喷锚施工工艺

一．工程概况

（一）概况：

白家河2#隧道位于天水市白家河村渭河边的一个山坡上，长124m，进口里程为DK1413+789，出口为DK1413+913，洞身最大埋深50m，属于浅埋偏压隧道。隧道位于平面曲线和竖曲线上，坡度为4.2‰。线路中心和隧道中心相距18.5cm，加宽值为50cm。隧道处山体上部为粘质黄土，厚度1～10m，为Ⅱ级普通土，σ 0=150KPa。下部为片麻岩，节理裂隙非常发育，夹层较厚，内含云母较多，风化严重，属Ⅲ类围岩。隧道处地震基本烈度为八度，最大冻结深度为1.0m，无地下水。

（二）主要技术标准

1.线路等级：Ⅰ级；

2.直线数目：第二线；

3.限制坡度： 6‰；

4.曲线半径： 800m，既有线原则上维持原状；

5.设计速度：新建140Km/h，既有线原则上维持原状；

6.牵引种类：电力；

7.到发线有效长：850m，双机地段870m，不改建车站维持原状；

8.闭塞方式：自动闭塞。

（三）喷射混凝土范围及数量：

1洞门防护：进口端厚10cm 20×40=800m2混凝土80m3

出口端厚 10cm 14×28=392m2混凝土40m3

2.洞内防护：全喷Ⅲ类围岩厚7cm

Ⅳ类围岩厚5cm

混凝土 133m3

3.喷射混凝土总数量：253m3

（四）锚杆和钢筋网范围及数量：

1洞门防护：进口端锚杆直径φ22mm L=3～5m

钻孔直径φ42mm

钢筋网 20cm×20cm 直径φ6mm

加固范围 20m×40m（高×宽）

喷砼厚度10cm

出口端锚杆直径φ28mm L=8～15m

钻孔直径φ90mm

钢筋网 25cm×25cm 直径φ6mm

加固范围 14m×28m（高×宽）

2.洞内防护：Ⅲ类围岩：锚杆直径φ20mm L=2.5m

钻孔直径φ48mm ×1.0m

钢筋网25cm×25cm 直径φ8mm×φ6mm 3．工程量合计：

φ20mm锚杆： 17608.313 Kg

φ22mm锚杆： 7961 Kg

φ28mm锚杆： 15081 Kg

φ6mm钢筋网： 4814.46 Kg

φ8mm钢筋网： 4222.54 Kg

锚垫板：150×150×6mm 3026.66Kg 150×150×10mm 331.2Kg 二．施工方案

（一）总体方案

洞口防护喷锚施工采用沿坡搭设的脚手架作为平台施工，洞内在自制的简易钻岩台车上施工。待坡面或洞身清理完毕后，及时首喷3～5cm混凝土，在表层形成一保护层，再施作锚杆和挂网。当设计有格栅时应装好格栅，进行二次喷射。如岩层较好，无地下水，不易发生事故时，可一次喷射到位。

（二）喷锚施工原则

刷坡或开挖后，首喷混凝土应紧跟开挖面及时施作，开挖后应尽快安设锚杆，在喷射结束后4h内不得进行爆破作业。

（三）喷锚施工工艺框图（见下页）：

三．首喷混凝土施工

（一）施工前准备

1．配合比的确定

通过试验确定，一般含砂率：45～60%

胶骨比：1：4～1：5

喷射混凝土的工艺框图

下一循环修改参数

速凝剂掺量：2%～4%

水泥用量：≤450kg/m3

2．机具材料配备及安装

⑴．强制式搅拌机，计量设备应精确，正式使用前须试拌，试拌

成功后方可使用。

⑵．喷射设备采用P2-5（B）型喷机

⑶．供风设备21.5m3/min压风机供风

⑷．供水设备在隧道入口管路上设置增压水泵

⑸．材料要符合规范要求，主要材料如下：

水泥：普通425#

砂子：Ux≥2.6 中粗砂含水率5～7%

石子：5～15mm 级配合理

外加剂：速凝剂

管路及接头要保持良好，要求风管不漏风、水管不漏水，沿风、水管路每隔40~50m装一阀门接头，以便当喷射机移动时，联结风水管路。各机具使用前必须检修完好，就位前进行试运转。对喷射机先注水后通风，清通机筒和管路。

3．喷射面清理

检查开挖断面，欠挖处要补凿够。清除松动岩块和墙脚岩碴，并用风、水冲洗受喷面（当岩面受水容易泥化时，只能用

高压风吹），将开挖面的粉尘和杂物清理干净。

（二）喷射混凝土

喷射顺序先墙后拱，自下而上。岩面凹凸不平处，应先喷凹处找平。喷射时分段分片进行，每片均自下部起水平方向横扫移动往返喷射，然后上移喷射，每段长度不大于6m。洞口段一次喷射厚度不少于10cm，洞内喷射厚度根据要求喷射3~5cm，厚度要均匀有光泽。

喷射应垂直进行，喷嘴到喷面0.6～1.0m。喷射混凝土终凝2h后要喷水养护不少于7d。喷射混凝土符合各季施工和安全、劳动保护要求。

（三）喷射故障处理

突然断水或断料时，喷头应迅速移离受喷面；严禁用高压风、水冲击尚未终凝的混凝土。

1．堵管的处理

⑴．立即停止上料，并停机关风，打开排气阀，放出罐内压

缩空气；

⑵．找出堵塞部位；

⑶．如在输料胶管堵塞，可将胶管托起，用木棍沿堵塞部位

的前端逐渐向堵塞部位敲打至胶管松软，如在喷出弯管

或在喷枪出口处堵塞，可卸下弯管或喷枪，用铁条疏通；

⑷．最后打开风阀送风，排出积料。

处理堵管时，料罐工作风压不能超过0.4Mpa，喷枪出口方向严禁站人。

2．出料不匀的处理

⑴．喷射时要求连续均匀上料；

⑵．加大压风能力，增设小风包，错开用风的设备及工具的作

业时间。

3．喷射机效率下降

⑴．卸下喷出弯管或锥体管铲除粘结物；

⑵．不使胶管弯度过大；

⑶．截去磨损部分或更换胶管；

⑷．更换螺旋叶片或锥体管。

四．锚杆施工

1．材料

锚杆为钢筋灌浆锚杆。钢筋为20MnSi钢；水泥425#；速凝剂掺量为水泥用量的2%～4%，要求初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min，使用时要准确计量。砂的粒径不大于3mm，使用前必须

过筛。

灌浆锚杆用水泥沙浆的配合比，灰骨比1：1～1：2，水灰比为0.38～0.45。

2．锚杆施作

锚杆安装在初喷混凝土后进行（洞口处不必初喷，可在开挖刷破后直接进行），锚机施工按设计进行。钻前要放线、定位，做出标记，位置准确，孔距误差不超过±15cm，钻孔应保持直线，并尽量与所在部位的岩层主要结构面垂直，钻孔深度误差为±5cm，钻孔直径大于钢筋直径15mm，不同类型的锚杆制作及安装应符合设计和规范要求。

灌浆前应将孔眼吹净，水泥沙浆应拌合均匀，随拌随用。灌浆饱满，从孔底开始均匀进行，不得中断，严防拔管过快，导致砂浆脱节和灌浆不满。

锚杆安装前钢筋应除锈矫直；灌浆后应立即将钢筋匀速插入，位置居中；孔口可用木楔临时封固；钢筋尾端外露长度要小于喷层厚度；安装好后不得敲击和碰撞。锚杆插入深度不应小于设计深度的95%。

洞内锚杆安装后用垫板封固，垫板为厚度6mm的钢板，规格：150×150mm。兰州端边仰坡锚杆安装后用垫板封固，垫板厚度为10mm，规格：150×150mm。对于不平整的岩面根据需要选用斜形和球面形垫板。

五．挂网施工

钢筋网用φ6和φ8钢筋为按规范要求焊接成各部位设计的正方

形网格固定于岩面上，安装时的搭接长度不小于10cm。钢筋网的铺设，在锚杆安装后进行。

使用前钢筋网应除锈。随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙为3cm。钢筋网的喷混凝土保护层厚度不小于2cm。

钢筋网要与锚杆和其他固定装置连接牢靠，喷射混凝土时钢筋不得晃动。

六．格栅钢架施工

格栅钢架的节点要对称焊接，焊接长度应大于4cm。

钢架外轮廓与围岩间预留5cm空隙。

钢架安装的允许偏差：横向和高程为±5cm，垂直度为±2°。

安装前应清除脚下的虚碴及其他杂物，超挖部分用混凝土回填；钢架在开挖工作面前人工组装，各节钢架间以螺栓连接；沿钢架外缘每隔2m用楔子临时楔紧。

相邻两榀钢架间，每隔1m采用1根直径22mm拉杆连接。

钢架与围岩之间的混凝土厚度不得小于4cm。

七．网喷混凝土施工

锚杆安设并挂网后进行二次喷混凝土，二次喷射厚度按设计控制，在一次喷射终凝后进行，终凝后间隔1h以上时，受喷面应用风水冲洗。二次喷射着重处理好锚杆、支撑和钢筋网之间的关系，刚架和围岩之间的空隙必须用混凝土填实，空隙过大时，用混凝土模块顶紧，点数一般不少于8个，二次喷射必须将钢筋网及钢架全部覆盖。八．监控量测

监控量测主要仪器有：地质罗盘、精密水准仪、水准尺、QJ—88球铰式周边收敛仪、ML—20型锚杆拉力计，用于选测项目的仪器根据需要另定。

（一）量测项目

1．必测项目

⑴．洞内外观察；

⑵．净空水平收敛量测；

⑶．拱顶下沉量测。

2．选测项目

⑴．围岩内部变形量测；

⑵．地表下沉量测；

⑶．锚杆轴力量测；

⑷．围岩压力量测；

⑸．支护、衬砌应力量测；

⑹．钢架内力及所承受的荷载量测；

⑺．围岩弹性波速度测试。

（二）量测作业

1．洞内观察分为开挖工作面观察和已施工区段观察。开挖工作面观察在每次开挖后进行一次。当地质情况基本没有变化时，可每天进行一次。观察后应绘制开挖工作面地质素描，填写工作面状态记录表和围岩类别判定卡。

如发现地质条件恶化，应立即通知施工负责人采取应急措施。

对已施工区段的观察每天至少进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况。

洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。

2．净空变形量测断面间距根据围岩类别、隧道断面尺寸、埋置深度等要求确定，一般为10～50m。净空变形量测在每次开挖后尽早进行，初读数在开挖后12h内读取，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读取。

测点的布置根据需要定，应牢固可靠，易于识别并妥为保护。

3．净空水平收敛量测测线的布置根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置等条件确定。在地质条件良好采用台阶开挖方式时，可在拱腰和边墙部位各设一条水平测线。

4．拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行。当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶下沉外，还应量测拱腰下沉及基底隆起量。

5．锚杆轴力、围岩压力、衬砌应力等的量测，开始时应和同一断面的变形量测频率相同，当量测值变化不大时，可降低量测频率。

九．质量评定

喷射所用各种材料检验合格后方准使用。

1．喷射混凝土的强度检验

方法：大板切割法

试块制取：施工中抽样制取，每连续50m3拌合料作一组，每组三个试块。一次喷射不足50m3时，也要作一组，每

组三个试块。

制取方法如下：

同等施工条件下向尺寸为45cm×35cm×12cm的敞开模型，喷筑混凝土板件，切割成10cm×10cm×10cm的试件，板件边缘松散部分不得作试块用，在标准条件下养护28d，采用普通混凝土的加荷方法，检验其抗压强度。

2．喷射混凝土的厚度检验

⑴．施工时检查

方法：测针检查

制作：用施工前安于受喷面上的圆钉和外露锚杆端头检查。

⑵．喷射结束后

方法：钻孔检查

施作：电钻、风钻钻孔或在8h以内的喷层上，用短钎、手

锤凿孔。钻进的眼孔如果因混凝土与围岩粘结紧密，颜色

相近而不易辨认喷层厚度时，可用酚酞试液涂抹孔壁，若

呈现红色，则为混凝土碱性反应的标志。

⑶．厚度检查部位的确定

每隔30m检查一个断面，每个断面的检查点从拱部中线起，每隔2～3m设一个，拱部不少于3个，总计不少于5个点。⑷．喷层厚度检查合格条件

每个断面，全部检查孔处的喷层厚度，60%以上不小于设计厚度，最小值要大于设计厚度的一半，各检查孔处厚度的平均值，不小于设计厚度。

3．锚杆安装后作拉拔力试验，每300根作一组，每组三根，围岩条件或原材料变更时另作一组。同组锚杆28d的抗拔力平均值应满足设计要求，每根锚杆的抗拔力最低值不得小于设计的90%。

4．喷射完成后，隧道中线、水平、断面尺寸和净空大小均应

符合设计要求。

5．喷射后不应有漏喷、离鼓现象；不应有尚在扩展或危及安全

的裂缝；锚杆尾端及钢筋网等构件，不得外露。

6．竣工验收需准备的资料

⑴．喷锚施工记录；

⑵．喷射混凝土强度、厚度、外观尺寸、锚杆锚固力或抗拔力等

项检查和试验报告；

⑶．隐蔽工程检查验收记录；

⑷．设计要求进行的监控量测记录；

⑸．在地质条件复杂地段，并应提供地质素描资料。

十．安全

（一）喷射混凝土施工安全

1．在喷射混凝土作业开始前，应仔细检查围岩受喷面，彻底清理危石；

2．采用合适的降尘措施，控制空气中的粉尘含量。对从事喷射作业的人员，应定期进行健康检查；

3．进行喷射时，必须配带防护用具（胶皮手套、防尘口罩、防护面罩、眼镜等）；

4．当拌合机在洞内时，应对拌合机和皮带运输机的回转部分予以覆盖，防止产生卷夹人身事故。必要时，应在拌合机所在位置附近设置集尘器，搞好局部空气净化；

5．在开始喷射作业前，应由专人仔细检查管路、接头等，防止在喷射时发生因软管破损、接头断开等引起的事故；

6．人工喷射时，应配备辅助喷射支架，防止在发生管路堵塞时因喷嘴剧烈振动而引起的危害。当转移喷射地点时，必须首先关闭喷射机，在喷嘴前方不得站人；

7．在处理管路堵塞时，喷头应专人看护，以防消除堵塞后，喷头摆动喷射伤人；

8．为避免供料、拌合、运输、喷射作业间的干扰，应有联络信号和联络方法。喷射作业应由班组长按规定的信号、方法进行指挥，防止因喷射手和机械操纵人员联络不佳造成事故。（二）锚杆施工安全

1．指定专人按规定定期进行锚杆抗拔力试验，防止因锚杆滑脱而造成事故；

2．注浆人员必须穿带防护用具（胶皮手套、口罩、眼镜、防护罩等）；

3．在注浆作业开始前和结束后，应认真检查、清洗机械管路及接头。检查后，应经过试运转方可开始正式作业，以防止发生剧烈振动、管路堵塞等现象；

4．生注浆管路或接头堵塞时，需在消除压力之后，方可进行拆卸及维修。

（三）钢架施工安全

1．在搬运过程中，应将钢架构件绑扎牢固，以防发生碰撞伤人、车辆倾覆、构件坠落等事故；

2．钢架的架设应由专人按规定的信号进行指挥，随时观察围岩动态或喷射混凝土的情况，防止落石、坍塌引起伤人事故；3．在架设钢架前，应采用垫板等将钢架的基础面垫平。架设时，应采用纵向连结杆将相邻的钢架系牢，防止钢架倾覆或扭转；4．当紧固顶部连接螺栓、楔紧钢架时，作业人员应以正确的姿势站立在平稳、牢固的脚手架上，并需配带安全带，防止发生工人坠落事故；

5．对钢架应经常检查，如发现扭曲、压屈等现象或征兆时，必须及时采取加固措施。必要时，应使其他人员撤至安全地带，防止因坍塌造成伤亡事故。