本工程隧道初期支护的主要型式φ42径向注浆管、φ76、φ50、φ42超前小导管、φ25中空锚杆、工字钢、钢筋网、喷混凝土。各支护型式施工方法如下：
初期支护组成及适用范围
支护项目 支护型式 φ42径向注浆钢花管 Φ76超前小导管 Φ50超前小导管 Φ42超前小导管 初期支护 φ25中空锚杆 φ20药卷锚杆 工字钢 钢筋网 C25气密性喷混凝土 C25普通喷射混凝土 适用地段 S-Tb、WS-Ⅴa、WS-Ⅴb S-Tb、 S-Tb、S（X）-Ⅴa、S（X）-Ⅴb、S-Ⅴa、Ⅴb、Ⅴc S-Ⅳa、S-Ⅳb S-Ⅴa、S-Ⅴb、S（X）-Ⅴb、 S（X）-Ⅴa、Ⅴc S-Ⅳa、S-Ⅳb、S-Ⅳc、S-Ⅲa、 S-Ⅴa、S-Ⅴb、SX-Ⅴb、S-Ⅴc、S-Ⅳa、S-Ⅳb、S-Ⅳc、S-Ⅲa、WS-Ⅴa、WS-Ⅴb地段 洞身所有初支地段 洞身瓦斯初支地段 洞身除瓦斯段外初支地段 备注 （1）中空注浆锚杆施工
本工程隧道中空注浆锚杆主要用于洞身Ⅴ级围岩地段初期支护。 1）工艺流程
中空注浆锚杆施工工艺流程图
2）施工方法
首先按设计要求，在开挖面上准确画出需施设的锚杆孔位。钻孔方式同砂浆锚杆施工。检查导管孔达到标准后，安装锚杆并按设计比例配浆，采用电动注浆机注浆，注浆压力符合设计要求；一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。当注浆压力达到设计终压不少于20min，进浆量仍达不到注浆终量时，可结束注浆，并保证锚杆孔浆液注满。最后在综合检查判定注浆质量合格后，用专用螺帽将锚杆头封堵，以防浆液倒流管外。
3）技术措施
中空注浆锚杆构造：杆体为中空厚壁全螺纹杆体，可任意切割，便于安装配件，同时作为锚杆，齿峰凹槽进一步提高锚固力。锚杆原材料规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除锈。锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求，锚杆用的水泥浆或砂浆，其强度不低于M20，水泥用普通硅酸盐水泥，砂用细砂。按设计要求定出位置，保持锚孔顺直，并与岩面基本垂直；钻孔深度及直径与杆体相匹配。杆体插入锚杆孔时，保持位置居中，砂浆符合设计要求，锚杆杆体露出岩面长度不大于喷层厚度。锚杆孔内砂浆或水泥浆饱满密实，砂浆或水泥浆内添加适量的微膨胀剂和速凝剂。有水地段先引出孔内的水或在附近另行钻孔再安装锚杆。锚杆垫板与孔口混凝土密贴。随时检查锚杆头的变形情况，紧固垫板螺帽。
（2）喷射混凝土施工
采用湿喷工艺，严禁采用干喷工艺。采用湿喷机械臂喷砼。 1）工艺流程图
喷射混凝土施工工艺流程图
2）材料选用
水泥选用42.5级普硅水泥，速凝剂要求初凝不超过5min，终凝不超过10min，砂采用机制砂，干净无污染，适宜用于隧道内喷射混凝土。石料采用质地坚硬的碎石，其最大粒径不大于10mm。
3）喷射机具
为提高喷射混凝土的效果，减少回弹量和粉尘对人体的危害，喷射混凝土采用铁建重工HPS3016湿喷机械臂湿喷砼。
4）喷射方法
在喷射混凝土之前，开挖后检查开挖断面净空尺寸,找顶、撬帮完成立即进行初喷封闭围岩，充分发挥围岩的自稳能力。初喷混凝土采用湿喷机配机械手进行作业。
拌料时严格掌握规定的速凝剂掺量和混凝土配合比，喷射距离一般为0.8～1.2m，且垂直于岩面。初喷厚度4cm，复喷每次7～10cm，直至设计厚度。
施喷时由下而上、分段进行。台阶法开挖中拱部喷混凝土时，先喷拱脚、后喷拱顶，每段长度不大于4m。如岩面凹凸不平时，先喷凹处找平。喷嘴缓慢呈螺旋形均匀移动，一圈压半圈，行与行之间搭接20～30cm。后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，则在后一层施喷前要将受喷面用高压气体、水清洗干净。
在不良地质地段，设专人随时观察围岩变化情况，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。喷射混凝土采用自动计量拌合机搅拌，施工时将已过筛的砂、碎石、水泥依次加入，然后加入水开始搅拌，待混凝土拌和料搅拌均匀后，由混凝土输送车运至湿喷机械臂，湿喷机械臂在开始喷射混凝土之前，要先开动机器，然后加入一些水用来润滑管道，同时也可以用来冲洗受喷面，当湿喷机械臂工作正常后，加入混凝土开始喷射混凝土。
喷混凝土前设置控制厚度的标识，并采用高压水冲洗受喷面；遇水易泥化地段采用高压风吹净岩面。施工中经常检查出料弯头、输料管和管路接头，处理故障时断电、停风。
5）施工要求
支护紧随开挖面及时施作，以控制围岩变形和减少围岩暴露时间。细骨料中的含水量定期检查、测试。喷射混凝土的用水采用清洁的饮用水，PH值不小于4。需连续均匀混料并喷射。混料设备要严格密封，以防外来物质侵入。空压机要能适用于所选用的喷射设备，并具有足够的气压和流率，且可以保持连续优质作业。喷嘴与受喷面保持垂直，同时与受喷面保持一定的距离，一般可取1m。混凝土料要确保密实填充格栅或钢架内的空隙及格栅、钢架与围岩之间的空隙。喷射混凝土作业时的气温不得低于5℃。
（3）工字钢架的施工
本隧道钢支撑设计为工字钢支撑，用于洞身Ⅴ级围岩地段初期支护,工字钢架采用在洞外1:1制作平台上就地加工成单元，运料车运进洞内，人工配合机械安装。
1）钢架制作
钢架按设计尺寸在洞外下料分节焊接制作，制作时严格按设计图纸进行，保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节两端均焊连接板，节点间通过连接板
用螺栓连接牢靠，加工后必须进行试拼检查，检查验收加工质量，严禁不合格钢架进场。
2）钢架安装
钢架按设计要求安装，严格控制中线及标高，确保安装质量。安装前分批按设计图清除干净底脚处浮碴，超挖处加设钢（混凝土）垫块，超挖较大时，拱背喷填同级混凝土，以使支护与围岩密贴，控制其变形的进一步发展。其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。按设计焊接定位筋及纵向连接筋，段间连接安设垫片拧紧螺栓。确保初喷质量，在初喷4cm砼后及时架设钢架并尽快复喷，使钢架与喷砼结构共同受力。拱架安装后必须保证垂直度，不能发生扭曲变形。
安装尺寸允许偏差：横向和高程为±5cm，垂直度±2°。钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15～20cm。安装后利用锁脚锚杆定位。两排钢架间用Φ20钢筋拉杆纵向连接牢固（环向间距1.0m），以便形成整体受力结构。
拱部开挖安装型钢拱架后，钢架短时间内不能全断面闭合，有可能会出现拱顶钢架下沉，导致围岩失稳或侵入衬砌界限，因此在施工过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：
①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坐落在坚实的基岩上，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4根L=4.0m的Φ42锁脚锚管或Φ25中空注浆锚杆锁定，压注水泥浆液进行锚固，如地质较差时，采用加长锁脚锚管（杆）长度和再增设一根锁脚锚管（杆）以加强钢架的稳定。
②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，置于钢架底角，以增加钢架底脚的承力面积。
3）工艺流程
拱架安装施工工艺流程图
（4）钢筋网施工 1）钢筋网制作
钢筋须经试验合格，使用前必须除锈，在钢筋棚下料，分片制作，现场人工绑扎安装。钢筋网采用Φ6.5钢筋加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块，也可用铁丝绑扎成一体。
2）钢筋网挂设
钢筋网一般在锚杆施工完毕进行，人工铺设贴近岩面，有钢支撑时，将钢筋网点焊在两榀钢支撑的外弧上；无钢支撑时，通过与锚杆焊接固定在开挖的轮廊面上，且随岩面起伏铺设。
3）工艺流程
图5.8-4 挂网工艺流程框图
4）工艺要求、标准
挂网在岩面初喷混凝土并安装锚杆后进行。 钢筋网使用前应清除锈蚀。
钢筋网随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙宜为3cm。 钢筋网的喷混凝土保护层厚度不得小于2cm。 钢筋网是搭接长度为1～2个网孔，亦不小于200mm。
采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。 钢筋网与锚杆或其他固定装置连接牢固，在喷射混凝土时钢筋不得晃动。 （5）初支无焊接工艺
由于瓦斯气体无色、无味、无毒，难溶于水，比空气轻，瓦斯在空气中的浓度为5%～16%时，极易因明火(静电(火花等引火源引发爆炸因此，火源是大断面公路瓦斯隧道施工中引起瓦斯燃烧或爆炸的导火索)而各类火源中，管理难度最大的莫过于作业过程中( 如钢拱架焊接、切割、钻孔等) 产生的火源。
如何避免作业过程中产生火源，便成为施工过程瓦斯管理的重中之重。隧道在掌子面开挖时，若按照常规施工工艺组织施工，在初期支护工序、仰拱工序及衬砌工序，钢筋、钢拱架焊接施工时，电火花及掉落焊渣极易引燃瓦斯气体，甚至引起瓦斯爆炸等事故。特别是初期支护的架设钢拱架作业，因围岩新暴露面积大，瓦斯涌出量大，环境瓦斯浓度高，动火作业危险系数极大。
为了避免在隧道内高瓦斯工区及煤与瓦斯突出工区段进行拱架焊接、切割等动火作业，需采取针对性措施：
第一，可在洞外预焊接及弯制的，将焊接及弯制工作改在洞外进行； 第二，对必须在洞内进行连接的工作，改常规的焊接工艺为栓接(销接及绑扎等不动火工艺)该工艺存在以下技术难度。
模具加工尺寸必须准确，卡具上连接筋套管和锁脚套管的位置、角度必须符合要求，确保每榀拱架套管位置一致，以利于连接筋快速安装。
连接筋加工尺寸必须准确，误差控制在10mm范围内，以便连接筋安放顺利。 连接套筒焊接角度尽量与隧道半径切线方向吻合，以避免钢筋网片绑扎过程造成连接筋脱落。
钢拱架( 钢格栅) 支立位置及支立高程与设计相符，以便顺利安放连接筋。 锁脚导管安放完成后，需要在导管端头插上凵型锁脚筋并使用锚固剂使其连接牢固，锚固剂强度必须符合要求，插入的凵型锁脚筋拔力不小于110kN。
钢拱架( 钢格栅) 底部连接板及以上5cm范围必须进行堆沙和包裹，以避免喷射混凝土堵塞螺栓孔，导致下导施工时钢拱架( 钢格栅) 无法栓接，钢拱架( 钢格栅) 与下循环连接用套筒在喷射混凝土前也需进行包裹，避免因喷射混凝土堵塞连接套筒而无法销接。
施工过程中加强成品半成品保护，禁止机械违规作业导致钢拱架( 钢格栅) 破损变形后，无法栓接。
（6）初期支护工序不动火工艺施工 准备工作
模具卡具制作: 在钢筋加工场地内，使用φ10、φ14钢筋按照拱架设计弧度，分节长度焊接形成模具，并在模具上按照连接筋设计环向1cm间距焊接短钢筋，形成连接筋套管焊接时限位卡具。
模具设计如下图所示。
模具卡设计示意图
连接套筒： 钢拱架( 钢格栅) 在钢筋加工厂加工完成后，在钢拱架( 钢格栅)
环向按1cm间距焊接连接套筒，连接套筒采用长度5cm的 φ42钢管。
锁脚套筒：在钢拱架预定锁脚位置焊接锁脚套筒，锁脚套筒采用长度等于钢拱架( 钢格栅)径向厚度+6cm的φ50钢管，锁脚套筒底部焊接锁脚加强筋。
连接筋：根据不同围岩级别所确定的钢拱架间距d，制作凵型连接筋，考虑施工误差，连接筋加工长度d-5cm、d、d+5cm、d+10cm( 按单循环2榀计算) 。
锁脚锚杆( 管) ：制作 L 型锚杆4套/榀，除L型弯钩外，直边长度设计至基岩，若锁脚采用导管，需制作凵型锁脚筋4套/榀，L型锚杆及凵型锁脚筋制作。
另现场配备8号绑扎铁丝若干，用以固定绑扎钢筋网片。
模具卡制作图
（7）无焊接工艺操作流程
掌子面开挖、出碴、排险及初喷作业循环完成后，根据开挖进尺确定钢拱架支立榀数及间距，在钢筋加工场提取相应规格的钢拱架( 钢格栅)、相应长度的连接筋( 采用锁脚导管工艺的工点需提取凵型锁脚筋) 。作业人员根据测量结果，确定钢拱架( 钢格栅) 支立位置及高程，尽量调整钢拱架( 钢格栅) 底部高程与设计相符，以确保钢拱架( 钢格栅) 连接筋安装顺利。
钢架连接套筒图
钢架锁脚套筒、锁脚锚杆图
钢拱架( 钢格栅) 支立：第一榀钢拱架支立时，利用凵型连接筋与上循环相应位置的套筒进行连接固定，固定筋安放顺序优先考虑双侧拱脚及拱顶，固定筋安放完成后可陆续按设计位置安放连接筋直至安放完成，为便于连接筋顺利安放，连接套筒采用φ42钢管，连接筋与连接套筒的间隙可采用钢筋楔子或木楔子楔紧，也可采用锚固剂填塞密实以做固定。连接筋施工完成后，可进行钢筋网片绑扎施工。
连接钢筋图
钢筋网片绑扎： 钢筋网绑扎线采用8号铁线，以确保网片与连接筋(钢拱架连接紧密，在喷射砼过程中避免出现松动或脱落现象。如单循环需支立多榀钢拱架7钢格栅，施工顺序同上，钢筋网片搭接及外露同常规施工工艺。
锁脚施工： 钢拱架( 钢格栅) 及钢筋网片施工完成后，施钻人员可进行锁脚钻孔施工。锁脚钻孔时，钻杆须穿过锁脚套筒至基岩，钻孔角度与锁脚套筒一致，以便锁脚锚杆或锚管安装顺利。L型锚杆安装时，锚杆直角边必须卡紧锁脚套筒，以便在注浆工艺结束后，锚杆能卡紧钢拱架( 钢格栅) ，达到抗收敛的目的。采用锁脚导管工艺时，锁脚导管安放完成后，需插入凵型锁脚筋并与钢拱架紧贴，在注浆工艺完成后达到抗收敛的目的。锁脚施工如图所示。
钢架锁脚图
喷射混凝土： 喷射混凝土施工前，需对钢拱架底部连接板及以上5cm范围进行堆沙和包裹，以避免喷射混凝土堵塞螺栓孔，导致下导施工时钢拱架（钢格栅）无法栓接。喷射混凝土工艺同常规施工工艺。
仰拱及二次衬砌钢筋均采用洞外预焊接及弯制，形成半成品后运输至洞内工作面，连接均采用绑扎连接，钢筋固定及绑扎过程中，有施工荷载位置或受力点可局部采用8号铁丝绑扎。其他工艺同常规工艺。
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