隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案2015

新建大冶北至新建铁路武九客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案编制：审核：批准：中铁十八局集团第三工程有限公司二〇一五年八月二十五日目录1.编制依据.....................................................12.编制原因.....................................................13.编制范围.....................................................14.初支脱空原因分析.............................................15.初期支护质量控制体系.........................................26.初支背后脱空预控措施及处理方案...............................36.1.预控措施...................................................36.2.初支背后脱空控制性措施.....................................46.2.1.超欠挖控制...............................................46.2.2.调整初期支护施工工序.....................................56.2.3.喷射砼作业...............................................66.2.3.施打初支验证孔...........................................76.2.4.雷达检测.................................................86.2.5.过程中施工管控...........................................85.2.6.建立奖惩措施.............................................86.3.初支背后脱空处理...........................................96.3.1.较大脱空处理.............................................96.3.2.脱空注浆处理............................................106.3.3不密实处理..............................................12武九铁路客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案1隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案1.编制依据(1)《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；(2)《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-2010J1149-2011；(3)隧道工程相关设计图纸及参考图(4)《关于开展铁路隧道初期支护背后脱空专项检查和整治的通知》（质监综电〔2015〕35号）、武九铁路客运专线湖北段大冶北建设指挥部（大冶指电〔2015〕130号）。(5)其他现行的有关标准、规范、规程、规定等。(6)以往高速铁路工程施工经验2.编制原因根据武九铁路客运专线湖北段大冶北建设指挥部对隧道工程初期支护背后脱空的相关要求，为加强武九铁路客运专线二标三分部隧道实体质量，最终实现运营安全，特编制武九铁路客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空控制措施及处理方案，主要针对隧道初期支护防止背后脱空措施、施工过程检查、初支转序验收以及处理相关措施要求，并针对特殊部位的脱空制定处理方案，进一步指导陈家、石马寨隧道工程初支施工。3.编制范围武九铁路客运专线二标三分部所有存在初期支护施工的隧道工程。4.初支脱空原因分析针对武九铁路客运专线二标三分部现场施工情况及施工作业水平，并武九铁路客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案2结合大冶指对初期支护的相关要求，总结分析以往施工造成背后脱空可能存在以下几点原因：(1)初期支护钢筋网片与钢架与岩面的空隙易造成背后局部脱空。隧道掌子面岩面未进行初喷，岩面极不平顺，导致钢架及钢筋网背后与岩面存在加大空隙，在喷射过程中易造成空洞。（2）喷射混凝土的施工工艺不规范造成局部脱空。一是喷射混凝土作业时未按照分段、分片、分层依次进行，喷射顺序不是自下而上，现场操作随意性强；二是喷射时未先将低洼处大致喷平后按照施工顺序操作；三是喷射砼时要求往复喷射，部分作业人员为节省时间、减少操作步骤而采取的“堆码式”喷射砼；四是操作手的喷头未垂直岩面。(3)对隧道初期支护转序验收重视不足，仅关注初期支护钢架施工质量二忽略脱空问题。(4)虽进行初支转序孔验证，但现场操作时转序孔数量不足、深度不够，只按照设计厚度验证喷射砼厚度问题，未进一步加深检查孔至岩面，难以如实反映初支背后是否脱空。（5）初期支护检查验证孔抽查范围，不能“全覆盖、全断面”逐个进行检查，对小范围的小脱空问题容易遗漏。5.初期支护质量控制体系武九铁路客运专线二标三分部项目经理部针对初期支护质量控制，成立以分管领导为主导、安质部和工程部配合的初支质量预控小组。小组组长：赵丰功副组长：魏志成封鑫组员：安质部工程部物设部实验室各工区现场负责人武九铁路客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案3武九铁路客运专线二标三分部的初支质量预控小组办公室设在项目经理部安质部，进行日常检查考核。6.初支背后脱空预控措施及处理方案6.1.预控措施(1)加强测量放样、优化钻爆设计参数、加强超前预注浆支护施工，减少和控制超欠挖现象。(2)改善初期支护施工质量，调整施工工序，改进施工工艺，严格按照即：爆破→初喷→打锚杆→挂钢筋网格→立钢架→复喷，重点控制“初喷”和“复喷”工序。(3)加强喷射砼工艺过程指导及施作质量，严格按照标准化作业指导书喷射砼作业施工工艺进行，分层喷射，避免在岩面与钢筋网出现空隙或造成初支不密实。喷射混凝土作业应采用分段、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。图1喷射作业顺序示意图(4)加强初支转序施工管理及施作质量，严格执行“一带班、两跟班”武九铁路客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案4及“三检”制度，必须将初期支护检查验证孔纳入隧道日常工序管理，专人负责、专人盯控。(5)必须按照大冶指文件要求，利用隧道开挖台架或是防水板铺挂台架对初期支护及时施作检查验证孔。其中拱部不少于2个，边墙不少于4个，检查验收按照要求形成检查验收记录及监理转序签认工作，方可进行下道工序施工。同时在浇筑二衬前利用地质雷达对初支进行检测排查，发现脱空及时注浆处理。(6)加强初期支护施工过程中的管控，尤其是超挖较大部位过程中应加强旁站管控，喷射砼工艺的指导，发现问题及时要求整改。(7)初支背后脱空处理方案①对初支背后超挖较大或掉块溜坍形成空腔较大部位以及初期支护已施工完脱空范围较大或脱空深度较深处，在初期支护喷砼完成后埋管泵送流动性较大的C20砼回填吹沙处理,合格后方可进行下道工序；②对于初支背后范围较小且初支未喷射前采取分阶段打锚杆多层挂网补喷处理；③脱空深度较小或仅仅是混凝土和围岩之间有少量间隙，采用钻孔利用注浆机向脱空处压注水泥砂浆的方法对脱空或孔隙进行处理；④局部喷射混凝土不密实部位或存在少量空隙部位，凿除后挂网补喷。处理完成后，采用打孔验证或地质雷达进行检测直至密实为止。6.2.初支背后脱空控制性措施6.2.1.超欠挖控制(1)测量放样时要精确标出开挖轮廓线，在开挖过程中控制好开挖断面，做到测量精确；武九铁路客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案5(2)岩石隧道爆破开挖时要严格按照爆破施工技术交底进行提前准备，精确控制好炮眼间距，并严格按照技术参数装入药量，不能忽多忽少；认真进行钻爆设计，准确确定钻爆参数。根据开挖断面实际和地质情况，周密做好光面爆破施工方案，准确计算钻爆参数，并对作业方案实施动态优化，以提高光面爆破施工质量，最大限度地减少开挖断面超挖，缩小网格和钢架背后的空间，也减少了喷射混凝土数量和人工工作量。(3)在开挖过程中还需根据实际情况确定预留变形量，应将施工中可能发生的围岩变化情况（掉块或坍落）进行考虑；(4)在施作超前小导管时要控制好外插角，防止因外插角过大造成超挖；(5)预留开挖轮廓边缘线，在开挖过程中采用人机配合，避免机械开挖造成超、欠挖现象；(6)地质情况较差、局部出现坍塌时根据实际情况尽快施作初期支护进行封闭处理；(7)开挖到设计轮廓线位置后立即进行初喷封闭开挖面，再架设型钢拱架；6.2.2.调整初期支护施工工序调整施工工序，改进施工工艺。为了避免初支背后脱空，优化施工工序，即：爆破→初喷→打锚杆→挂钢筋网格→支立钢架→复喷，重点把握“初喷”和“复喷”工序。具体而言：“初喷”是指在掌子面爆破完成后，不是紧跟架设钢架，而应该对暴露的岩面排险后对钢架和第一层喷射混凝土表面必须进行彻底清理；先喷一层混凝土封闭尤其是先喷射填塞钢架背后,然后以每层3～5cm厚度分层喷射，并对开挖不规则的岩面找平。“初喷”武九铁路客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案6混凝土面的平整度是减少背后脱空的关键，因为混凝土表面平整，钢筋网格和钢架就能紧贴“初喷”的混凝土面，其背后就不会留有间隙。在开挖断面存在超挖的情况下，为了保证“初喷”混凝土表面平整。“复喷”是指二次喷射混凝土。“复喷”混凝土在打设锚杆与铺设钢筋网后紧贴岩面，安装格栅架或型钢钢架，复喷作业时砼不需要穿过钢筋网格去填充网格和钢架背后的空间，直接覆盖网格和钢架不易在岩面与钢筋网中间形成较大空隙或造成空洞。6.2.3.喷射砼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。初喷混凝土喷射时应先填平岩面较大凹洼处，初喷混凝土面应大致圆顺。设置控制喷射混凝土厚度的标志，一般采用埋设钢筋头做标志，亦可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。喷射砼作业过程中应严格按照以下要求进行：⑴喷射操作程序应为：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喷射混凝土作业应采用分段、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。⑶喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300㎝，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。⑶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武九铁路客运专线二标三分部隧道工程初期支护背后脱空预控措施及处理方案7喷层。在喷射边墙下部及仰拱前，需将上部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降低支护能力。⑷分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应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，两次间隔时间宜为2～4h。⑸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～