四类围岩开挖及支护的作业指导书

1、实用范围

XX高速公路XX隧道位于XX乡XX村西北面约800m。隧道设计为两座独立的分离隧道Ⅳ类围岩开挖施工。

2、作业准备

2.1内业技术准备

开挖施工前，组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，审核施工图纸，熟悉隧道施工方法，学习规范和技术准备。做好隧道风险评估，制定施工安全保证措施及应急预案。对施工人员进行技术安全交底，告知安全风险以及在过程中需要采取的应急措施。对参加施工人员进行上岗前技术、安全培训，考核合格后持证上岗。 2.2外业技术准备

2.2.1在隧道口布设施工控制测量桩，对隧道开挖的中线坐标、高程进行复核、确保测量精度。

2.2.2做好地质超前预报，结合围岩、支护的变形监测，对围岩状况进行分析，及时调正开挖、支护参数。

2.2.3做好洞口大临的布臵设计，检查高压风、水、电管路畅通，接头完好。施工机具、设备配套齐全，性能符合施工要求。弃渣方案经济、环保，安全措施确实可行。

3、技术要求

3.1隧道开挖中线、高程误差，开挖轮廓满足设计和规范要求。 3.2结合实际爆破效果调整光爆设计参数，使炮眼痕迹保存率符合规

范要求。

3.3隧道开挖严格控制超欠挖，隧道允许超欠挖值见下表。

隧道允许超欠挖值（cm）

部位 围岩I 级别 平均线性开10 拱部 挖 最大超挖 边墙线性超挖 平均线性开10 仰拱、隧底 挖 最大超挖 25 20 10 25 10 15 10 15 10 II~IV V~VI 4、施工程序与工艺流程

4.1 根据设计，Ⅳ级围岩采用三台阶七步法施工方法。 4.2三台阶七步法施工程序

4.2.1先行上导坑施作隧道超前支护→上部弧形导坑开挖→上部初期支护→中部两侧开挖→中部两侧初期支护→下部两侧开挖→下部两侧初期支护→上、中、下部核心土开挖→仰拱开挖→仰拱初期支护→施作仰拱及填充砼→施作拱墙二次衬砌。 4.2.2三台阶七步法施工工艺流程图

施工准备 超前地质预报、测量 分部钻爆设计（需要时） 拱部超前支护 上部弧形导坑开挖 两侧错位开挖中台阶 两侧错位开挖下台阶 地质素描、轮廓检查 地质素描、轮廓检查 地质素描、轮廓检查 初期支护 初期支护 初期支护 仰拱开挖、初期支护，仰拱、侧壁、拱部初期支护闭合成环 监控量测 判定围岩稳定性 调整开挖及支护参数 下一循环开挖，填充混凝土 施作复合衬砌 结 束

5、施工质量控制要求

5.1施工准备

5.1.1隧道开挖前，利用超前预报、超前钻孔、监控量测等探测结果，

分析研究围岩的性质，探明前方围岩的完整性、涌水、不良地质等情况，对洞身实际的围岩性质与设计图进行核对，确定开挖、支护参数。 5.1.2做好弃渣场设计，防止水土流失，符合环保要求。

5.1.3做好初期支护原材料的进场检验工作，加工好锚杆、拱架等成品，保证开挖完成后即可进行支护。

5.1.4做好机械设备的配套选型及调试，保证设备正常运转。 5.1.5施工前对隧道轮廓准确放样，隧道中线用红铅油漆精确地画在掌子面上，并作出明显的高程标识点。精确定位炮眼位臵。 5.2施工工艺

5.2.1三台阶七步开挖法

第一步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度为3~5m，宽度为隧道开挖宽度的1/3~1/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖后立即初喷3~5cm砼，上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后及时进行架设钢拱架、锚杆、网片系统支护，在钢架拱架以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30度打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。

第二、三步，左右侧中台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度为3~3.5m，左、右侧台阶错开2~3m，开挖后立即初喷3~5cm砼，及时进行施工接长钢架、锚杆、网片、喷射砼系统支护，在钢架拱架以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30度打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。

第四、五步，左、右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢

架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度为3~3.5m，左、右侧台阶错开2~3m，开挖后立即初喷3~5cm砼，及时进行施工接长钢架、锚杆、网片、喷射砼系统支护，在钢架拱架以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30度打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。

第六步，上、中、下台阶预留核心土：各台阶分别开挖预留核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

第七步，隧底开挖：每循环开挖长度2~3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖，支护循环后，及时施作仰拱和仰拱填充，仰拱分段长度为4~6m。

三台阶七步开挖法施工要点：

①开挖方式应以人工配合机械开挖，必要时辅以弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。

②导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。

③工序变化处钢拱架打设锁脚锚管，以确保钢拱架基础稳定。 ④钢拱架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固。 ⑤仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳定的支护体系。

⑥开挖过程中初期结构及核心土的稳定性，必要时利用核心土体加设全断面环形临时支撑。

⑦施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全。

⑧完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡墙角基础。

9、质量控制及检验

9.1主控项目

●隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。

检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次；监理单位按施工单位检验数量的10%平行检验。

检验方法：施工单位采用仪器测量；监理单位平行检验。 ●隧道开挖应严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖。

检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。 检验方法：施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对；监理单位见证测量，现场核对开挖断面。

●洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。

检验数量：施工、监理单位每一开挖循环检查一次。

检验方法：施工单位进行工程地质观察和描述；监理单位见证检查。

●光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位臵，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。

检验数量：施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边

眼；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。

检查方法：测量。

●隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。 检验方法：施工单位用仪器测量底部高程，绘断面图与设计断面核对；监理单位见证测量，核对开挖断面。

●隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时，应符合设计要求。

检验数量：施工单位、监理单位每处检查一次。 检验方法：施工单位进行地质描述；监理单位见证检查。 9.2一般项目

●光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次。

检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。 ●水沟开挖位臵、基底高程应符合设计要求，靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖、一次成型。

检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次。 检验方法：观察、仪器测量。

超前支护

(1)超前小导管

小导管为外径42mm，长度 L=3m，前端呈尖锥状，尾部焊加劲箍，

管壁四周按15cm间距梅花形、钻设6~8mm压浆孔。小导管注浆用于IV级围岩地段，在隧道拱部86°57′58″范围内设臵，以加固围岩。施工中小管棚外插角为3~6，环向间距均为40cm，搭接长度不少于1米。超前管棚以紧靠开挖面的钢架为支点，打入管棚后注浆，形成管棚支护环。管棚采用水泥砂浆灌注,其配合比现场决定,注浆压力不小于2Mpa,孔口设止浆塞；管棚尾端须焊接于钢架腹部，以增强共同支护作用。

（2）Ф25超前锚杆

超前锚杆杆体采用Ф25中空注浆锚杆，长度 L=3.5m，用于IV级围岩地段，在隧道拱部86°57′58″范围内设臵，以加固围岩。

o6施工中超前锚杆外插角为3~，环向间距均为40cm，搭接长度不少

o于1米，以紧靠开挖面的钢架为支点打入。

2.4.系统锚杆

锚杆采用全长粘结型锚杆，直径Φ22（或Φ25）,砂浆强度等级不低于M20，锚杆尾部均应设臵垫板，垫板尺寸宜为150mm×150mm×6mm；水泥砂浆粘结剂采用42.5MPa新鲜硅酸盐水泥，砂径不大于2.5毫米,并掺加0.5~1%FDN早强减水

剂,5%氧化镁膨胀剂;砂浆配合比为水泥比砂:1:1水灰比:0.38~0.45;注浆砂浆锚杆要求注浆后40分钟锚杆锚固力不小于50KN。

2.5.锁脚锚杆

为避免初期支护拱脚下沉，每榀钢架接头部位均应设臵定位锚

杆，杆长与相应围岩类别匹配，定位锚杆利用系统锚杆，故不在另计

数量。

2.6.钢筋网

隧道挂网采用φ8钢筋网（25×25cm网格），和系统锚杆焊接牢固，钢筋网保护层大于3cm。

2.7.拱架

本工程隧道拱架设计为钢筋格钢架，主筋采用20MnSiФ22钢筋,构造筋采用Q235φ12、φ8钢筋；钢架与钢架之间连接筋环向间距为1m,采用20MnSiФ22钢筋,钢架与纵向连接筋尾部采用焊接连接,焊接接头处焊缝hf=10mm;钢架节点采用M20×65螺栓连接。 4.2.在有超前支护施工工序下锚喷施工工艺流程图

否 开挖检查（合格） 初喷3cm 超前支护施工 检查 合格

系统锚杆施作 测量放样 （中线、标高） 压浆作业 否 检查 合格

否 检查 合格

喷射混凝土 否

检查 合格

4.3.格栅钢架制作及安装

按施工情况及设计要求，钢架在预制厂加工汽车运至现场。 （I）、施工工艺流程：

洞身开挖 钢筋网安装 拱架安装

钢拱架组拼 拱架加工质量验收 定位锚杆施工 挂钢筋网 初喷 中线标高测量 清除底脚浮渣

喷 砼 （II）、安装注意事项：安装前分批检查验收加工质量。清除干净底脚处浮碴，超挖处加设垫块，上断面拱脚接头板用砂子埋住，以防砼堵塞接头板螺栓孔。按设计布设纵向连杆，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。严格控制中线及标高。拱架与围岩应尽量靠近，但应留2~3cm间隙作混凝土保护层，当钢架和围岩的间隙过大时应安设鞍型砼垫块。钢架应垂直于隧道中心线，上下、左右允许偏差±5cm，钢架倾斜度不得大于2°。

隐蔽工程检查验收 架设鞍形垫 纵向连接 安装钢拱架 和锚杆焊接定位 5..喷射砼施工，采用半湿喷法 气压水压0.4 砂： S×100 0.2–0.25MpMpa 碎石： G×100 水泥： 100Kg

投料搅拌2-3 min 外加 网筛阻止超经碎石 剂 喷射砼 半湿式喷射砼流程图

施工要点：

a喷射砼严格按照试验配合比要求配制。

b喷头距岩面距离以0.6～1.0m为宜，喷头应垂直受喷面，喷初支钢架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70°。喷射路线应先边墙后拱部，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。喷射砼作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，反复缓慢的螺旋型运动，螺旋直径约为20-30cm，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。

c喷射砼分层作业，隧道开挖后及时喷射5cm厚砼封闭围岩，为使围岩形成自稳创造条件，架力拱架后分2层喷射砼。有水地段喷射砼采取的措施为：当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，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。

d喷砼施工时，较小凹坑喷圆顺即可，小洞穴部位采用锚杆吊模，

喷砼达到岩面基本平顺，以利于防水层铺设，确保初支，防水、隔离层和二次衬砌尽量密贴。拱顶部分应喷密实。

e当喷射砼局部凹凸不平尺寸大于下述要求时应进行处理即：

墙D/L=1/6

拱D/L=1/8 式中：L—喷射砼相邻两凸面间的距离 D—喷射砼两凸面凹进的深度

6.锚杆施工

（I）、系统锚杆：全长粘结型锚杆

人工YT28风枪施作锚杆孔，锚杆尾部安装钢垫板，可对围岩施加预应力，钢垫板应于围岩紧贴。浆液采用设计要求，施工经现场试验确定的配合比，注浆泵压送入孔。尾部止浆塞止浆，排气环排出孔内空气。

钻孔直径为60mm，孔深应较安装锚杆体深50mm；安装好后的锚杆外露部分长度应为60mm（包括钢垫板和螺栓）；施工中应严格按照要求施作锚杆，须进行锚杆锚固试验按试验要求施作锚杆，预留足够的长度以便进行试验需要。

（II）、锁定锚杆：早强药包砂浆锚杆采用人工YT28风枪钻孔，ZW早强锚固剂锚固。

ZW锚固剂使用方法为：将药卷浸入清水1分钟后取出（以软而不散为度）；将锚固卷逐个用炮棍装入孔内捣实；风枪打入锚杆旋转直至浆液流出。装药长度不得少于孔长1/3。锁脚锚杆应于拱架焊接

在一起，才能起到下断面开挖时防止上断面拱脚悬空。

7.钢筋网

挂网采用φ8钢筋网（25×25cm网格），洞外分块预制，洞内铺挂，并和锚杆焊接牢固，减少喷砼时晃动，减少回弹，钢筋网铺挂时应随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙不大于3cm。

8.施工支护规定

(1)施作锚杆、喷射混凝土和钢拱架支撑时，应作好记录。 (2)锚杆安装作业应在初喷混凝土后及时进行。

(3)钻孔前应根据设计要求定出孔位，作好标记，孔位允许偏差为±15mm。

(4)钻孔应圆直，钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直；水泥砂浆锚杆孔深允许偏差为±50mm；锚杆孔径应符合设计要求。

(5)灌浆使用砂浆配合比应严格按照设计要求配制（质量比）；砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。

(6)灌浆作业应遵守注浆开始或中途暂停超过30分钟，应用水润滑灌浆罐及其管路；注浆孔口压力不得大于0.4Mpa。

(7)锚杆安设后不得随意敲击。

(8)喷射混凝土配合比应严格按试验室经试验确定的配合比配制。混合料应拌和均匀，随用随拌，严禁受潮。喷射混凝土材料计量，一般应以质量计算，其允许偏差：水泥与速凝剂各为2%；砂和石料各为5%。

(9)喷射混凝土作业应遵守下列要求：喷射混凝土作业应分段、

分片由下而上顺序进行，每段长度不易超过6米；喷射中发现松动石块或遮挡物时，应及时清除。回弹应予以控制，拱部不超过40%，边墙不超过30%，应尽量减少回弹率，回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。

(10)喷射混凝土作业需紧跟开挖时，下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔，不得小于4h。

(11)喷射机使用过程应遵守下列规定：对喷射机应随时保养维修，使之经常处于不漏气、不堵塞的良好状态。喷射机的工作气压应控制在0.1~0。15Mpa.可根据喷出料束情况适当调节气压。喷头处的水压应大与气压（水压应比气压高0.05~0.1Mpa左右）。严格控制水灰比，喷到岩层上的混凝土应光泽，粘塑性好，无干斑或滑移流淌现象。控制喷层厚度，使其均匀，操作是喷头应不停且缓慢的作横向环形移动，循序渐进。作业完成后，喷射机和输料管内的积料必须及时清除干净。突然断水或断料时，喷头应迅速移离喷射面，严禁高压气体、水冲击未终凝的混凝土。

9.锚喷支护的质量要求

(1)隧道每20延米，至少在拱脚部和边墙各取一组试样，材料或配比变更时另取一组，每组至少取三个试块进行抗压试验。

(2)喷层厚度检查可分喷射过程和支护完成后两个阶段进行。喷射时可插入长度比设计厚度长5厘米的铁丝，纵、横向1~2米设一根，作施工控制用。支护完成后每10米至少检查一个断面，在从拱部中心起每隔2米凿孔检查一个点。每个断面拱、墙分别统计，全部检查

孔处喷层厚度应有60%以上不小于设计厚度，平均厚度不得小于设计厚度，最小厚度不小于设计厚度的1/2。

(3)当发现喷混凝土表面有裂缝、脱落、露筋、渗水等情况时，应补修，凿除喷层重喷或进行整治。

(3)锚杆安设后每300根至少选折3根作为1组进行抗拔力试验，围岩条件或原材料变更时另作一组。每根锚杆的抗拔力最低不得小于设计值的90%。