注意风嘴不准对人，以免射伤人。

拱架施工安全措施：搬运过程中，应将拱架构件绑扎牢固。以免发生碰撞伤人。拱架拱脚槽钢的连接必须臵于原状土（石）上，并与已架设的拱架焊接牢固，拱架尽量与系统锚杆焊接，并与锁脚锚管焊接牢固，以免拱架倾覆伤人。

锚杆施工安全措施：在围岩破碎、应力较大地段，可采取增加锚杆数量、选用高强锚杆、加大锚杆长度和直径、加大钻孔直径等措施。

安装拉拔设备时，应使千斤顶与锚杆同心，避免偏心受拉；

加载应匀速，一般以每分钟10KN的速率增加；

如无特殊需要，可不作破坏性实验，拉拔到设计拉力即停止加载。顺便指出，用中空千斤顶进行锚杆拉拔实验，一般都要求作破坏实验，测取锚杆的最大承载力。一方面检验锚杆施工质量，另一方面为调整设计参数提供依据。

千斤顶应固定牢靠，并有必要的安全保护措施。特别应注意的是，试验时操作人员要避开锚杆的轴线延长线方向，在锚杆的侧向并远离锚杆尾部的位臵上加压读数；测位时停止加压。

钢筋网施工安全措施：高空作业要加强安全防护。

质量控制：锚喷支护前准确测量开挖断面尺寸，保证锚喷支护厚度及衬砌厚度及预留沉降量。锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。冬季施工时，喷射作业区的气温不低于5℃。

9 环保和节能

施工中产生的污水要沉淀后排放。洞内尤其是掌子面一定要及时进行通风排烟及洒水降尘，保证施工人员的身体健康。所有施工人员一定要配齐个人劳动保护用品。加强空压机运行控制，不要频繁起动。

中国中铁

新建铁路东北东部铁路通道前阳至庄河DT2标段

金固隧道

初期支护施工方案

中铁九局集团有限公司东通道前庄线工程

DT2标段项目经理部

第二作业队

2010年5月1日

目 录

1 工程概况 .................................................. - 1 - 2 施工队伍布置 .............................................. - 2 - 3 劳动组织 .................................................. - 2 - 4 材料与设备 ................................................ - 2 - 5 施工方案及施工工艺 ........................................ - 3 -

5.1 喷射混凝土支护 ....................................... - 3 -

5.1.1 喷射混凝土方案设计 ............................... - 3 -

5.1.2 喷射混凝土施工 .................................... - 3 -

5.1.2.1 喷射前准备 ...................................... - 4 -

5.1.2.2 混凝土搅拌、运输 ................................ - 4 -

5.1.2.3 喷射作业 ........................................ - 5 -

5.1.2.4 养护 ............................................ - 6 -

5.1.3 施工控制要点 ...................................... - 6 -

5.2 锚杆支护............................................. - 7 -

5.2.1 锚杆设计 ......................................... - 7 -

5.2.2 锚杆施工 ......................................... - 7 -

5.2.2.1 φ25中空注浆锚杆 ............................... - 7 -

5.2.2.2 φ22砂浆锚杆 ................................... - 8 -

5.3 拱架支护............................................ - 11 -

5.3.1 拱架设计 ........................................ - 11 -

5.3.2 钢架施工 ......................................... - 12 -

5.3.2.1 钢架加工 ....................................... - 12 -

5.4.2.2 钢架安装 ....................................... - 12 -

5.3.3 施工要点 ........................................ - 13 -

5.4 钢筋网支护 .......................................... - 14 -

5.4.1 钢筋网设计 ...................................... - 14 -

5.4.2 钢筋网施工 ...................................... - 14 -

5.4.2.1 钢筋网片加工 ................................... - 14 -

5.4.2.2 成品的存放 ..................................... - 15 -

5.4.2.3 挂网 ........................................... - 15 - 6 材料要求 ................................................. - 15 -

6.1水泥 ................................................. - 15 -

6.2粗、细骨料 ........................................... - 15 -

6.3外加剂 ............................................... - 15 -

6.4速凝剂 ............................................... - 15 -

6.5水 ................................................... - 16 -

6.6 锚杆 ................................................ - 16 -

6.7 型钢 ................................................ - 16 - 7 施工注意事项 ............................................. - 16 -

7.1 喷射混凝土施工注意事项 .............................. - 16 - 8 安全质量控制措施 ......................................... - 18 - 9 环保和节能 ............................................... - 19 -

金固隧道喷锚施工方案

1 工程概况

金固隧道位于辽宁省东港市金固村，进口里程DK143+050，出口里程 DK143+605，全长555m，为单洞双线隧道,隧道内最大埋深约32.72m,最小埋深10.03m。隧道进口位于直线上，隧道出口位于曲线上，曲线半径为R＝5500m；隧道纵坡为单字坡，坡率为5.8‰。

金固隧道位于丘陵。地势起伏较大，属丘陵地貌单元。地下水受季节变化较大。

本隧道在勘探期间ZD-14306孔揭露水位，水位埋深2.4m,主要靠大气降水补给。经取水化验分析，地下水化学侵蚀环境及地下水氯盐环境对混凝土结构不具侵蚀性。经对勘探孔进行提水试验，综合评价后，推荐渗透系数为K=0.01m/d。

地震动参数：地震动峰值加速度为0.15g（地震基本烈度Ⅶ度）。

土壤最大冻结深度：隧道区土壤最大冻结深度1.2m。

围岩分级和岩土施工工程分级见表1-1，表1-2

表1-1 围岩分级表

表1-2 岩土施工工程分级表

2 施工队伍布置

金固隧道施工从DK143+050处开始进行施工，至DK143+605处完工。单向掘进。

3 劳动组织

所用劳力见下表：

4 材料与设备

设备：凿岩机，空压机，砼喷射机，搅拌机等。

材料：水泥，速凝剂，碎石，河砂，钢筋，工字钢等。

5 施工方案及施工工艺

5.1 喷射混凝土支护

5.1.1 喷射混凝土方案设计

隧道初期支护喷射混凝土设计厚度拱墙27cm，仰拱25cm，设计强度等级为C25。喷射混凝土配合比的设计应满足：强度符合设计要求、不发生管路堵塞、能喷射至设计厚度的要求。

5.1.2 喷射混凝土施工

隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。施工工艺见图1。

图1 喷射混凝土施工工艺框图

5.1.2.1 喷射前准备

⑴喷射前必须对受喷岩面进行处理。一般岩面用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，采用高压风吹净岩面。若为泥、砂质岩面时必须挂设细钢筋网（网格宜不大于20×20mm、线径宜小于3mm），用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前，先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。

⑵设臵控制喷射混凝土厚度的标志，采用埋设钢筋头做标志或者在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1～2m设一根，作为施工控制用。

⑶检查机具设备和风、水、电等管线路，湿喷机就位，并试运转。

①选用的空压机必须满足喷射机工作风压和耗风量的要求；压风进入喷射机前必须进行油水分离；

②输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并有良好的耐磨性能；

③保证作业区内具有良好通风和照明条件。

④喷射作业的环境温度不得低于5℃。

⑷若遇受喷面有涌水、渗水或潮湿的岩面，喷射前必须按不同情况进行处理。

①大股涌水采用注浆堵水后再喷射混凝土。

②小股水或裂隙渗漏水采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。

③大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。

5.1.2.2 混凝土搅拌、运输

湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。

运输采用砼运输罐车，随运随拌。喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供应。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、

坍落度变化以及产生初凝等现象。

5.1.2.3 喷射作业

⑴喷射操作程序为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

⑵喷射混凝土作业采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。

①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土必须预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。

②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。

③分层喷射时，后一层喷射必须在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，必须先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～10cm，拱部控制在5～6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间选为2～4h。

⑶喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。

⑷喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m；喷嘴必须连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不得小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷

混凝土的质量。

5.1.2.4 养护

喷射混凝土终凝2小时后，必须进行养护。养护时间不小于14d。当气温低于+5℃时，不得洒水养护。

5.1.3 施工控制要点

⑴喷射混凝土原材料先检验合格后才能使用。严格控制拌合物的水灰比，经常检查速凝剂注入环的工作状况。喷射混凝土的坍落度控制在8～13cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。喷射过程中必须及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。喷射混凝土的回弹率：侧壁不得大于15%，拱部不得大于25%。

⑵喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。

⑶必须在隧道开挖后及时进行施作。喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。喷混凝土厚度必须预埋厚度控制标志，严格控制喷射砼的厚度。

⑷喷射前必须仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。喷射机必须布臵在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。

⑸喷射完成后必须检查喷射混凝土与岩面粘结情况，选用锤敲击检查。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，必须及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。

⑹在喷射侧壁下部时，需将上半断面喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。

⑺经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处理。管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。

⑻喷射完成后必须先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。

⑼喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合必须有防冻保暖措施；作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不得低于5°C；在结冰

的层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。

5.2 锚杆支护

5.2.1 锚杆设计

金固隧道设计拱顶锚杆为φ25中空注浆锚杆，边墙设计为φ22砂浆锚杆。杆长4m，纵环间距1.0×1.2m。

5.2.2 锚杆施工

5.2.2.1 φ25中空注浆锚杆

1.施工工艺流程

φ25中空注浆锚杆施工工艺流程见下图。

标出锚杆位置

φ25中空锚杆工艺流程图

2.钻孔

初喷混凝土后进行，在工作面标出锚杆孔位置，采用YT-28风动凿岩机成孔，湿式作业。

3.锚杆安装

钻进至设计深度后，高压风清孔；检查孔中是否有异物堵塞，若有，应清除干净，再将锚杆插入孔内，锚杆外露长度满足安装止浆塞、垫板及螺栓为宜；将止浆塞通过锚杆外露端打入10cm左右，安装垫板及螺母，此

时不宜上紧。

4.注浆

检查KBY30/120注浆泵及其零部件是否备其和正常，熟悉有关泵的操作程序，用水或风检查孔体是否畅通，孔口返水或返风即可。迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。配制浆液，水灰比、和易性符合设计和规范要求。开动注浆泵注浆，整个过程应连续不停顿，一次完成，观察到浆液从止浆塞边沿流出或压力表达到设计值，即可停泵。完成一根锚杆注浆后，迅速卸下注浆软管并安装至另一根锚杆，进行注浆。完成整个注浆后，及时清洗及保养注浆泵。灰浆达到设计强度后，上紧垫板及螺母。

5.2.2.2 φ22砂浆锚杆

1.锚杆施工工艺流程

标出锚杆位置——钻孔——清孔——注浆及安装——清洗整理。

2.锚杆孔施工要求

⑴ 锚杆位置：钻孔前应根据设计要求定出孔位，作出标记，同时锚杆间距符合设计要求；

⑵ 孔位允许偏差：孔位应根据设计要求和围岩情况作出标记，孔位允许偏差为±15mm；

⑶钻孔方向：宜沿隧道周边径向钻孔机，钻孔机方向应尽量与围岩壁面和岩层主要结构面垂直；

⑷钻孔深度技术要求

锚杆的钻孔深度，应符合下列规定：

①砂浆锚杆孔深度应大于锚杆长度10cm；

②锚杆钻孔应保持直线形。

3. 施工要点

⑴ 水泥宜使用强度极限等级不低于42.5号的普通硅酸盐水泥，杆体采

用φ22螺纹钢筋；

⑵砂的粒径不大于2.5mm，使用前过筛，严防石块与杂物混合；

⑶采用先注后插法施工时，砂浆的配合比宜为水泥：砂＝1：1，水灰比一般为0.42～0.45，杆体头部应制成尖头；

⑷采用先插后注法施工时，砂浆的配合比宜为水泥：砂=1：1，水灰比一般为0.45～0.50；

⑸ 外孔符合下列要求：孔径应于杆径配合好，一般孔径比杆径大15mm（采用先插杆体后注浆施工的孔径比先注浆后插杆体施工的孔径要大一

些）这主要考虑注浆管和排气管占用空间，允许偏差为±15mm；孔深允许偏差为±50mm.钻孔方向宜适当调整使尽量与岩层主要结构面垂直。钻孔好后用高压水孔眼冲洗干净（若是向下钻孔还须用高压风清理），并用塞子塞紧孔口，防止石碴掉入；

⑹锚杆及粘接剂材料应符合设计要求，锚杆应设计要求的尺寸截取，并整直、除锈和除油，外端不用垫板的锚杆应弯制弯头；

⑺粘结砂浆应拌合均匀，并提高其和易性，随拌随用，一次拌合的砂浆应在初凝前用完；

⑻先注浆后插杆体时，注浆管应先插距孔底5～10 cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速地将注浆管向外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，注浆孔口压力不得大于0.4Mpa ;

⑼注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，应立即迅速插入杆体，可用锤击或通风过套筒用风钻冲击，使杆体强行插入钻孔

⑽杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%,实际粘接长度不得短于设计长度的95%；注浆是否饱满，可根据孔口是否有砂浆挤出来判断，若孔口无砂浆流出，并将杆体拔出重新注浆；

⑾杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡紧，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意敲击碰撞，一般规定3天内锚杆端部不

得悬挂重物；

⑿ 注浆开始或中途暂停超过30分钟时，应用水润滑灌浆罐及其管路，同时测定砂浆塌落度，其值小于10mm时，不得入罐内使用。

4 安装要点

本隧道锚杆长度均为4m，宜采用先插后注施工工艺，其施工工序如下： ①对于向下的锚杆，应将注浆管插入孔底，随后边注浆边向外拔注浆管，直至满为止；

②将锚杆缓慢送入孔中至设计位置；

③注浆前应检查排气管，当确认排气管畅通时即可注浆，注浆时正常情况下有气体排出，当排气管不排气或溢出稀浆时即可停止注浆；

④当砂浆强度达到5Mpa时需上垫板的锚杆即可上紧垫板螺母。

⑤普通砂浆锚杆必须根据设计预先加工，外露端必须机车丝扣丝扣长度不得大于锚杆长度的5%，每根锚杆至少配套一个螺母，一块垫板，垫板尺寸必须满足不低于150mm×150mm×6mm的要求。同时严格控制锚杆的数量和方向，并保证垫板与基岩密贴；

⑥锚杆钻孔施工采用三角、菱形（根据设计间距）测量放样，间距误差不得大于15mm；钻孔的方向、深度、直径等应符合设计要求。

⑦锚杆插入钻孔长度不得小于设计长度的95%，尾端必须加垫板，垫板应与喷层面紧贴，拧紧螺母。

5 质量检验

（1） 锚杆施工

锚杆孔位偏差不大于200mm，孔洞保持直线；孔深不得小于图纸所示长度，杆体露出面的长度不应大于喷层厚度。

（2） 锚杆拉拔力测试

a、测试方法

① 根据实验目的，在隧道围岩指定部位钻孔。孔深在正常深度的基础

上稍作调整，以便锚杆外露长度大些，保证千斤顶的安装；或采用正常孔深，将待测锚杆加长，从而为千斤顶安装提供空间；

② 按照正常的安装工艺安装待测锚杆。用砂浆将锚杆口部抹平，以便支放承压模板。

③ 根据锚杆的种类和实验目的确定拉拔时间；

④ 在锚杆尾部加上垫板，套上中空千斤顶，将锚杆外端与千斤顶内缸固定在一起，并装设位移量测设备与仪器；

⑤ 通过手动油压泵加压，从油压表读取油压，根据活塞面积换算锚杆承受的拉拔力。从千分表读取锚杆尾部位移，绘制锚杆拉力-位移曲线，拱分析研究。

b、实验要求

① 每安装300根锚杆至少随机抽样一组（3根），设计变更或材料变更时另作一组拉拔测试。

② 同组锚杆锚固力或拉拔力的平均值，应大于或等于设计值。

③ 同组单根锚杆的锚固力或拉拔力，不得低于设计值的90%。

5.3 拱架支护

5.3.1 拱架设计

金固隧道设计为五级围岩加强支护，型钢拱架设计为I20a工字钢，纵向间距为0.6m，环向连接筋间距为1.0m。每榀拱架设12根锁脚锚管。

5.3.2工艺流程及技术要求

隧道钢架支护使用的型钢主要由工字钢弯制而成，隧道设计Ⅴ级围岩为全断面支护，Ⅳ级围岩为拱墙支护。

隧道各部开挖完成除喷砼后，分单元及时安装钢架，采用与定位锚杆、径向锚杆以及双侧锁脚锚管固定，纵向用22钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。钢架施工工艺流程图见图1.

5.3.2 钢架施工

5.3.2.1 钢架加工

加工场地用砼硬化，精确抹平，按设计放出加工大样。钢架弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在加工场地上进行试拼，各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺，要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm，型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm。

加工允许误差：沿隧道周边轮廓线误差不大于3cm，平面翘曲不大于2cm，接头连接要求同类之间可以互换。

5.4.2.2 钢架安装

钢架安装在掌子面开挖初喷完成后立即进行。

根据测设的位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，连接板应密贴，为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴和杂物，同时每侧安设2根锁脚锚杆将其锁定，底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭，V级围岩需在拱部钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。

为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接板凹槽。初喷砼时，在 槽处打入木楔，为架设钢架留出连接（各槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安置过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应隔2m 用砼顶预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实。钢架纵向连接采用钢管（钢筋），环向间距1m.

图1 型钢钢架施工工艺流程图

钢架落底接长在单边交错进行，每次单边接长钢架1～2排。在软弱地层可同时落底接长和仰拱相连并及时喷射砼。接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接，架立钢架后应尽快进行喷砼作业，以使钢架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。

5.3.3 施工要点

⑴ 钢架用按设计位置安设，钢架之间必须用钢筋纵向连接，并要保证焊接质量。拱架安设过程中当钢架与围岩之间有较大空隙时，沿钢架外缘每隔2m应用混凝土预制块楔紧。

⑵ 钢拱架的拱脚采用纵向托梁和锁脚锚管等措施加强支承。

⑶ 钢架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应。

⑷ 喷射混凝土时，要将钢架与岩面之间的间隙喷射饱和达到密实。

⑸ 喷射混凝土应分层次分段喷射完成，初喷混凝土应尽早进行，，复喷混凝土应在量测指导下进行，即“早喷锚、勤量测”的基本原则，以保证喷射混凝土的复喷适时有效。

⑹ 型钢拱架应采用冷弯成型，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。

⑺ 每榀钢架加工完成后应放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。

⑻ 钢架应在初喷混凝土后及时架设，各节钢架间以螺栓连接，连接板必须密贴。

⑼ 钢架安装请应清除底脚下的虚渣及杂物，钢架底脚应置于牢固的基础上。

5.4 钢筋网支护

5.4.1 钢筋网设计

金固隧道初期支护钢筋网采用φ8钢筋，网格尺寸为20cm×20cmcm，全断面布设。

5.4.2 钢筋网施工

5.4.2.1 钢筋网片加工

钢筋网片采用Ⅰ级φ8钢筋焊制，在钢筋加工场内集中加工。先用钢筋调直机把钢筋调直，在截成钢筋条，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。

钢筋焊接前要先将钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均清除干净；加工完毕后的钢筋网片应平整，钢筋表面无削弱钢筋截面的伤痕。

5.4.2.2 成品的存放

制作成型的钢筋网片必须轻抬轻放，避免摔地产生变形。钢筋网片成品应远离加工场地，堆放在指定的成品堆放场地上。存放和运输过程中要避免潮湿的环境，防止锈蚀、污染和变形。

5.4.2.3 挂网

按图纸标定的位置挂设钢筋网片，钢筋网片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于先期施工的系统锚杆上，网片搭接长度为1～2个网格。

6 材料要求

6.1水泥

喷射混凝土优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于42.5MPa。根据工点特点，必要时可采用特种水泥。

6.2粗、细骨料

粗骨料必须采用坚硬耐久的碎石或卵石（斗石），或两者混和物，严禁选用具有潜在碱活性骨料。当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。喷射混凝土中的石子最大粒径不得大于15mm，骨料级配宜采用连续级配。按重量计含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%。

细骨料必须采用坚硬、耐久的中砂或粗砂，细度模数大于2.5，含水率控制在5%～7%。砂中小于0.075mm的颗粒不得大于20%。含泥量不得大于3%，泥块含量不得大于1%。

6.3外加剂

必须对混凝土的强度及围岩的粘结力基本无影响；对混凝土和钢材无腐蚀作用；对混凝土的凝结时间影响不大（除速凝剂和缓凝剂外）；吸湿性差，易于保存；不污染环境，对人体无害。

6.4速凝剂

喷射混凝土宜采用液体速凝剂。在使用速凝剂前，必须做水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，严格控制掺量，并要求初凝时间不得大于5min，终凝不得大于10min。

6.5水

水质必须符合工程用水的有关标准，水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。

6.6 锚杆

锚杆材质必须符合设计及相关规范要求。表面无锈蚀、污秽等。

6.7 型钢

型钢材质必须符合设计及相关规范要求，表面无损伤、锈蚀。

7 施工注意事项

7.1 喷射混凝土施工注意事项

喷射机的合理使用：启动喷射机时，先送风再开机，并在机械运转正常后送料，供料均匀连续。作业结束时，先停止送料，待罐内余料喷完，再停机，然后关风。停止喷射作业后，喷射机和输料管内的积料应及时清除干净，以避免混合料结块堵管。

回弹问题：影响回弹率的各种因素有：混合料配合比、水灰比、砂子含水率、工作风压、水压、喷射距离、喷射角度、操作方法及熟练程度等。针对各种因素，采取相应的措施降低回弹率。《规则》规定正常情况下的回弹率，一般拱部为20～30%，边墙为10～20%。

7.2 锚杆施工注意事项

锚杆材料的品种应符合设计要求并应进行以下检验：

外观质量检验：杆体直径要均匀、一致，无严重锈蚀、弯折；

抗拉强度实验应满足工程要求；

应按设计要求定出位置，孔位允许偏差为±150mm；

钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直，钻孔应圆而直；

锚杆的深度误差不得大于±50mm，砂浆锚杆的直径应大于杆体直径15mm，其他锚杆的钻孔直径应与杆体直径相匹配；

锚杆施工应在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面，

锚杆用的水泥砂浆，其强度不得低于M20，锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实；

7.3 型钢拱架施工注意事项

拱部开挖安装型钢拱架后，由于隧道围岩的自稳性较差以及各部开挖拉开了一定距离，钢架短时间内不能全断面闭合，有可能出现拱顶钢架下沉，导致围岩失稳或侵入衬砌界限，因此在施工工程中需加强对钢架安装以后的监控量测，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱顶钢架下沉。具体措施如下：

⑴加强对钢架的锁脚固定措施

由于采用分部开挖方法，拱部钢架安装后，钢架暂时不能全断面封闭成环，同时土质隧道拱部钢架无法座落在坚实的基岩上，因此，拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，钢架锁脚采用两根L＝4.0m的φ42锁脚锚管锁定，锚管采用钢花管，压注水泥浆液进行锚固，如地质较差时，采用加长锁脚锚管长度和再增设一根锁脚锚管以加强钢架稳定。

⑵ 加设钢架基础连接纵梁，扩大开挖底脚，防止钢架悬空为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连接纵梁，纵梁采用32槽钢，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。

⑶ 及时喷射混凝土进行覆盖

钢架安装完成后，及时进行喷射微纤维混凝土，喷射时分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。

⑷ 防止施工过程中的碰撞和损坏

机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，因此，开挖时，要委派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。

7.4 钢筋网施工注意事项

⑴ 钢筋网格尺寸应符合设计要求。

⑵ 铺设钢筋网按照一下要求执行：

① 钢筋网在初喷混凝土4cm以后铺挂，且保护层厚度不得小于2cm。 ② 砂层地段应先加铺钢筋网，沿环向压紧后在喷射混凝土。

③ 钢筋网应随初喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm，与锚杆或其它固定装置连接牢固。

④ 开始喷射时，应减小喷头至受喷面间的距离，并调整喷射角度，钢筋网保护层厚度不得小于4cm。

⑤ 喷射混凝土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。

8 安全质量控制措施

隧道喷锚支护要紧跟开挖工作面做到及时喷射混凝土，在喷射混凝土结束4h内不进行下一循环的爆破作业。混凝土喷射后及时进行养护和保护。

锚杆施工安全措施：锚杆作业中，要密切注意观察围岩或喷射砼的剥落、坍塌。清理浮石要彻底，施工中，要及早发现危险征兆，及时处理。杆种类及锚固方式要选择得当，严防锚固用的砂浆流失锚固力不够，导致锚杆脱落而造成事故，因此要指定专人负责，定期检查锚杆抗拔力。

喷射砼安全措施：喷射前要检查作业地段的围岩，并进行清理浮石、危石等必要的排险作业。喷射机要安放在围岩稳定或已衬砌地段内，同时喷射作业地段应加强照明和通风。喷射时严格掌握好风、水压，加强综合防尘措施。注意风嘴不准对人，以免射伤人。

拱架施工安全措施：搬运过程中，应将拱架构件绑扎牢固。以免发生碰撞伤人。拱架拱脚槽钢的连接必须臵于原状土（石）上，并与已架设的拱架焊接牢固，拱架尽量与系统锚杆焊接，并与锁脚锚管焊接牢固，以免拱架倾覆伤人。

锚杆施工安全措施：在围岩破碎、应力较大地段，可采取增加锚杆数量、选用高强锚杆、加大锚杆长度和直径、加大钻孔直径等措施。

安装拉拔设备时，应使千斤顶与锚杆同心，避免偏心受拉；

加载应匀速，一般以每分钟10KN的速率增加；

如无特殊需要，可不作破坏性实验，拉拔到设计拉力即停止加载。顺便指出，用中空千斤顶进行锚杆拉拔实验，一般都要求作破坏实验，测取锚杆的最大承载力。一方面检验锚杆施工质量，另一方面为调整设计参数提供依据。

千斤顶应固定牢靠，并有必要的安全保护措施。特别应注意的是，试验时操作人员要避开锚杆的轴线延长线方向，在锚杆的侧向并远离锚杆尾部的位臵上加压读数；测位时停止加压。

钢筋网施工安全措施：高空作业要加强安全防护。

质量控制：锚喷支护前准确测量开挖断面尺寸，保证锚喷支护厚度及衬砌厚度及预留沉降量。锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。冬季施工时，喷射作业区的气温不低于5℃。

9 环保和节能

施工中产生的污水要沉淀后排放。洞内尤其是掌子面一定要及时进行通风排烟及洒水降尘，保证施工人员的身体健康。所有施工人员一定要配齐个人劳动保护用品。加强空压机运行控制，不要频繁起动。